Стійкість рослин

Види стійкості
Стрес
Солестійкість
Зимостійкість(холодо і морозостійкість та інші несприятливі фактори зими)
Посухостійкість
Стійкість до промислових ксенобіотиків
Стійкість до важких металів
Газо,димо, пило стійкість
Радіостійкість
Стійкість до відсутності кисню
Стійкість до шкідників та хвороб

Cтрес - фактор впливу зовнiшнiх умов середовища, який викликає негативний вплив на рослини.
Основнi поняття i уявлення про стрес ввiв канадський вчений Ганс Селье у 1936 роцi, як сукупнiсть неспецифiчних змiн, що виникають в органiзмi пiд впливом певних факторiв i якi включають захиснi ракцiї органiзму.

В дiї на тваринний органiзм i рослини є подiбнiсть i вiдмiнностi - у обох є 3 стадiї
у тварин тривога, резистентнiсть (адаптацiя) i виснаження, причому перебудова захисту вiдбувається шляхом мобiлiзацiї - приклад викид адреналiну при збудженнi.
У рослин - первинна стресова реакцiя, адаптацiя i виснаження, але рослини реагують не активацiєю обмiну, а виробленням iнгiбiторiв росту та метаболiзму - АБК та етилен.

Специфічні і неспецифічні реакції на стрес
Дiя любого стресу викликає ряд пристосувальних реакцiй. При малiй iнтенсивностi - це ряд нормальних вiдповiдних реакцiй.
При великiй iнтенсивностi - спостерiгається мобiлiзацiя всiх ресурсiв органiзму i як наслiдок виникнення нових властивостей. Реакцiї на стрес можуть мати специфiчний та неспецифiчний характер.
Характер специфiчної реакцiї на стрес вказує на природу ушкоджуючого фактора, а при неспецифiчнiй природу вгадати важко.

На дiю бiльшостi стресiв i особливо сильних i при короткому часi дiї рослини вiдповiдають неспецифiчними реакцiями, а саме:
1. Пiдвищення проникностi мембран i деполярiзацiя мембранного по­тенцiалу. Порушення роботи iонних насосiв.
2. Порушення iонного гомеостазу, зокрема вихiд кальцiю з клiтин­них стiнок та органоїдiв клiтини i зсув РН цитоплазми при цьому в ту чи iншу сторони.
3. Iнгiбування або посилення дихання, але непродуктивного, так як або АТФ не утворюється, або не утворюється енергiя внаслiдок порушення фосфорилювання або фотофосфорилювання
4. Активнiсть гiдролiтичних процесiв переважає над синтетичними процесами
5. Спостерiгається синтез de novo i активацiя стресових бiлкiв
Вторинними реакцiями рослин пiсля дiї стресiв вже можна вважати змiни вмiсту пiгментiв та iнтенсивностi як фотосинтезу так i iнших процесiв - дихання, мiнерального живлення, водного режиму, порушення вмiсту i синтезу регуляторiв росту та iншi.

За походженням всi екологiчнi фактори подiляють на такi групи:
1.Абiотичнi - клiматичнi, едафiчнi, топографiчнi
2.Бiотичнi: фiтогеннi( вплив рослин сусiдiв - прямий-це механiчнi контакти,симбiоз, паразитизм, поселення епiфiтiв та непрямий - це аллелопатiя, вплив фiтонцидiв. Зоогеннi, мiкробо та мiкогеннi.
3. Антропогенний вплив
4. Iншi фактори - космiчне випромiнювання, атмосферна електрика, магнiтне поле Землi, вплив вибухiв на Сонцi, вплив Мiсяця, радiоактивнiсть.

За характером дiї стрес як екологiчний фактор може бути:
прямодiючим i опосередкованим ( вплив на органiзм через змiну iнших факторiв), наприклад дiя тепла на вологiсть грунту, а через неї на транспiрацiю, а також мiнеральний обмiн.
Крiм того набуття стiйкостi при дiї одного стресу може викликати пiдвищення стiйкостi до iнших видiв стресу - це так звана кросс-адаптацiя.

Вплив стресу
Вплив практично всiх стресiв або факторiв можна вкласти в двi кривi - крива Сакса та крива толерантностi дiї.
Якщо дiя стресового фактору виходить за зону толерантностi (тобто за межу здатностi органiзму виносити вiдхилення середовища вiд оптимального значення) i дiя фактору виникає швидко i дiє довго, то такий фактор є подразником.
Подразник це любий фактор, який досягає порогової сили. За фiзiологiчним значенням фактори подiляють на адекватнi (якi межували з видом в процесi еволюцiї) та неадекватнi ( штучнi фактори до дiї яких рослина не пристосована).

В той же час по вiдношенню до дiї фактора *подразника) рослини можуть бути:
стенобiонтними - зона толерантностi вузька та стенотопними - зона толерантностi широка – як приклад -вплив РН на рiст рослин та вплив свiтла на рослини - свiтло i тiньолюбнi.
Дiя екологiчного фактору може бути частково замiнена дiєю iншого - приклад вплив вуглекислоти i свiтла на фотосинтез.
Виключення - наявнiсть магнiю в молекулi хлорофiлу!

