Стресс от влаги

Стресс от недостатка влаги — это форма абиотического стресса , которая возникает, когда влажность тканей растений снижается до субоптимальных уровней. Водный стресс возникает в ответ на доступность атмосферной и почвенной воды, когда скорость транспирации превышает скорость поглощения воды корнями, и клетки теряют тургорное давление . Стресс от недостатка влаги описывается двумя основными показателями: водным потенциалом и содержанием воды . ^[1]^[2]^[3]

Стресс от недостатка влаги влияет на открытие устьиц , в основном вызывая закрытие устьиц, что снижает количество ассимиляции углекислого газа . ^[4] Закрытие устьиц также замедляет скорость транспирации, что ограничивает потерю воды и помогает предотвратить увядание из-за стресса от недостатка влаги. ^[5] Это закрытие может быть вызвано тем, что корни чувствуют сухую почву и в ответ вырабатывают гормон АБК, который при транспортировке по ксилеме в листья снижает устьичную проводимость и растяжимость стенок растущих клеток. Это снижает скорость транспирации, фотосинтеза и расширения листьев. АБК также увеличивает разрыхление стенок клеток растущих корней и, в свою очередь, увеличивает рост корней в попытке найти воду в почве. ^[6]

Фенотипическая реакция растений на длительный водный стресс была измерена на кукурузе и показала, что растения реагируют на водный стресс как увеличением роста корней, как в боковом, так и в вертикальном направлении. ^[7] Во всех засушливых условиях кукуруза показала снижение высоты растений и урожайности из-за снижения доступности воды. ^[8]

Гены, индуцированные в условиях водного стресса, как полагают, функционируют не только для защиты клеток от дефицита воды путем производства важных метаболических белков, но и для регуляции генов для передачи сигнала в ответ на водный стресс. Существует четыре описанных пути, которые показывают генетический ответ растений на стресс от влаги; два зависят от АБК, а два не зависят от АБК. Все они влияют на экспрессию генов, что повышает устойчивость растений к водному стрессу. ^[9]

Влияние стресса от недостатка влаги на фотосинтез может зависеть как от скорости и степени восстановления фотосинтеза, так и от степени и скорости снижения фотосинтеза при истощении запасов воды. Растения, подвергшиеся умеренному стрессу, могут восстановиться за 1–2 дня, однако растения, подвергшиеся сильному стрессу от недостатка воды, восстановят только 40–60 % от максимальных показателей фотосинтеза на следующий день после повторного полива и могут никогда не достичь максимальных показателей фотосинтеза. Восстановление после стресса от недостатка влаги начинается с увеличения содержания воды в листьях, повторного открытия устьиц, а затем синтеза фотосинтетических белков. ^[10]^[11]

Смотрите также

Ссылки

^ Waring, RH; Cleary, BD (1967). «Стресс от влажности растений: оценка с помощью бомбы давления». Science . 155 (3767): 1248–54. Bibcode :1967Sci...155.1248W. doi :10.1126/science.155.3767.1248. PMID 17847540. S2CID 2516520.
^ Чаппелка, Артур Х.; Фрир-Смит, Питер Х. (1995). «Предрасположенность деревьев к низким температурам и стрессу от влажности из-за загрязняющих веществ в воздухе». Загрязнение окружающей среды . 87 (1): 105–117. doi :10.1016/S0269-7491(99)80013-X. PMID 15091613.
^ Ли, JA; Стюарт, GR (1 января 1971 г.). «Повреждение мхов от высыхания. I. Внутривидовые различия во влиянии стресса от влажности на фотосинтез». The New Phytologist . 70 (6): 1061–1068. doi :10.1111/j.1469-8137.1971.tb04588.x. JSTOR 2431023.
^ Hand, JM; Young, E; Vasconcelos, AC (1982). «Водный потенциал листьев, устьичное сопротивление и фотосинтетическая реакция на водный стресс у саженцев персика». Plant Physiol . 69 (5): 1051–4. doi :10.1104/pp.69.5.1051. PMC 426357. PMID 16662343 .
^ Freeman, Scott (2014). Биологическая наука: Пятое издание . США: Pearson Education, Inc. стр. 765. ISBN 978-0-321-74367-1.
^ Ламберс, Ганс; Чапин II, Ф. Стюарт; Понс, Тейс Л. (2008). Физиологическая экология растений. Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Спрингер. п. 349. ISBN 978-0-387-78340-6 .
^ Сингх, Чандракант; Ванг-Эрландссон, Лан; Фетцер, Инго; Рокстрём, Йохан; ван дер Энт, Рууд (2020-12-05). «Емкость хранения корневой зоны раскрывает стратегии преодоления засухи вдоль переходов от тропического леса к саванне». Environmental Research Letters . 15 (12): 124021. Bibcode : 2020ERL....15l4021S. doi : 10.1088/1748-9326/abc377 . ISSN 1748-9326.
^ Уивер, Дж. Э. (1926) Развитие корней полевых культур. Макгроу Хилл, Нью-Йорк.
^ Шинозаки, К.; Ямагучи-Шинозаки, К. (1997). «Экспрессия генов и передача сигналов в ответ на водный стресс». Физиология растений . 115 (2): 327–334. doi :10.1104/pp.115.2.327. PMC 158490. PMID 12223810 .
^ Чавес, ММ; Флексас, Дж.; Пинейро, К. (2009-02-01). «Фотосинтез в условиях засухи и солевого стресса: механизмы регуляции от целого растения до клетки». Annals of Botany . 103 (4): 551–560. doi :10.1093/aob/mcn125. ISSN 0305-7364. PMC 2707345. PMID 18662937 .
^ Киршбаум, MUF (1988). «Восстановление фотосинтеза после водного стресса у Eucalyptus pauciflora — процесс в два этапа». Plant, Cell and Environment . 11 (8): 685–694. doi :10.1111/j.1365-3040.1988.tb01151.x.

