від CANNA Research
Екологічний стрес
Екологічний стрес, а точніше, абіотичний стрес, відноситься до всіх тих фізичних факторів навколишнього середовища, які можуть негативно впливати на ріст і продуктивність рослин. Були проведені численні дослідження стресу, спричиненого посухою, повенями, солоністю та екстремальними температурами (високими та низькими), однак на виробників впливають і інші фактори, такі як інтенсивність світла та дефіцит неорганічних добрив., фосфор або калій), які також відіграють важливу роль у втратах сільськогосподарських та промислових культур.
Цей кущ страждає від дефіциту азоту; приклад екологічного стресу (фізичні фактори в навколишньому середовищі, які можуть негативно вплинути на ріст і продуктивність рослин). Це також передбачає дефіцит неорганічних поживних речовин.
Зображення надано Lovestruck за ліцензією CC 3.0.
Механічне напруження
Просто отримавши доступ до теплиці чи вирощування, ми спричиняємо механічне навантаження на рослини через велику чутливість рослин до будь-яких змін у навколишньому середовищі. Досвідчені квітникарі знають, що просто прогулянка їх полями або надто часте доторкнення до їх рослин може призвести до дрібніших рослин і навіть пошкодження тканин, що може стати відправною точкою для різних хвороб. Варіації в русі повітря, вібрації або часті поводження з рослинами можуть їх напружувати. Струшування або викривлення рослини протягом декількох хвилин на день може призвести до укорочення стебел і до світлішої рослини, як свіжої, так і сухої.
У зв’язку з цим були також проведені лабораторні дослідження з молодими рослинами Arabidopsis thaliana (хрестоцвітими), які піддавались маніпуляціям із стеблом двічі на день. Результатом було те, що маніпульовані рослини були коротшими, ніж не маніпульовані.
Механічних навантажень неможливо повністю запобігти, але про це потрібно постійно пам’ятати. Щоб уникнути цього, по можливості контакт з рослинами повинен бути мінімальним.
На цій кольоровій скануючій електронній мікрофотографії (SEM) листя сукулентної рослини Kalanchoe blossfeldiana видно закриту стому (в центрі). Продихи - пори, через які відбувається обмін газу в рослинах. Відкриття і закриття продихів контролюється напівкруглими осередками-охоронцями. Коли ці клітини тургідні, продихи відкриті, а коли вони мляві, закриті. K. blossfeldiana пристосована до умов високих температур і посушливості, і вночі відкриває продихи (у більшості рослин відбувається навпаки), щоб запобігти випаровуванню води; Він поглинає вуглекислий газ через стому вночі і перетворює його в органічну кислоту, яка зберігається. Коли рослина починає фотосинтезуватися протягом дня, вона робить це, використовуючи накопичений вуглекислий газ. Бризки на поверхні - це віск.
Стрес, викликаний посухою
У сонячні сухі дні або коли світло в теплиці дуже інтенсивний, рослини можуть в’янути, оскільки втрата води через транспірацію перевищує середню кількість води, яку коріння поглинає з ґрунту; тобто ґрунт недостатньо вологий, і це може обмежити ріст рослини. Однак рослини мають систему контролю для боротьби з менш екстремальними дефіцитами води.
У багатьох випадках реакція рослин на нестачу води полягає у зменшенні потовиділення, що зменшує втрати води. Нестача води в листі призводить до того, що захисні клітини стають менш жорсткими - простий механізм, який уповільнює потовиділення через закриття стоми. Нестача води також стимулює синтез і вивільнення абсцинової кислоти в листі; Цей гормон допомагає тримати стому закритою, взаємодіючи з мембранами захисних клітин. Існують різні способи реагування листя на дефіцит води. Деякі види, наприклад, трави, згортають листя у форму трубки, зменшуючи тим самим кількість поверхні, що піддається впливу сухого повітря та вітру, і, як наслідок, потовиділення.; Хоча лист продовжує зберігати воду, фотосинтез також зменшується, що є однією з причин, чому посуха може призвести до зниження виробництва врожаю.
На ріст коренів впливає також відсутність води. Грунт або будь-який субстрат, в якому росте рослина, має тенденцію до висихання з поверхні вниз, що перешкоджає росту дрібних корінців, частково тому, що клітини не можуть залишатися настільки жорсткими, як вони повинні, щоб мати можливість подовжуватися; глибші коріння, оточені більш вологим субстратом, зможуть продовжувати рости. Коренева система розмножується таким чином, щоб максимізувати її вплив вологи в ґрунті, але для цього потрібно більше енергії, що призводить до втрати виробничого потенціалу.
Ці рослини кабачків в’януть через посуху. Як тільки стрес, викликаний посухою, зникне, листя почне швидко відновлюватися, інакше вони почнуть проявляти ознаки старіння.
Зображення надано Джерардом Холмсом.
Ключовим фактором уникнення стресового стану (або нестачі води) є запобігання пересихання рослини під час фотосинтезу. Закриття продихів призводить до зменшення вуглекислого газу, доступного рослині, і хімічні реакції фотосинтезу не можна вимкнути в будь-який час, якщо тільки джерело світла не видалено. Дефіцит вуглекислого газу призводить до збільшення вільних радикалів у хлоропластах через складну послідовність хімічних реакцій, оскільки рослина реагує на вільні радикали, виробляючи антиоксиданти для їх нейтралізації. Деякі рослинні гормони та вільні амінокислоти часто беруть участь у процесі, допомагаючи рослині збільшити свою толерантність до нестачі води, що є початковою причиною стресу.