Сукупнiсть екологiчних факторiв називають дiючим середовищем, або середовищем iснування.
Таких середовищ iснування є чотири - водне, наземне(повiтряне), грунтове i iнший органiзм( для паразитних форм).

Здатність рослини переносити дію несприятливих факторів і давати в таких умовах потомство називається стійкістю або стрес-толерантністю (лат. tolerantia - терпіння). Вона може бути закладена в генотипi i може бути фенотипiчним пристосуванням, якє не змiнює геному рослин.
Будь який екстремальний фактор чинить негативний вплив на ріст, накопичення біомаси і врожай. Тому іноді говорять ще про агрономічну стійкість. Агрономічна стійкість - здатність організмів давати високий врожай в несприятливих умовах.
Ступінь зниження врожаю під впливом стресорних умов є показником стійкості рослин до них.

Стійкість є кінцевим результатом адаптації.
Адаптація (лат. adaptio - пристосування, прикладання) - це генетично детермінований процес формування захисних систем, що забезпечують підвищення стійкості і протікання онтогенезу у раніше несприятливих для нього умовах.

Вибір рослиною стратегії (способу) адаптації залежить від багатьох факторів.
Однак ключовим фактором є час, що надається організму для відповіді. Чим більше часу надається для відповіді, тим більше вибір можливих стратегій.
При раптовій дії екстремального фактора відповідь має бути негайною.
Відповідно до цього розрізняють три головні стратегії адаптації: еволюційні, онтогенетичні і термінові.

Еволюційні (філогенетичні) адаптації - це адаптації, що виникають в ході еволюційного процесу (філогенезу) на основі генетичних мутацій, відбору та передаються у спадок.
Онтогенетичні, або фенотипічні, адаптації забезпечують виживання даного індивіда. Вони пов'язані з генетичними мутаціями і не передаються у спадок.
Термінова адаптація, в основі якої лежить утворення і функціонування шокових захисних систем, відбувається при швидких і інтенсивних змінах умов проживання.
Ці системи забезпечують лише короткочасне виживання при ушкоджувальній дії фактора і тим самим створюють умови для формування більш надійних довготривалих механізмів адаптації.

Існує нескінченна безліч шляхів адаптації рослин. Тим не менш, все адаптації умовно можна розділити лише на два принципово різних типи: активна адаптація і пасивна
Активна адаптація - формування захисних механізмів, при цьому обов'язковою умовою виживання є індукція синтезу ферментів з новими властивостями або нових білків, що забезпечують захист клітини і протікання метаболізму в раніше непридатних для життя умовах.
Кінцевим результатом такої адаптації є розширення екологічних кордонів життя рослини.

Пасивна адаптація - «втеча» від шкідливого дії стресора або співіснування з ним. Цей тип адаптації має величезне значення для рослин, оскільки на відміну від тварин вони не здатні втекти або сховатися від дії шкідливого чинника.
До пасивних адаптацій відносяться, наприклад, перехід в стан спокою, здатність рослин ізолювати «агресивні» сполуки, такі як важкі метали в старіючих органах,
Справжньою «втечею» від діючого фактора є дуже короткий онтогенез рослин-ефемерів, що дозволяє їм сформувати насіння до настання несприятливих умов.

При малому часi дiї фактора у високiй дозi спостерiгаються в основному неспецифiчнi реакцiї - якi виникають при рiзних видах стресiв ( синтез БТШ, полiамiнiв).
При довшому часi дiї фактора i навiть при малих дозах стресу спрацьовує бiльша кiлькiсть ланок метаболiзму, деякi з яких вже мають риси специфiчностi, це може бути синтез бiлкiв - антифризiв, фiтохелатинiв, переключення фотосинтезу на САМ-тип метаболiзму.

СОЛЕСТIЙКIСТЬ РОСЛИН
За Б.П.Строгоновим грунти за ступенем засоленості подiляються на:
1. практично незасоленi- менше 0,1% солей
2. слабозасоленi -0,2-0,25%, втрати врожаю при такiй концентрацiї солей вже спостерiгаються, але грунти ще зберiгають родючiсть i особливо це стосується солестiйких культур
3. середньозасоленi- 0,25-2%
4. солончаки i солодi-2-3 %.
Велика кiлькiсть солей створює по перше високий осмотичний тиск грунтового розчину, а вiдповiдно i високу всисну силу, порiвнюючи з нормальними грутами. Для прикладу- нормальний грунт- 1-2 атмосфери, тодi як солончаки та солодi- 25-382 атмосфери, що створює на цих типах грунтiв так звану "фiзiологiчну сухiсть", тобто вода є в грунтi, але для рослин вона недоступна.

