Hom

1
Homérsékleti stresszek,szárazságstressz

• Készítette
• Tolnai Angelika
• Biológia-földrajz
• 3.évfolyam

2
A homérsékleti stresszek

• Hoségaz optimális alkalmazkodás tartományán
  túli homérséklet.
• Nagy hideg és a hoség befolyásolja
• - anyagcserét
• - növekedést
• - a növény életképességét
• A növények gyakran ki vannak téve
• -hostressznek
• -hidegstressznek
• -fagystressznek

3

• Meghatároztak egy fajspecifikus,kinetikus
  homérsékleti sávnak nevezett homérsékleti
  intervallumot,melynek határait 2 homérsékleti
  érték jelöl ki.
• Az alsó határérték alatt a növény
  hidegstressznek, a felso határ fellett
  hostressznek van kitéve.

4
Alacsony homérsékleti stresszek

• A hidegstressz
• A növények poikilotermek,azaz homérsékletük
  környezetükével azonos.
• Hidegstresszre érzékeny növények
• - 0 és 15-20 ?C között elpusztulnak vagy
  súlyosan károsodnak
• - 0 ?C alatt nem maradnak életben
• Hidegrezisztens növények 0?C közelében is
  növekednek
• A hidegérzékenység függ
• -genetikai tényezoktol
• -fejlettségi állapottól
• -az anyagcsere-aktivitás szintjétol

5

• Hideg okozta károsodás tünetei
• Elsodleges tünete a membránok
  fázisátmenete,amit a homérsékletnek egy kritikus
  érték alá csökkenése vált ki.(A hom. csökkenése
  során a membránok lipid kettos rétege
  folyadékkristályos állapotból gél állapotba megy
  át.Az ezt követo fázisszétválás a membránok
  szemipermeábilitásának megszunéséhez,majd a sejt
  pusztulásához vezet.)
• A hidegstressz a fehérjék muködését is
  befolyásolja,ez jelentheti az egyes enzimek
  serkentését, vagy gátlását is.

6
Növények típusai a hidegellenállóság mértéke
szerint

• 1. Hidegérzékeny növények fagyáspont fellett
  súlyosan károsodnak
• pl. meleg tengerekben élo algák,
  ill.trópusi hajtásos növények többsége
• 2. Fagyérzékeny növények csak valamilyen
  fagyáskéslelteto mechanizmussal képesek
  magukat a fagyástól megvédeni
• pl. számos édesvízi alga, a mérsékelt égövi
  növények része

7

• 3. Fagyturo növényekévszakosan vagy állandóan
  képesek az esetleges extracelluláris jégképzodést
  túlélni
• pl. egyes zuzmók, a mohák néhány csoportja,
  a hideg klímazóna szárazföldi fajai, a fás szárú
  növények, magashegységek lágy szárú növényei stb.

8

• Fagystresszek
• Fagy célpontja ? membránok (A fagy hatása nyomán
  a membránok szemipermeábilitása
  megszunik,elvesztik aktív iontranszportáló
  képességüket,foszfolipidjei degradálódnak,fázisátm
  enet történik,és a membránfehérjék eloszlása is
  megváltozik laterális mozgásuk következtében.)
• A legnagyobb veszélyt a sejten belüli
  jégképzodés,a jégkristályok kialakulása jelenti.

9

• A növények faggyal szembeni érzékenysége
• Szenzitív növények már alig 0C alatt
  elpusztulnak.
• Egyes gabonafélék szemtermései -30C-ot is
  túlélnek.
• Számos fás szárú növény még a -196C-ot is
  kibírja.
• A károsodás mértéke függ
• -a lehulés és olvadás sebességétol
• -akklimatizáltságuk mértékétol
• -a talaj és a növény vízviszonyától
• -a tápanyag ellátottságától

10

• Tartósan hideg területeken élo növények
  védekezése a fagy ellen
• - kikerüléssel (lágyszárú növények)
• ? egyik mechanizmusa a túlhulés
• ? ritkább mikor a növény anyagcseréje
  hot termel és ez akadályozza meg a fagyást
• - fagyelturéssel (fás szárú
  növények,örökzöldek)
• ? mechanizmusa jégképzodés

11
(No Transcript)
12

• A jégkristályok képzodésének homérsékletét
  különbözo növényekben meghatározták,és az adatok
  összehasonlítása azt mutatja ,hogy a szabadföldi
  lágyszárúak 1C-kal alacsonyabb homérsékleten
  fagynak meg,mint a fás növények.

