NÖVÉNYÉLETTAN
Az Agrármérnöki MSc szak tananyagfejlesztése TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0010
Növényi stresszélettan
1. A növényi stressz, akklimatizáció és adaptáció fogalma
2. A fénytől függő fotoszintézis gátlás 3. Hőstressz
4. Ásványi sók többlete vagy hiánya
5. Fejlődésélettani és élettani mechanizmusok a környezeti stresszhatások leküzdésére
Előadás áttekintése
1. A növényi stressz, akklimatizáció és adaptáció fogalma
1.1. A homeosztázis a növényi életjelenségek
egyensúlyának a fenntartása közel állandó feltételek között
1.2. A környezeti hatások megváltoztatják a homeosztázist, ekkor beszélünk biológiai stresszről
1.3. A növényi stressz néhány kedvezőtlen hatást eredményez a növény életében
1.4. A növények különböző módon válaszolnak az őket ért stresszhatásokra
Környezeti stresszhatások és a növény túlélése
Forrás: Hopkins W.G., Hüner N.P.A. (2009): Introduction to Plant Physiology. p. 225.
1. A növényi stressz, akklimatizáció és adaptáció fogalma
1.5. A legtöbb növény képes elviselni bizonyos stresszhatásokat, ezek stressz rezisztensek
1.6. A stressz rezisztencia révén a szervezet
alkalmazkodik, vagy akklimatizálódik a stresszhez 1.7. A környezeti tényezőkkel szembeni adaptáció hátterében genetikai változások állnak
1.8. Az egyes növények fenotípusos változékonysággal rendelkeznek, így válaszolnak a környezet változására 1.9. Az élettelen tényezők kiegyensúlyozatlansága
elsődleges és másodlagos hatásokat gyakorol a növényekre
A stressz és az akklimatizáció sematikus ábrázolása
Forrás: Hopkins W.G., Hüner N.P.A. (2009): Introduction to Plant Physiology. p. 242.
2. A fénytől függő fotoszintézis gátlás
2.1. A fotoszintézis fény telítődési pontja felett fénygátlás lép fel, ami a fotokémiai rendszerek károsodásával jár
2.2. A magas fényintenzitás okozta fénygátlás romboló hatású oxigén formák képződését eredményezi
2.3. A magas fényintenzitás eredményeként növekszik a felesleges elektronok mennyisége, ezek fehérjéket,
lipideket, DNS-t és RNS-t károsító reaktív oxigén gyökök (ROS) képződését indukálják
A növekvő besugárzásra adott fotoszintetikus változás sematikus ábrázolása
Forrás: Hopkins W.G., Hüner N.P.A. (2009): Introduction to Plant Physiology. p. 226.
Forrás: Taiz L., Zeiger E. (2010): Plant Physiology. p. 252.
Túlzott megvilágításnál jelentős különbség van a fotoszintézisre használt fény és a növény által elnyelt, de le is adott fény között
Forrás: Taiz L., Zeiger E. (2002): Plant Physiology. p. 182.
A fotoszintézis fény-válasz görbéi különböző mértékű fénygátlásoknál
3. Hőstressz
3.1. A magas hőmérséklet leginkább a hidratált szövetek növekedését károsítja
3.2. A hőstressz a membránok és fehérjék károsodását eredményezheti
3.3. A hőstressz gátolhatja a fotoszintézist
3.4. A fagyási hőmérséklet jégkristály képzéssel és kiszáradással jár
Forrás: Taiz L., Zeiger E. (2010): Plant Physiology. p. 762.
A növények hőtűrése
Forrás: Taiz L., Zeiger E. (2010): Plant Physiology. p. 763.
Az Atriplex sabulosa és Tidestromia oblongifolia fajok válaszreakciója a magas hőhatásra: membrán permeabilitás
Forrás: Taiz L., Zeiger E. (2010): Plant Physiology. p. 763.
