Mechanizmy odporności na suszę w roślinach pustynnych

Mechanizmy odporności na suszę można podzielić na trzy podstawowe typy. Po pierwsze, ucieczka z suszy to zdolność rośliny do zakończenia cyklu życiowego, zanim dojdzie do poważnego deficytu wody w roślinie.

1. Susza ucieczka :

Suka eskadry lub efemerały pojawiają się szybko po ulewnym deszczu w społecznościach pustynnych. Rosną szybko i produkują nasiona, zanim zapasy wody glebowej się wyczerpią i uważa się, że nie mają specjalnych mechanizmów fizjologicznych, morfologicznych lub biochemicznych, aby poradzić sobie z deficytem wody.

Wiadomo jednak, że wiele letnich efemeraliów ma anatomię typu Kranza, typową dla szlaku fotosyntezy C4, co zwiększa efektywność zużycia wody. Efemerydy wydają się przetrwać w suchych środowiskach ze względu na ich szybki wzrost i plastyczność rozwojową. W suchych warunkach występuje niewielki wzrost wegetatywny i niewiele jest kwiatów i nasion, ale w mokrych latach ich nieokreślony zwyczaj wzrostu umożliwia produkcję dużych ilości nasion.

2. Tolerancja suszy z niskim poziomem wody w tkankach :

Po drugie, tolerancja na suszę przy niskim potencjale wody w tkankach za pomocą mechanizmów, które umożliwiają utrzymanie turgor i / lub zwiększenie tolerancji protoplazmy na wysuszenie. Turgor może być utrzymywany jako spadek potencjału wody z powodu nagromadzenia substancji rozpuszczonych, takich jak cukry, które obniżają potencjał osmotyczny lub mogą być utrzymywane przez wysoką elastyczność tkankową.

Ponieważ wykonano kilka pomiarów sprężystości tkanek i wydaje się mało prawdopodobne, aby w pełni rozwinięte tkanki zwiększyły elastyczność w odpowiedzi na niskie potencjały wody, utrzymanie turgoru wydaje się być przede wszystkim wynikiem akumulacji substancji rozpuszczonej. Munns et. glin. (1979) stwierdzili, że głównymi substancjami rozpuszczającymi się w liściach pszenicy podczas stresu suszy były "cukry i aminokwasy.

W innych roślinach kwasy organiczne, potas i chlorki są akumulowane do znacznych poziomów. Wiele uwagi poświęcono także roli akumulacji betainy i proliny u roślin podczas stresu wodnego. (Wyn Jones i Storey 1981). Gromadzenie się proliny i glicyno-betainy może być bezpośrednią reakcją rośliny na stres lub być może produktem ubocznym stresu przez jego wpływ na metabolizm komórkowy, taki jak synteza białka. Dlatego nie wynika z tego, że tempo lub stopień akumulacji proliny lub glicyno-betainy jest wskaźnikiem tolerancji na suszę, którą mogą stosować hodowcy roślin.

Oporność protoplazmatyczna na niedobory wody najlepiej widać w roślinach "zmartwychwstających" i szybko schnących mchach, takich jak Tortula ruralis, które mogą przywrócić normalny metabolizm komórkowy w ciągu kilku minut ponownego nawodnienia. Możliwe, że akumulują się prolina, glicynabetaina lub inne cytoplazmatyczne nietoksyczne substancje rozpuszczalne, co chroni membrany i makrocząsteczki przed ciężkim odwodnieniem.

3. Tolerancja suszy przy wysokiej temperaturze tkanek :

Tolerancja na suszę przy wysokim potencjale wody w tkankach jest przede wszystkim mechanizmem unikania suszy poprzez unikanie odwodnienia tkanki.

Rośliny w tej kategorii mogą utrzymywać wysoki potencjał wody w tkankach za pomocą mechanizmów, które utrzymają pobieranie wody lub zmniejszają straty wody w suchych warunkach. Wychwyt wody może być utrzymywany przez zwiększenie gęstości korzenia lub poprzez pogłębienie.

Mechanizm zmniejszania utraty wody obejmuje przepisy dotyczące otworu strzały i rozwój nieprzepuszczalnego naskórka. Niestety, gdy CO ₂ wchodzi przez aparaty szparkowe, zmniejszenie utraty wody przez zmniejszenie otworu szparkowego prowadzi również do zmniejszenia fotosyntezy i ostatecznie do wydajności rośliny.

Utratę wody można jednak zmniejszyć poprzez ruchy liści i zmiany współczynnika odbicia liści, co zmniejsza ilość pochłanianego promieniowania. Więdnięcie, produkcja włosów, wosku powierzchniowego lub soli wszystko zwiększa odbicie światła w liściach. Wreszcie, zrzucanie starszych niższych liści może zmniejszyć tempo utraty wody przez wiele gatunków roślin uprawnych.