13
Hostressz

• A magas homérséklet befolyásolja
• - membránok állapotát
• - proteinek konformációját
• Különösen hoérzékenyek a kloroplasztiszok
  tilakoid membránjai,ezért a hostressz elso jele
• A fotoszintetikus funkciók zavara
• PS II gátlódik
• Szén-dioxid-fixáció gátlása

14

• növények a hohatást kivédik
• - annak leárnyékolásával
• - a ho csökkenésével
• - a protoplazma hoálló képességének
  fokozásával
• leveleik túlmelegedését elkerülik
• - napsugárzás elöli kitéréssel
• - hoszigetelo kéreg kialakításával
• pl. pálmák
• - transzspirációs hutéssel ( ha elég víz áll
  a növény rendelkezésére)
• pl. félsivatagi, sztyeppi növények

15

• Horezisztencia-típusok
• 1,hoérzékeny fajok
• Már 30-40,de max.45C-nál károsodnak.Pl.
• a legtöbb sz.fi,zsengébb levélzettel rendelkezo
  faj
• az eukarióta algák,zuzmók aktív állapotban
• 2,hoturo eukarióták
• A napos,száraz termohelyeken élo növények.
• Edzodésre képesek és félórás 50-60C-os kezelést
  is
• elviselnek.
• 3,hoturo prokarióták
• Olyan termofil fajok tartoznak ide,mint egyes
  baktériumok
• vagy cianobaktérimok,melyek a gejzírek vizének
  75-90C-
• os homérsékletét is elturik.Pl.mélytengeri
  hipertermofil
• archebaktériumok.

16

• HosokkproteinekHSP
• Feladata magas homérséklettel szembeni védelem
• Molekulatömegük alapján
• HSP110, HSP90, HSP70, HSP60
• HSP-családok izoformái
• 1. citoplazmatikus HSP-k
• 2. endoplazmatikus retikulumban és a Golgi-
  apparátusban levo HSP-k
• 3. klproplasztiszok és a mitokondriumok HSP-jei
• A növények egyik kritikus pontja a fotoszintézis
  folyamatosságának fenntartása,mivel a
  fotoszintézis egyes folyamatai a hostresszre
  különösen érzékenyek.

17
(No Transcript)
18
Szárazságstressz

• Kialakulásának okai
• - Nem áll rendelkezésére elegendo, megfelelo
• termodinamikai állapotban levo víz
• - száraz a talaj
• - eros a párolgás
• - talaj magas sótartalma miatt eroteljes a
• talaj ozmotikus vízkötése
• pl. gyökérrendszer kiterjedését és ezáltal
• vízfelvételét akadályozza valamely
• tényezo

19
(No Transcript)
20
Szárazságstressz hatása az egyes életfolyamatokra

• 1,Vízhiány hatása a növekedésre
• Ha a turgornyomás csökkenés elég nagy,akkor az
  éppen
• növekvo sejtek mérete kisebb marad.
• A növény külso megjelenését a sejtméret
  csökkenése attól
• függoen befolyásolja,hogy a vízhiány mikor lép
  fel.
• Növekedési ciklus elejéna levélfelület kisebb
  lesz.
• Virágzáskora virágok száma csökken.
• Termésérés alatta szemek telodése mérsékelt lesz
  vagy
• leválásuk gyorsul fel.

21

• 2,A sejt ultrastruktúrájának megváltozásai
• A vízhiánynak a membránok szerkezetére és
  muködésére
• gyakorolt gátló hatása a sejt ultrastruktúrájában
  is
• tükrözodik.Enyhe vízhiány a mikrotestecskék
  szerkezetét
• bontja.A kloroplasztiszok és a mitokondriumok
  szerkezete
• csak súlyosabb vízhiány esetén sérül.
• 3,A fotoszintézisre gyakorolt hatások
• Sztómazáródás az intercelluláris járatok
  szén-dioxid
• koncentrációjának csökkenését okozza.Ez a CO2
• csökkenés pedig a fotolégzés serkentéséhez
  vezet.Ha a
• fényintenzitás is elég nagy, akkor a
  fotorespiráció sem
• tudja hasznosítani az elektrontraszportlánc
  termékeit és
• fénygátlás következik be.Ez pedig szabadgyökök
  képzodését
• eredményezi.