Якісний склад засолення
Негативний вплив засолення залежить не тiльки вiд кiлькiсно­го вмiсту солей, але i вiд якiсного складу засолення. Так при однаковiй кiлькостi солей в середовищi токсична їх дiя на рослини буде рiзна. В умовних одиницях ряд токсичностi виглядає слiдуючим чином:
Na2SO4-1; NaHCO3-3; MgSO4, MgCl2, KCl - 3-5;
NaCl - 5-6; Na2CO3 - 10.
В той же час не треба забувати про те, що в засолених грунтах є досить багато солей i це обумовлює зменшення їх токсичностi, згiдно явища антагонiзму iонiв.
Сильна токсичнiсть соди обумовлена тим, що вона у розчинах частково розкладається i утворюється NaOH, особливо згубний для рослин.
При змiнi РН, як в кислу, так i в лужну сторону, змiнюється поглинання елементiв в грунтi, що приводить до хворiб нестачi чи надлишку у рослин

Тип засолення
визначається звичайно за вмiстом анiонiв в грунтi- розрiзняють як основнi типи - хлоридне, сульфатне, карбонатне- так i їх рiзновидностi- хлоридно-сульфатне, сульфатно-карбонатне та iншi.
Переважаючим катiоном майже в усiх типах засолення є натрiй, але зустрiчаються також магнiєве та кальцiєве засолення, та їх рiзновиди.

У розподiлi типiв засолення по територiї бувшого СРСР встановлена така закономiрнiсть
- як з пiвночi на пiвдень, так i зi сходу на захiд спостерiгається послiдовна змiна типiв засолення - нiтратно-сульфатно-хлоридне, сульфатно-хлоридне, хлоридно-сульфатне, содово-сульфатне i нарештi чисто содове.

Токсичний механiзм засолення
При засоленнi замiсть амiдiв- глутамiну та аспарагiну- утворюються амiни- путресцин та кадаверин, якi по прямiй дiї на рослини є навiть бiльш токсичними, нiж дiя власне солей.
По друге при їх розкладi утворюються амiак та перекис водню. Амiак веде до самоотруєння рослин, а перекис водню в комплексi з пероксидазою окислює природнi феноли рослин до вiльнорадикальних сполук, типу хiнонiв. Хiнони, утворюють комплекси з бiлками i переводять їх у неактивний стан.
Крiм того, активуючи фермент IОК-оксидазу, хінони зменшують вмiст ауксинiв, що приводить до зменшення росту.

Захиснi механiзми рослин.
При засоленнi активується синтез органiчних кислот, якi зв'язують надлишковий амiак.
Знижується синтез нормальних бiлкiв з одночасним синтезом шокових бiлкiв. Збiльшується синтез певних протекторних сполук типу холiну, глiцинбетаїну та пролiну.

Екологiчнi групи рослин по вiдношенню до засолення
Справжнi галофiти-евгалофiти- накопичують солi у вакуолях.
Солевидiляючi галофiти- крiногалофiти- видяляють солi секреторними залозками або за допомогою клiтин-головок на поверхнi листка.
Соленепроникнi галофiти-глiкогалофiти- цитоплазма клiтин малопроникна для солей, високий осмотичний тиск створюється за рахунок накопичення у вакуолях за рахунок продуктiв фотосинтезу.
Глiкофiти- не витримують засолення.

ЗИМОСТIЙКIСТЬ
ХОЛОДОСТIЙКIСТЬ.
В першу чергу це поняття вiдноситься до теплолюбних рослин, якi витримують температури від 2-4 до 10-14 градусів Цельсiю.
у нестiйких рослин спостерiгається вицвiтання хлорофiлiв та зменшення вмiсту каротиноїдiв, а також знижується iнтенсивнiсть фотосинтезу - за рахунок порушення структури хлоропластiв - спостерiгається вихiд лiпiдiв в цитоплазму.
Може збiльшуватись дихання, але воно непродуктивне, так як не утворюється АТФ.
За положенням точок opt,min,max рослини подiляють на термофiльнi( теплолюбнi) та фрiгофiльнi(ростуть при бiльш низьких тем­пературах).

Причини ушкодження від холоду
Сакс вважав, що це порушення водообмiну, за Жолкевичем порушення iонного обмiну. Лайонс називає 3 ознаки - збiльшення проникностi мембран, незворотнi змiни метаболiзму, акумуляцiя токсичних речовин. Генкель- спочатку зниження, а потiм збiльшення в'язкостi цитоплазми, чим вище вязкiсть, тим нижча стiйкiсть i навпаки.
Основною умовою життя рослин при низьких температурах є високий рiвень енергетичного обмiну.
Низькi позитивнi температури викликають зменшення поглинання кисню i дихального коефiцiєнту.
У стiйких рослин вiдбувається зниження iнтенсивностi дихання по шляху глiколiзу i збiльшення долi гексозомонофосфатного шляху. Вiдмiчено також двофазна змiна рiвню АТФ - в першi години значне зростання вмiсту i далi пониження.

Важливою причиною пошкоджень рослин
є перехiд у мембранах насичених жирних кислот з рiдинно-кристалiчного стану в стан твердого гелю. При цьому руйнується структура пiгмент-лiпiдного комплексу, порушується дихання, мiняється водний та сольовий баланс, виникають токсиканти типу ацетальдегiда, етанола. Крiм того у стiйких рослин мiтохондрiї бiльш стiйкi, внаслiдок бiльшої кiлькостi ненасичених жирних кислот.

Загартовування до холоду
- низькими i перемiнними температурами, обробка мiкроелементами, ретардантами, солями калiю та аммонiю.
Одним з основних механiзмiв захисту є утворення крiопротекторiв у стiйких рослин - це утворення аспарагiнової, глутамiнової, яблучної, винної, янтарної, фумарової кислот,а також поява БХШ, пролiну, цукрiв, ненасичених жирних кислот.