[1] Waring, RH; Cleary, BD (1967). «Стресс от влажности растений: оценка с помощью бомбы давления». Science . 155 (3767): 1248–54. Bibcode :1967Sci...155.1248W. doi :10.1126/science.155.3767.1248. PMID 17847540. S2CID 2516520.

[2] Чаппелка, Артур Х.; Фрир-Смит, Питер Х. (1995). «Предрасположенность деревьев к низким температурам и стрессу от влажности из-за загрязняющих веществ в воздухе». Загрязнение окружающей среды . 87 (1): 105–117. doi :10.1016/S0269-7491(99)80013-X. PMID 15091613.

[3] Ли, JA; Стюарт, GR (1 января 1971 г.). «Повреждение мхов от высыхания. I. Внутривидовые различия во влиянии стресса от влажности на фотосинтез». The New Phytologist . 70 (6): 1061–1068. doi :10.1111/j.1469-8137.1971.tb04588.x. JSTOR 2431023.

[4] Hand, JM; Young, E; Vasconcelos, AC (1982). «Водный потенциал листьев, устьичное сопротивление и фотосинтетическая реакция на водный стресс у саженцев персика». Plant Physiol . 69 (5): 1051–4. doi :10.1104/pp.69.5.1051. PMC 426357. PMID 16662343 .

[5] Freeman, Scott (2014). Биологическая наука: Пятое издание . США: Pearson Education, Inc. стр. 765. ISBN 978-0-321-74367-1.

[6] Ламберс, Ганс; Чапин II, Ф. Стюарт; Понс, Тейс Л. (2008). Физиологическая экология растений. Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Спрингер. п. 349. ISBN 978-0-387-78340-6 .

[7] Сингх, Чандракант; Ванг-Эрландссон, Лан; Фетцер, Инго; Рокстрём, Йохан; ван дер Энт, Рууд (2020-12-05). «Емкость хранения корневой зоны раскрывает стратегии преодоления засухи вдоль переходов от тропического леса к саванне». Environmental Research Letters . 15 (12): 124021. Bibcode : 2020ERL....15l4021S. doi : 10.1088/1748-9326/abc377 . ISSN 1748-9326.

[8] Уивер, Дж. Э. (1926) Развитие корней полевых культур. Макгроу Хилл, Нью-Йорк.

[9] Шинозаки, К.; Ямагучи-Шинозаки, К. (1997). «Экспрессия генов и передача сигналов в ответ на водный стресс». Физиология растений . 115 (2): 327–334. doi :10.1104/pp.115.2.327. PMC 158490. PMID 12223810 .

[10] Чавес, ММ; Флексас, Дж.; Пинейро, К. (2009-02-01). «Фотосинтез в условиях засухи и солевого стресса: механизмы регуляции от целого растения до клетки». Annals of Botany . 103 (4): 551–560. doi :10.1093/aob/mcn125. ISSN 0305-7364. PMC 2707345. PMID 18662937 .

[11] Киршбаум, MUF (1988). «Восстановление фотосинтеза после водного стресса у Eucalyptus pauciflora — процесс в два этапа». Plant, Cell and Environment . 11 (8): 685–694. doi :10.1111/j.1365-3040.1988.tb01151.x.