Az Atriplex sabulosa és Tidestromia oblongifolia fajok válaszreakciója a magas hőhatásra: fotoszintézis, légzés
4. Ásványi sók többlete vagy hiánya
4.1. A talajok ásványi anyag tartalma változatos módon vezethet növényi stresszhatásokhoz
4.2. A talajok sótartalmának növekedése természetes úton is bekövetkezhet, de a nem megfelelő vízgazdálkodás
eredményeként is
4.3. A citoszól nagy Na+ és Cl- koncentrációja kicsapja a fehérjéket és megszünteti a membránok stabilitását
Forrás: Taiz L., Zeiger E. (2010): Plant Physiology. p. 761.
Különböző növényfajok alacsony sótartalmú kontroll talajhoz viszonyított növekedése a talaj sótartalmának függvényében
Forrás: Taiz L., Zeiger E. (2010): Plant Physiology. p. 774.
Az elsődleges és másodlagos membrántranszport folyamatok szerepe szélsőséges környezeti feltételek mellett
5. Fejlődésélettani és élettani mechanizmusok a környezeti stresszhatások leküzdésére
5.1. A növények módosíthatják életciklusukat elkerülve ezzel az abiotikus stresszhatásokat
5.2. A levélszerkezetben és viselkedésben végbemenő fenotípusos változások fontos stresszválasz reakciók
5.3. A növények változtatják sztómáik nyitottságát válaszul a vízhiányos körülményekre
5.4. A növények oldatok felhalmozásával, azaz ozmotikus kiigazítással válaszolnak a kiszáradó talajokra
Forrás: Taiz L., Zeiger E. (2010): Plant Physiology. p. 766.
Környezeti tényezők hatása a levelek alakjára:
külső (balra) és belső (jobbra) levél egy fafaj lombjában
Forrás: Taiz L., Zeiger E. (2010): Plant Physiology. p. 768.
Szójalevelek mozgása: válaszreakció az ozmotikus stresszre
Forrás: Taiz L., Zeiger E. (2010): Plant Physiology. p. 770.
Az ozmotikus kiigazítás a növényi sejtek képessége, amivel oldatokat halmoznak fel, csökkentve ezzel a vízpotenciált vízhiány esetén
5. Fejlődésélettani és élettani mechanizmusok a környezeti stresszhatások leküzdésére
5.5. A fitokelatinok kelátkötésbe vonnak ionokat, csökkentve ezzel reaktivitásukat és toxicitásukat 5.6. Számos növény rendelkezik hideggel szembeni akklimatizációs képességgel
5.7. Egyes növények túlélik a fagyási hőmérsékletet korlátozott jégképzésükkel
5.8. A hidegtűrő növények sejtmembránjaiban több telítetlen zsírsavat találunk
Forrás: Taiz L., Zeiger E. (2010): Plant Physiology. p. 773.
A fém-kelát fitokelatin molekuláris szerkezete
Az uborka (Cucumis sativus) parenchima sejtek hőmérséklete a termésben fagyasztás során
Forrás: Taiz L., Zeiger E. (2010): Plant Physiology. Web material, http://5e.plantphys.net
Forrás: Taiz L., Zeiger E. (2010): Plant Physiology. p. 775.
Fagytűrő és fagyra érzékeny fajok mitokondriumainak zsírsav összetétele
5. Fejlődésélettani és élettani mechanizmusok a környezeti stresszhatások leküzdésére
5.9. Változatos hősokk fehérjék képződhetnek a növényekben különböző környezeti hatásokra
5.10. A rövid vagy közepes ideig tartó vízhiány hatására a fotoszintézis intenzitása fokozottan csökken, de a floém transzport nem változik a stresszhatás súlyossá válásáig
Forrás: Taiz L., Zeiger E. (2010): Plant Physiology. p. 778.
A vízhiány hatása a napraforgó (Helianthus annuus) fotoszintézisére és transzlokációjára