Виробник оцінить, що як тільки стрес вщухне, уражені листя почнуть швидко відновлюватися, однак знадобиться тиждень або менше, щоб рослина проявило ознаки старіння на листках, які жовтіють через поломку. молекули хлорофілу, що частково буде наслідком непоправної шкоди, нанесеної згаданими вище вільними радикалами.
Жовта ромашка зліва - це
здорова рослина, хворіє ліворуч. Схід
типовий приклад ефектів, викликаних a
перезволоження, хоча неозброєним оком може
здаються випадком механічного напруження, оскільки
також торкайтеся рослин щодня
веде до менших рослин.
Надлишок води
Надлишок води може вбити рослину раніше, ніж її відсутність. У заболочених ґрунтах рослинам недостатньо кисню, оскільки дифузія кисню у воді приблизно в 10 000 разів повільніша, ніж у повітрі. Без кисню починається анаеробне дихання коренів, що призводить до утворення токсичних сполук у рослині. Симптомами перезволоження також є в’янення та пожовтіння листя, підгнилі коріння та нерівномірний ріст.
Основна проблема в цьому випадку - нестача кисню. Є багато видів рослин, у яких цей дефіцит кисню викликає вироблення етилену, що породжує апоптоз у деяких кореневих клітинах - процес, за допомогою якого клітина програмує власну загибель. Знищення цих клітин створює повітряні трубки, які можуть бути заповнені повітрям з надземних частин рослини, забезпечуючи тим самим достатню кількість кисню до коріння, навіть коли грунт занадто вологий, щоб містити необхідне повітря.
Цей механізм може допомогти в деяких видах сільськогосподарських культур, таких як кукурудза або рис. Однак більшість комерційних тепличних культур не можуть підтримувати необхідний для цього рівень кисню; У цих випадках коріння почнуть швидко гнити, і навіть якщо виробник швидко реагує на затоплення субстрату, втрати врожаю можуть бути нищівними.
Стрес на солоність
Надлишок хлориду натрію або інших солей у субстраті становить загрозу для рослини з двох причин. Одне з них полягає в тому, що це призводить до зменшення водного потенціалу (потенційної енергії води) субстрату, оскільки сіль може спричинити дефіцит води у рослин, навіть коли в субстраті достатньо води. Оскільки водний потенціал субстрату стає негативним, градієнт водного потенціалу між субстратом і корінням зменшується, тим самим зменшуючи кількість води, яка ними поглинається. Друга причина полягає в тому, що іони натрію та інших, такі як хлорид, токсичні для рослин, коли вони знаходяться в таких високих концентраціях, що перешкоджають селективній проникності мембран кореневих клітин; тобто рослина не зможе вибірково поглинати належні поживні речовини, поглинатиметься лише натрій.
Багато видів рослин можуть реагувати на помірну солоність субстрату, утворюючи розчинені речовини, які переносяться у високих концентраціях. Було показано, що полуниця може виробляти фенольні сполуки, яким приписується здатність відновлювати або підтримувати водний потенціал рослинних клітин, порівняно з потенціалом субстрату, не допускаючи токсичної кількості солі. Однак це тимчасова допомога, оскільки також будуть втрати у виробництві, і якщо стрес на солоність триває занадто довго, рослина загине.
Стрес, викликаний надлишком тепла
Високі температури можуть завдати безпосередньої шкоди рослинам, але зазвичай це відбувається лише через тривалі втрати води та наслідки посухового стресу. Рослини також можуть страждати від сонячних опіків у дуже жаркі та посушливі періоди. Коли температури надзвичайно високі, рослинам потрібно переносити воду від коренів до стебел і листя, і вода залишатиме рослину через продихи у вигляді водяної пари - процес, відомий як транспірація. Пот охолоджує листя та інші частини рослини та запобігає пошкодженню від теплового стресу. Однак, якщо для проведення цього процесу недостатньо води, рослина жертвує частиною поверхні листя, що дозволяє їм спалити.
Пошкодження, спричинені холодом та морозом
Холод і мороз є основними причинами пошкодження молодих рослин, хоча більш жорсткі рослини також можуть поранитися, якщо їхні присоски піддаються сильним морозам після періоду теплих температур. Симптоми зазвичай з’являються вночі і можуть вражати багато видів рослин. Листя і стебла почорніють, а бутони і квіти можуть знебарвитись. Деякі з постраждалих від морозу квітів можуть не дати плодів.
Холод і мороз - основні причини шкоди посівам молодих рослин.
Збитки, спричинені використанням хімічних речовин
Будь-який тип хімічної речовини, застосований у неправильній дозі або за часом, може завдати фізичної шкоди рослині. Більшість з цих пошкоджень спричинені надлишком пестицидів, поданих не в той час або в спекотні години. Недбале використання гербіцидів також може пошкодити або вбити рослини без націлювання; Хімічне обприскування часто є причиною ненавмисного пошкодження рослин. Ураження, викликані хімічними продуктами, проявляються як у вигляді червоних, жовтих або коричневих плям на листках, кінчиках листя в коричневих тонах, відставання в рості, деформованих рослин або із загальним коричневим тоном, а також із загибеллю рослини.
Коріння, листя (особливо продихи) та фотосинтез відіграють вирішальну роль у реакції рослин на стрес. У деяких випадках ці реакції, як правило, дуже схожі, як це відбувається при посусі або солоному стресі, оскільки обидва фактори знижують здатність рослини поглинати воду. В даний час проводяться численні дослідження з метою з'ясування процесів, що впливають на сприйняття стресу рослиною, а також елементів, що роблять його більш-менш толерантним до різних форм стресу навколишнього середовища.
Рослина полуниці здатна виробляти сполуки, які можуть відновити або підтримувати водний потенціал рослинних клітин, не допускаючи токсичної кількості солі.