МОРОЗОСТIЙКIСТЬ
Однiєю з перших ознак дiї морозу в рослинах є поява льоду в рослинах.
Є три типи льодоутворення у рослин:
1. При повiльному пониженнi температури (на 0,1-0,01 градуси за добу) лiд утворюється в мiжклiтинниках -ушкодження слабе
2. При бiльш швидкому заморожуваннi (1 градус за добу або за кiлька годин) лiд утворюється мiж оболонкою i цитоплазмою - уш­кодження середнi
3.Пониження температури на кiлька градусiв за годину - лiд утворюється в цитоплазмi - рослина гине.
Бiльшiсть ознак ушкодження спiвпадають з дiєю холоду на теплолюбнi рослини.

ФАКТОРИ морозостiйкостi - у деревних i багаторiчних рослин
1. Своєчасний вхiд в стан спокою, який залежить вiд нормаль­ної рiчної перiодичностi. Вiд неї залежить також загартовування рослин - першу стадiю рослини проходять восени, другу взимку. При вiдлигах обидвi стадiї можуть втрачатись i рослина гине. У трав'янистих рослин стан спокою вiдсутнiй!
2. Довжина вегетацiї i припинення ростових процесiв! Смородина посаджена рано - не вимерзає, пiзно - вимерзає. Причина- молодi рослини менш чуттєвi до фотоперiоду (короткого дня).
У стiйких рослин при настаннi холодiв припиняється дiлення i рiст розтягом.
3. Органiчний i вимушений спокiй - при вiдлигах наступає вимушений спокiй i рослини можуть навiть пiти в рiст, пiсля чого вимерзають.
4. Фотоперiод - вхiд в перiод спокою викликається часто навiть не холодом, а короткими днями в кiнцi лiта.

ФАКТОРИ морозостiйкостi
5. Низькi температури не вводять, а виводять рослину iз стану спокою, але до низьких температур рослини стають чуттєвими лише пiсля завершення фотоперiдичної реакцiї.
6. Регулятори росту - частiше всього восени зменшується кiлькiсть стимуляторiв i збiльшується вмiст iнгiбiторiв росту.
7. Накопичення крiопротекторiв - збiльшується вмiст вуглеводiв, моноцукри замiняються олiгоцукрами, збiльшується вмiст лiпiдiв (насичених жирних кислот).

IНШI НЕСПРИЯТЛИВI ФАКТОРИ ЗИМИ
льодяна кiрка,
випирання,
випрiвання,
вимокання,
видування,
зимово-весняна посуха, морозобiй у дерев,
вiдлиги,
приморозки,
зимово-весняні опіки

Автотранспортне навантаження на вул. Івана Франка, 110 (відтінок біля Польського консульства)

Стiйкiсть до промислових ксенобiотикiв
В основному це викиди промисловостi i автотранспорту. Як приклад це стiйкiсть до важких металiв- токсичнiсть їх залежить вiд валентностi, iонного радiусу i здатностi утворювати комплекси. При дiї ВМ порушується проникнiсть мембран плазмалеми i тонопласту, що приводить до змiни iонних потокiв, водного режиму, фотосинтезу, дихання, синтезу НК, АК та бiлкiв.
Токсичнiсть ВМ базується на їх здатностi реагувати з сульфогрупами бiлкiв з їх iнактивацiєю при цьому.

Механізми стійкості до важких металів

Стiйкiсть рослин до ксенобіотиків
обумовлена наявнiстю специфiчних бiлкiв - фiтохелатинiв, якi зв'язують ВМ через групи залишкiв цистеїну в стабiльнi тiолатнi комплекси(масою 3-10 кД) за участю фермента фiтохелатинсинтази. Ця система знаходиться в цитоплазмi, її функцiя зменшення токсичної концентрацiї ВМ в клiтинi.
Стійкість до одного важкого металу не є стійкістю до іншого металу.
Захисну функцiю виконує також клiтинна стiнка, де ВМ зв'язуються з карбоксильними групами пектинових сполук.
За здатнiстю накопичувати ВМ рослини подiляються на iндикатори, акумулятори i елiмiнатори (у цих рослин вмiст ВМ сталий i низький незалежно вiд вмiсту ВМ у грунтi).

Газо, димо, пилостiйкiсть.
За фізичними властивостями Викиди у атмосферу, по величинi частинок,електромагнiтному спектру та швидкостi осiдання пiд дiєю сили тяжiння дiлять на:
пил-дiаметр частинок 0,5-2000 мкм,швидкiсть осiдання близька або вiдповiдає закону Стокса,спектр в iнфрачервонiй дiлянцi:
пари та туман- дiаметр частинок-0,03-100 мкм, швидкiсть осiдання менша нiж у пилу,спектр у видимiй областi:
дим - розмiр частинок 0,01-1 мкм,спектр в ультрафiолетовiй дiлян­цi, швидкiсть руху в результатi броуновського руху перева­жає швидкiсть осiдання.
В склад пилу можуть входити частинки грунту,добрива,зола,цемент, вугiльний пил, пилок та спори рослин,солi,сажа, та рiзнi хiмiчнi речовини.
В склад парiв та туманiв входять рiзнi випари кислот,лугiв,хлористого аммонiю,сiрчистого ангiдриду та iншi.
В склад диму входять нафтовi,смолянi,тютюновi,автомобiльнi дими та гази.