22

• 4,A légzés és a szénhidrát-anyagcsere
  megváltozásai
• A keményíto mobilizálódása a vízhiány egyik
  tünete.
• Vízhiányban a szénhidrát transzlokációja ált.
  csökken.
• A szénhidrátok áthelyezodését befolyásolja
  az,hogy
• számos fajnál vízhiányban a levelek helyett a
  gyökerek
• növekednek fokozottabban,azaz gyökér/hajtás arány
  no.
• A növény fejlodési állapota is megváltoztatja a
  vízhiány
• körülményei közepette meginduló
  anyagáthelyezodési
• folyamatokat.
• 5,Vízhiány hatása a nitrogén-anyagcserére
• A nitrogénnek a gyökerekbol a levelekbe
  szállítása lassul,
• amellett,hogy a vízhiányos gyökerekben több
  nitrát és
• ammónia képzodik,mint a vízzel jól ellátottakban.

23
A vízhiányt kompenzáló mechanizmusok

• Szárazság elkerülése A csökkent vízellá-
• tottság
  elturése
• A korlátozó vízviszonyok elkerülése
• Ez a mechanizmus az
• -évelo növények életciklusában
• -az egynyári növények szezonális fejlodési
  aspektusaiban
• jut kifejezésre.
• Ilyennek tekintheto
• -gyors magérlelés
• -gyors csírázás
• -földbeni szervekkel a túlélés,plgumó,hagyma.

24

• A vízhiány elturése
• A növény a szárazságstressz körülményei közt
• alacsony vízpot.-on tartja a szervezetét és így
• tartja fenn anyagcseréjét.
• Ennek útjai
• -Ozmotikus pot. szabályozása
• -embóliák szerepe
• Embóliaa xilém elemekben kialakuló,levegovel
• telt üregek.
• Ha a xilémben alacsony vízpot.-nál ilyen üreg
  alakul ki,az
• akadályozza benne a víz mozgását,ez pedig a
  transzspi-
• ráció csökkenéséhez ,néha a víz szállításának
  átirányítá-
• sához vezet.

25

• -Kiszáradás turés
• Pl.zuzmók,algák
• A víz elpárologtatása után a citoplazma térfogata
  össze-
• zsugorodik,a plazmamembrán elválik a
  sejtfaltól.Ez egy
• erosen koncentrált citoplazmát és a sejtfalon
  belül kiala-
• kuló,nagy légtereket eredményez.
• A kiszáradástoleráns fajok szöveteinek 3
  kritériumnak kell
• megfelelnie
• 1,a sejtanyagcserét a magas anyagkoncentráció ne
  befo-
• lyásolja
• 2,a szomszédos sejtek között alig legyen
  plazmodezmás összeköttetés,ami a zsugorodáskor
  megsérülhetne
• 3,a sejtfalnak szerkezetkárosodás nélkül kell
  elviselni az extenzív dehidrálódást

26

• A szárazságturés másik alapveto módszerea
  növények a vízhiány veszélyét vízpotenciáljuk
  magasan tartásával védik ki.
• Ennek módjai
• -vízvesztés csökkentése
• Sztómák zárása
• A transzspiráló levélfelület csökkentése
• -vízakkumuláció fokozásacsak akkor lehetséges,
• ha a
  vízfelvétel a talaj-
• ból
  fokozódik.

27
Génexpresszió a szárazságstressz-válaszban

• A szárazföldi növények szenvednek
• a vízhiány,a dehidráció miatt,valamint magas
  só-
• koncentráció és alacsony hom. mellett is.
• Dehidrálás ABA képzodés gén indukáció.
• Vannak olyan gének,amelyek exogén ABA-ra nem
  reagálnak.
• Ennek alapján muködnek
• -ABA-függo szignáltranszdukció
  s
• -ABA-független láncok

28

• ABA-függo utakhoz
• -protein-bioszintézis szükséges
• -ún.ABRE protein-bioszintézist nem
  igényel
• ABA-tól nem függo út
• -a gének szabályozásában a DRE vesz részt
• -a szárazság- és a sóstressz indítja, a hideg
  nem

29
A gének termékei

• 1, -stressztoleranciában résztvevo proteinek
• Vízcsatorna-proteinek
• Ozmoprotektív anyagok cukrok,prolin,glicin-betain
  
• Bioszintézisben szereplo enzimek
• Makromolekulákat és membránokat védo proteinek
• LEA-proteinek,ozmotin,mRNS-köto proteinek
• Protein turnovert biztosító proteázok
• Detoxifikáló enzimekkataláz,szuperoxiddizmutáz
• 2, -szignáltranszdukcióban és génexpresszióban
  közre-
• muködo proteinek
• Proteinkinázok
• Transzkripciós faktorok
• Foszfolipáz C

30
Köszönöm a figyelmet!