За хiмiчним складом з врахуванням токсичної дiї на рослини викиди можна подiлити на:
1.Кислi гази-найбiльш токсичнi для рослин-фтор,хлор, окиси азоту, сiрководень.
2.Пари кислот-неорганiчних i органiчних.
3.Окиси металiв-мишьяку,свинцю,селену та iнших.
4.Лужнi гази-амiак.
5.Пари металiв-ртуть
6.Рiзнi органiчнi гази та канцерогени/ CCl4,фенол,сiрководень iншi.
Характер дiї кислих газiв та парiв кислот очевидно подiбен i в першу чергу проявляеться в порушеннi фiз-хiм процесiв у клiтинi в результатi пiдкислення цитоплазми, що приводить до деградацii хлоропластiв,iнгiбування фотосинтезу,посиленню окисних процесiв.
Пари кислот часто викликають опiки листкiв.
Амiак, як газ, проникаючи у мезофiл навпаки викликає пiдлужнення цитоплазми,що може приводити до порушень транспорту електронiв у дихальному ланцюгу та процесi фосфорилювання.

Дiя парiв ртутi вiдрiзняеться вiд дii кислих газiв,
вуглеводневi сполуки викликають епiнастiю та iншi порушення формотворчих процесiв, що очевидно вказує на регуляцiю синтезу етилену та активностi фiтохрому.
Пил порушує температурний та водний режими рослин, поглинання свiтлової енергiї та газообмiн. Крiм того розчиннi сполуки iз складу пилу можуть проникати через вiдкритi продихи i викликати порушення аналогiчнi дiї газiв або солей.

Токсичний вплив газiв,пилу та диму
на рослини проявляється як шляхом прямої дiї на метаболiчнi та формотворчi процеси, так i опосередкованим шляхом-через забруднення грунту та води

До бiльш загальних хапактеристик дії викидів можна вiднести такi:
1.Ступiнь пошкодження рослин залежить вiд багатьох факторiв-температури,iнтенсивностi свiтла,часу доби,вологостi,концентрацiї газу та часу вплив, наприклад висока температура i освiтле­нiсть знижують стiйкiсть рослин.
2.Стiйкiсть рослин на прикладi SO2 знаходиться в зворотнiй залежностi вiд швидкостi поглинання та утворення летальної концентрацiї в тканинах.
3.Ступiнь газостiйкостi рослин не залежить вiд концентрацiї газу i залежить вiд дiї однiєї "оптимальної" концентрацiї.
4.Бiльшiсть рослин проявляє однакову стiйкiсть до рiзних кислих газiв.
5.Пошкодження рослин залежить вiд стадiї онтогенезу.
6.Стiйкiсть до газiв є видовою ознакою рослин.

СТIЙКIСТЬ ДО ХВОРОБ.
Хвороби це бiотичнi фактори - мiкроорганiзми, вiруси- якi отримують поживнi речовини вiд хазяїна.
Раса патогена, який спричинює хворобу називають вiрулентною, не спричинює - авiрулентною, тобто iснує расоспецифiчна стiйкiсть.

Є вертикальна стiйкiсть - ­коли є стiйкiсть проти одних рас i немає проти iнших (визначається окремими домiнантними генами),
i є горизонтальна стiйкiсть - дiє проти всiх рас патогенiв, але в той же час вона менш ефективна i легко переборюється певним патогеном (визначається кількома генами).
Расоспецифiчна стiйкiсть виробляється пiсля проникнення патогена в рослину, при цьому запобiгається поширення патогена по рослинi, тобто рослина стає iмунною.
Це в основному проявляється синтезом антимiкробних речовин - фiтоалексинiв.
їх немає у здорових рослин i синтезуються вони у сусiднiх з iнфiкованими клiтинах.
Це такi сполуки, як фазеолiн, ришитин, любiмiн iншi.

Синтез фiтоалексинiв залежить вiд вiку рослин- молодi рослини гороху синтезують бiльше пiзатину, нiж старi.
Але синтез фiтоалексинiв можуть iндукувати також i непатогеннi гриби, та рiзнi сполуки, зокрема важкi метали, метаболiчнi отрути i навiть амiнокислоти.
Рослина сприятлива до патогену тодi, коли останнiй не iндукує синтез фiтоалексинiв.

Захиснi реакцiї у рослин
можуть iндукуватись рядом факторiв рiзної природи, якi отримали назву елiситорiв (провокаторiв), якими є високомолекулярнi глюкани стiнок паразита i якi рослина розпiзнає за допомогою своїх мембранних рецепторiв i створює систему захисту.
Взаємодiї елiситорiв з рецепторами заважають антиелiситори-низькомолекулярнi глюкани, якi видiляють гiфи паразита i якi пригнiчують захиснi реакцiї рослин.

Видовий iмунiтет
є майже у всiх рослин.
Першим барьером для патогена є покрови та клiтинна стiнка i лише при їх ушкодженнi вiдбувається зараження.
Причиною видового iмунiтету є наявнiсть токсичних для патогена сполук або вiдсутнiсть певних сполук, наприклад стеринiв, необхiдних для розвитку патогена.
В рослинах завжди є токсини, незалежно здоровi вони чи зара­женi. Деякi є у активнiй формi - наприклад сапонiни , iншi зберiгаються у виглядi неактивних попередникiв у вакуолi- це глюкосинолати, цианогеннi глюкозиди i активуються вони лише при ушкодженнi клiтин.
Синтез таких прототоксинiв або фiтоантисипiнiв здiйснюється ферментами цитоплазми, якi активуються при ушкодженнi клiтини. Це перший хiмiчний барьер.

На завершальнiй стадiї утворення імунних реакцій
синтезуються так званi РR-бiлки, якi є в бiльшостi гiдролiтичними ферментами i якi розщеплюють полiмери клiтинної стiнки паразита. Наприклад В-1-3-хiнiназа розщеплює хiтин, а В-1-3-глюканаза глюкановi полiсахариди.
Олiгоцукри якi при цьому утворюються здатнi iндукувати утворення фiтоалексинiв. Фiтоалексини - речовини вторинного походження, якi синтезуються у вiдповiдь на iнфекцiю, на вiдмiну вiд фiтоантисипiнiв. До iнфiкування їх у рослинi немає. У бобових це частiше всього iзофлавоноїди ( мелiкарпiн у люцерни, глiцеолiн у сої, у пасльонових - сесквiтерпени ( рiшитин у кар­топлi та томатiв).

Дефіцит кисню- гіпоксія.
При затопленнi та заболочуваннi рослини страждають вiд анаеробiзу- нестачi кисню.
Розрiзняють гiпоксiю - частковий дефiцит кисню та аноксiю- при повнiй вiдсутностi кисню.
При цьому снижується або перестає працювати цикл Кребса та окисне фосфорилювання i єдиним способом отримати АТФ є глiколiз. Для його функцiонування повинно проходити окислення НАДН в процесi бродiння.
При молочнокислому бродiннi в тканинах накопичується молочна кислота(лактат), яка викликає ацидоз - зниження РН клiтинного соку.
При цьому процес бродiння переключається на утворення етилового спирту, подавляється активнiсть лактатдегiдрогенази, але зростає активнiсть лактатдекарбоксилази.

Крiм того при анаеробiозi протони виходять з вакуолi у цитоплазму i збiльшують її кислотнiсть- це приводить до зниження та повного iнгiбування ряду ферментiв - наприклад РДФ-карбоксилази, ФЕП-карбоксилази та iнших.
Тобто якраз ацидоз i є початковим етапом загибелi клiтини. Детоксикацiя лактату та етилового спирту полягає у видаленнi їх у зовнiшнє середовище та включеннi у процеси метаболiзму.

В умовах гiпоксiї
синтез бiльшостi бiлкiв припиняється, за виключення приблизно 20 полiпептiдiв, якi називають бiлками анаеробного стресу, це в основному ферменти глiколiзу та бродiння.
Важливим елементом в системi активацiї генiв, продукти дiяльностi яких допомагають адаптацiї рослин до дефiциту кисню є коливання вмiсту кальцiю у цитоплазмi.
Одна з перших вiдповiдей на аноксiю є поступлення кальцiю по Са- каналам з мiтохондрiй та iнших органел у цитоплазму -це реєструється вже через кiлька хвилин як i збiльшення кiлькостi алкогольдегiдрогенези - одного з основних ферментiв бродiння.

Радiостiйкiсть рослин
Первиннi механiзми дiї рiзних типiв опромiнення досить подiбнi. Загальна їх особливiсть полягає в тому, що слабка енергiя опромiнення, що дає невелику кiлькiсть первинних радiацiйно-хiмiчних реакцiй може викликати значний бiологiчний ефект. Наприклад при опромiненнi ссавцiв гамма-опромiненням летальною дозою 10 Грей ( 1 Грей = 1000 рентген) їх тiлом поглинається лише 8,4 кдж/г, якi достатнi для пiдвищення температури тiла на 0,001 градус С.
Однак дiя опромiнення на рiзнi органiзми може викликати рiзний за впливом ефект - є процеси загальнi для всього живого i є специфiчнi для рослин.

Основним актом взаємодiї iонiзуючої радiацiї з живим органiзмом є іонізація
в результатi якої електрони вiдриваються вiд атомiв, виникає iонiзований стан молекул i атомiв, що i спричиняє появi хiмiчних та бiологiчних реакцiй в тканинах та клiтинах.
Для розуміння дії радіації природньо були запропоновані певні терміни, які визначають її вплив на організм ( Д.М.Гродзинський та I.М.Гудков).

Пiд радiочутливiстю розумiють здатнiсть органiзму реагувати на мiнiмальнi дози радiацiї, якi спричинюють до нелетальних радiобiологiчних ефектiв.
Пiд радiостiйкiстю розумiють здатнiсть органiзму витримувати високi дози опромiнення, вираженi летальними i напiвлетальними дозами.
Мiрою радiоактивностi є летальна доза (ЛД) опромiнення, яка спричиняє загибель клiтини чи органiзму за певний строк пiсля опромiнення.
Як правило використовують показник ЛД50 - доза пiсля якої виживає 50% особин.

Слiд вiдрiзняти енергiю, яка падає на бiологiчний об'єкт, вiд енергiї яка поглинається i спричиняє фiзичний вплив.
Для характеристики опромiнення в часi використовують величину потужностi дози, тобто ту кiлькiсть енергiї, яка поглинута за оди­ницю часу. Залежно вiд потужностi дози розрiзняють гостре опромiнення (протягом секунд, але за дії високих доз- сотнi Грей за хвилину чи годину) i пролонговане (на протязi тривалого часу невеликi дози - долi Грей за годину). Швидкiсть нагромадження поглинутої дози називають потужнiстю поглинутої дози dD погл
Рпогл = ----------
dt
Одиницею Рпогл є Грей х сек-1 ( це доза при якiй 1 джоуль енергiї iонiзуючого випромiнювання поглинається 1 кг матерiалу за 1 секунду).

Одиниці радіоактивності
Так як бiологiчна дiя залежить не тiльки вiд поглинутої до­зи, але i вiд якостi (типу) опромiнення, було введене поняття еквiвалентної дози, згiдно якiй доза певного типу опромiнення, яка спричиняє такий же бiологiчний ефект, як i доза 1 Рентген, стано­вить 1 Бер (бiологiчний еквiвалент рентгена).
Зараз замiсть 1 бера використовують одиницю Зiверт.
Один ЗIВЕРТ дорiвнює дозi певного типу опромiнення, при якiй ефект бiологiчної дiї такий же, як при дiї одного Грея рентгенiвського або гамма-випромiнювання.

Розрiзняють пряму та опосередковану дiю радiацiї на органiзм.
Пряма дiя полягає у перетвореннях молекул в мiсцi поглинання енергiї випромiнювання з переводом молекули при цьому у збуджений або iонiзований стан, з чим пов'язана її вражаюча дiя.
Пряму дiю радiацiї на молекули пояснюють теорiя "мiшені" та вiрогiдна гiпотеза.

Згiдно теорiї "мiшеней" - попадання iонiзуючої частинки в чуттєву частину мiшенi( молекула чи структура клiтини) викликає її ушкодження певного характеру або загибель, причому iз збiльшенням дози випромiнювання внаслiдок одного чи навiть кiлькох попадань в одну мiшень, кiлькiсть ушкоджень збiльшується в геометричнiй прогресiї.
За вiрогiдною гiпотезою взаємодiя випромiнення з мiшенню проходить по принципу випадковостi, а реакцiя на це залежить вiд стану бiологiчної системи в момент опромiнення. Подальшi ефекти променевого ураження пов'язанi з опосередкованою дiєю випромiнення.

Опосередкована дiя
полягає в ушкодженнях молекул, мембран та iнших структур живого, якi викликаються продуктами радiолiзу води, кiлькiсть яких в клiтинi при опромiненнi дуже велика. Заряджена частинка випромiнення, при взаємодiї з молекулою води, викликає її iонiзацiю
Йони води за короткий перiод життя 10-15 - 10-10 сек здатнi утворити хiмiчно активнi вiльнi радикали i пероксиди
При зниженнi концентрацiї кисню в тканинi або середовищi ефект променевого ураження знижується, а при пiдвищеннi вмiсту кисню посилюється - це так званий "кисневий ефект" дiї опромiнен­ня, який проявляється на всiх рiвнях органiзму.

Замiна кисню любим iншим газом приводить до радiозахисного ефекту.
Дiя опромiнення в аеробних умовах (аноксiя) вища, нiж при анаеробних умовах (при гiпоксiї). Механiзм захисної дiї гiпоксiї пояснюється тим, що в присутностi розчиненого в водi кисню вини­кає також сильний окислювач НО2 ( Н. + О2---- НО2) та новi пероксиди (НО2 + Н--- Н2О2) та iншi.
Цi сполуки за час життя 10-6 сек можуть змiнити або пошкодити бiльшiсть бiологiчно активних молекул та знижують ефективнiсть захисних систем клiтини.

Захисна дiя гiпоксiї полягає в тому, що без кисню не утворюються пероксиднi вiльнi радикали, якi посилюють дiю радiацiї на ДНК та структури клiтин.
Крiм того при взаємодiї органiчних сполук в присутностi кисню з радикалами води утворюються органiчнi пероксиди, якi також сприяють променевому ураженню живих органiзмiв
Ступiнь прояву "кисневого ефекту" на насiннi залежить вiд його вологостi - так найбiльша стiйкiсть його досягається при вмiстi води дещо вищому, нiж кiлькiсть її у повiтряно-сухому насiннi.

Первиннi ушкодження можуть розвиватись:
1) внаслiдок виникнення радiотоксинiв - лiпiдних пероксидiв, хiнонiв, якi приводять до окислення лiпiдiв мембран, окислення SH-груп бiлкiв, порушенню систем транспорта в мембранах клiтин
2) внаслiдок накопичення помилок при реплiкацiї ДНК, синтезу РНК та бiлкiв - цей аспект дiї опромiнення найбiльш шкiдливий i особливо це стосується структури ДНК
3) внаслiдок ушкодження стуктури ферментiв синтезу рiзних сполук
Iншi змiни стосуються радiацiйного впливу на ядерну мембрану i хроматин. Цi змiни стосуються порушення бiлкового синтезу, фаз клiтинного циклу, утворення хромосомних аберрацiй, частоти мутацiй в клiтинах

два класи радiобiологiчних ефектiв - соматичнi та генетичнi.
Соматичнi - це змiни в органiзмi на протязi онтогенезу, а генетичнi - закрiпленi i реалiзуються у наступних поколiннях.

Iз тканин рослин до радiацiї найбiльш чутливi меристеми
- причому типовою реакцiєю рослин на опромiнення є змiна ростових процесiв - при низьких концентрацiях коло 5 Грей – стимуляцiя росту, при високих - iнгiбування.
При дiї стимулюючих доз у рослин збiльшується вмiст фiтогормонiв - за думкою проф. Кузiна внаслiдок неспецифiчної депресiї та активацiї певних генiв рослин вiдповiдаючих за синтез, iнгiбування ж за рахунок пiдвищення як iнгiбiторiв росту, так i прямих продуктiв дiї радiацiї.
Радiостiйкiсть вегетуючих рослин в 10-15 разiв менша, нiж у насiння.

Можна пiдвищити радiостiйкiсть рослин введенням радiопротекторiв
, до яких вiдносяться глутатiон, тiосечовина, цистамiн, цистеїн, цистин, амiноетилтiуронiй - це в основному сульфгiдрильнi сполуки. Механiзм захисту полягає очевидно в тому, що цi сполуки перехоплюють вiльнi радикали i не допускають їх взаємодiї з молекулами нуклеїнових кислот та бiлкiв.
Була висунута теорiя бiохiмiчного шоку, згiдно якої сульфгiдрильнi сполуки в певних концентрацiях мiняють метаболiзм клiтин, уповiльнюючи синтез нуклеїнових кислот, бiлкiв, вуглеводiв, та знижують енергетичнi процеси.
Тимчасове шокове гальмування метаболiзму приводить до затримки поділу та ростових процесiв i це виступає як мiра протипроменевого захисту.

Посуха— нестача чи відсутність опадів протягом тривалого періоду часу при підвищених температурах та зниженні вологості повітря, внаслідок чого зникають запаси вологи в грунті.
Посухостійкість – здатність рослин витримувати значне зневоднення та перегрівання, зберігаючи при цьому нормальний ріст, розвиток та здатність до відтворення.

Click to add title in here
Click to add title in here
Click to add title in here
Перiодичнiсть посух i кiлькiсть опадiв по зонам
Зона Кiлькiсть опадiв в мм Перiодичнiсть посух
Лiсостеп 600 Кожнi 5 рокiв
Степ 300-500 Кожнi 3,5 роки
Сухостеп 250-320 Кожнi 3 роки
Пустельний степ 150-250 Кожнi 2 роки
Пустеля менше 100 Весь час посуха

Циклон
Антициклон
Опускається
з нагрiванням
Пiднiмається
з охолодженням

Атмосферна посуха
Характеризується високою температурою й низькою відносною вологістю повітря (10-20 %). Її згубна дія полягає в тому, що при підсиленні транспірації порушується співвідношення між надходженням і витратою води рослиною, внаслідок чого рослина починає в'янути.
Найчастіше атмосферна посуха спостерігається навесні, коли ґрунт ще насиче­ний водою після танення снігу, або ж при чистому зрошенні, яке застосовують в умовах посушливого клімату.

Грунтова посуха
Настає при відсутності опадів та тривалій атмосферній. Спостерігається переважно у другій половині літа, коли зимові запаси вологи вичерпані, а влітку випало мало опадів.
Така посуха значно небезпечніша, ніж атмосферна, оскільки сухий ґрунт не забез­печує рослини водою і вони входять у стан тривалого в'янення. При цьому рослинні тканини дуже зневоднюються, їх ріст уповільнюється, а то й зовсім припиняється.

Вплив посухи може бути прямим i опосередкованим
Прямий вплив - при впливi посухи в перiод дiлення зменшується число клiтин, iнтенсивнiсть збiльшення ДНК перед iнтерфазою, а в перiод розтягу клiтин зменшується тургор клiтин i їх розмiр.
Опосередкований вплив – наприклад зменшення росту коренiв за рахунок зменшення вмiсту вiльних ауксинiв.

Ксерофiти подiляються на такі типи:
Несукулентні види:
а)Справжнi ксерофiти –
евксерофiти- мають невеликi
листки з великою кiлькiстю
продихiв i добре розвинену
кореневу систему.
Верблюжа колючка, полинь голуба
в)Напiвксерофiти-гемiксерофiти.
Здатнi переносити довгий час
обезвожування та перегрiв.
Шалфей, рiзак, кавун, груша
Сукуленти - несправжнi
ксерофiти – запасають воду –
коренi залягають неглибоко .
кактуси, алое, очиток.
б)Стiпаксерофiти - степовi злаковi рослини- мають жорсткi шкiрястi листки, велику кiлькiсть продихiв i слабку кореневу систему.

Оберігання їх від
дії цього
несприятливого
фактора
Зниження ступеня
шкоди від впливу
посухи
Зниження інтенсивності
транспірації рослин за допомогою
антитранспірантів (фенілмеркурацетат,
абсцизова кислота,поліетилен,
поліпропілен, полівінілхлорид).
Засоби боротьби з посухою: