Содержание
Холодостойкость растений
Устойчивость
растений к низким температурам
подразделяют холодостойкость и
морозоустойчивость. Под холодостойкостью
понимают способность растений переносить
положительные температуры несколько
выше О °С. Холодостойкость
свойственна растениям умеренной полосы
(ячмень, овес, лен, вика и др.). Тропические
и субтропические растения повреждаются
и отмирают при температурах от О до 10
°С (кофе, хлопчатник, огурец др. . Для
большинства же сельскохозяйственных
растений низкие положительные температуры
не губительны. Связано это с тем, что
при охлаждении ферментативным аппарат
растений не расстраивается, не снижается
устойчивость к грибным заболеваниям
и вообще не происходит заметных
повреждений растений.
Степень
холодостойкости разных растений
неодинакова.
Многие
растения южных широт повреждаются
холодом. При
температуре 3 °С повреждаются огурец,
хлопчатник, фасоль, кукуруза, баклажан.
Устойчивость к холоду у сортов различна.
Для характеристики холодостойкости
растений используют понятие температурный
минимум,
при котором рост растений прекращается.
Для большой группы сельскохозяйственных
растений его величина составляет 4
°С.
Однако многие растения имеют более
высокое значение температурного минимума
и соответственно они менее устойчивы
к воздействию холода.
Накопление
зеленой массы кукурузой
не происходит при температуре ниже
10 С.
Устойчивость растений к холоду зависит
от периода онтогенеза.
Разные органы растений также различаются
по устойчивости к холоду. Так, цветки
растений более чувствительны, чем
плоды и листья, а листья и корни
чувствительнее стеблей. Наиболее
холодостойкими являются растения
раннего срока посева.
Для
сравнения рассмотрим особенности
прорастания малоустойчивой к холоду
кукурузы. При
температуре 18-20 °С всходы у кукурузы
появляются на 4-й день, а при 10-12 °С —
только на 12-й день.
О холодостойкости растении косвенно
можно судить по показателю суммы
биологических температур. Чем меньше
эта величина, тем быстрее растения
созревают и тем выше их устойчивость к
холоду Показатели суммы биологических
температур соответствуют скороспелости
растений: очень раннеспелые имеют сумму
биологических температур 1200 °С,
раннеспелые 1200-1600, среднераннеспелые
— 1600-2200, среднеспелые 2200-2800,
среднепозднеспелые — 2800-3400, позднеспелые
3400-4000 °С Физиолога-биохимические
изменения теплолюбивых растений яри
пониженных положительных температурах.
Повреждение растений холодом сопровождается
потерей ими тургора и изменением
окраски (из-за разрушения хлорофилла),
что является следствием нарушения
транспорта воды к транспирирующим
органам. Кроме того, наблюдаются
значительные нарушения (физиологических
функций, которые связаны с нарушением
обмена НК и белков. Нарушается цепь
ДНК — РНК — белок -> признак.
У
некоторых видов растений наблюдаются
усиление распада белков и накопление
в тканях растворимых форм азота.
Из-за
изменения структуры митохондрий и
пластид аэробное дыхание и фотосинтез
снижаются. Деградация хлоропластов,
разрушение нормальной структуры
пигментно-липидного комплекса приводят
к подавлению функции запасания энергии
этими органоидами? что способствует
нарушению энергетического обмена
растений в целом. Основной причиной
повреждающего действия низкой
температуры на теплолюбивые растения
является нарушение функциональной
активности мембран из-за перехода
насыщенных жирных кисло г из
жидкокристаллического состояния в
состояние геля а также общие изменения
процессов обмена веществ. Процессы
распада преобладают над процессами
синтеза, происходят нарушение проницаемости
цитоплазмы (повышение ее вязкости),
изменения в системе коллоидов, снижается
(падает) осевой градиент потенциалов
покоя (ЦП). активны транс порт веществ
против электрохимического градиента.
Изменение
проницаемости мембран приводит к тому,
что нарушаются поступление и транспорт
веществ в растения я отток ассимилятов,
токсичных веществ из клеток.
Все эти
изменения существенно снижают
жизнеспособность растении и могут
привести к их гибели. Кроме того, в этих
условиях растения более подвержены
действию болезней и вредителей, что
также приводит к снижению качества и
количества урожая.
Приспособление
растений к низким положительным
температурам.
У растений более холодостойких отмеченные
нарушения выражены значительно
слабее и не сопровождаются гибелью
растения (табл.). Устойчивость к низким
температурам — генетически
детерминированный признак. Изменение
уровня физиологических процессов и
функций при действии низких положительных
температур может служить диагностическим
показателем при сравнительной оценке
холодостойкости растений (видов,
сортов). Холодостойкость растении
определяется способностью растений
сохранять нормальную структуру
цитоплазмы, изменять обмен веществ в
период охлаждения и последующего
повышения температуры на до статочно
высоком уровне.
Для
оценки холодостойкости растении
используют различные методы
диагностики
(прямые
и косвенные).
Это
холодный
метод проращивания семян,сверхранние
посевы в сырую и непрогретую почву,учет
интенсивности появления всходов темпов
рост накопления массы,содержание
хлорофилла,соотношение
количества электролитов в надземной
и подземной частях растений,оценка
изменчивости изоферментного состава
и др.
Минимальные
температуры роста вегетативных и
генеративных органов различных растений,
°С
Культуры | Всходы | Генеративные |
Устойчивые. яровая | 4-5 | 8-10 |
Среднеустойчивые. люпин | 5-6 7-8 | 10-12 12-15 |
Малоустойчивые. просо, | 11-13 | 15-18 |
Неустойчивые. рис, | 14-15 | 18-20 |
Способы
повышения холодостойкости некоторых
растений.
Холодостойкость некоторых теплолюбивых
растений можно повысить закаливанием
прорастающих семян и рассады,
которое стимулирует защитно-приспособительную
перестройку метаболизма растений.
Наклюнувшиеся
семена или рассаду теплолюбивых культур
(огурец, томат, дыня и др.) в течение
нескольких суток (до месяца) выдерживают
при чередующихся (через 12 ч) переменных
температурах: от О до 5 °С и при 15-20 °С.замачиванием
семян в 0,25%-ных растворах микроэлементов.прививкой
теплолюбивых растений (арбуз, дыня)
на более холодоустойчивые подвои
(тыква).
Положительное
влияние эти приемов связано со
стабилизацией энергетического обмена
и упрочением структуры веточных
органоидов у обработанных растений. У
закаленных растений увеличение вязкости
протоплазмы при пониженные температурах
происходит медленнее.
Заморозки.
Большой ущерб сельскому хозяйства
наносят кратковременные или длительные
заморозки, отмечаемые в весенний и
осенний периоды, а в северных широтах
и летом. Заморозки
— снижение температуры до небольших
отрицательных величин,
могут быть во время разных фаз развития
конкретных растений. Наиболее опасны
летние заморозки, в период наибольшего
роста растений. Устойчивость к заморозкам
обусловлена видом растения, фазой его
развития, физиологическим состоянием,
условиями минерального питания,
влажностью, интенсивностью и
продолжительностью за заморозков,
погодны условиями, предшествующими
заморозкам).
Наиболее
устойчивы
к заморозкам растения раннего срока
посева (яровые
хлеба, зернобобовые культуры),
способные выдерживать в ранние фазы
онтогенез кратковременные весенние
заморозки до
-7…-10
С.
Растения
позднего срока посева развиваются
медленнее и не всегда успевают
подготовиться к низким температурам.
Корнеплоды,
большинство масличных культур, лен,
конопля
переносят понижение температуры до
-5..-8 °С,
соя,
картофель, сорго, кукуруза
— до
-2…-3,
хлопок
— до
-1.5…-2.
бахчевые
культуры —
до
-0,5…-1,5 °С.
Существенную
роль в устойчивости к заморозкам играет
фаза
развития
растении. Особенно опасны заморозки в
фазе цветение — начало плодоноц-1ения.
Яровые хлеба в фазе всходов
переносят заморозки до -7…-8
С,
в фазе выхода в трубку
до -3,
а в фазе цветения — только 1-2
С.
Устойчивость
растений зависит от образования при
заморозках льда
в клетках и межклеточниках. Если дед
не образуется, то вероятность восстановления
растением нормального течения функции
возрастает. Поэтому первостепенное
значение имеет возможность быстрого
транспорта
свободной воды
из клеток в межклеточники, что определяется
высокой проницаемостью
мембран в условиях заморозков.
У
устойчивых к заморозкам культур при
снижении температур в составе липидов
клеточных мембран увеличивается
содержание ненасыщенных
ЖК,
снижающие температуру фазового перехода
липидов из жидкокристаллического
состояния в гель до уровня О °С. У
неустойчивых растений этот переход
имеет место при температурах выше О С.
В целях максимального снижения
повреждения растений заморозками
необходимо проводить посев
их в оптимальные сроки,
использовать рассаду
овощных и цветочных культур. Защищают
от заморозков дымовые
завесы и укрытие
растений пленкой, дождевание
растений перед заморозками или весенний
полив.
Для вертикального перемещения воздуха
около плодовых деревьев используют
вентиляторы.
Главная \ Укрытие на зиму и зимовка роз \ Устойчивость к низким температурам и закаливание растений |
|
|
|
Устойчивость растений к низким температурам подразделяют на холодостойкость и морозоустойчивость. Холодостойкость теплолюбивых растений можно повысить двумя основными способами: Морозоустойчивость — способность растений переносить температуру ниже 0 °С. Другими словами, морозоустойчивость формируется в процессе всего развития (онтогенеза) растительного организма под влиянием определенных условий среды в соответствии с генотипом растения. Морозоустойчивость некоторых растений (в частности, многих сортов роз) можно повысить комплексом мероприятий, и важное место среди них занимает закаливание. Закаливание — это обратимое физиологическое приспособление растений к неблагоприятным воздействиям, происходящее под влиянием некоторых внешних условий. Процесс закаливания возможен лишь на определенных этапах развития растений. Для приобретения способности к закаливанию растения должны, прежде всего, закончить процессы роста. Сигналом к прекращению роста и стимулом для изменений в гормональной системе для растений является сокращение фотопериода и снижение температуры. Другим условием для приобретения способности к закаливанию является завершение оттока веществ. Всякое нарушение процессов оттока (кольцевание, например) препятствует закаливанию. Роль корней не сводится только к тому, что туда оттекают продукты обмена, гормоны, способствующие ростовым процессам. Важное значение имеет то, что клетки корня вырабатывают и накапливают вещества, повышающие устойчивость организма против мороза (криопротекторы). Первая фаза закаливания. Закаливание проходит на свету при пониженных плюсовых температурах (днем около +10, ночью около +2°С) и умеренной влажности. В этот период продолжается дальнейшее замедление и даже полная остановка ростовых процессов, а также с достаточной интенсивностью идет накопление криопротекторов, в частности образование сахаров. Влияние света в первую фазу закаливания не ограничивается увеличением накопления сахаров, помимо этого свет оказывает регуляторное воздействие. Это подтверждается тем, что этиолированные (обесцвеченные) растения не способны к закаливанию даже при обогащении их сахарами. К концу первой фазы закаливания клетки растений переходят в покоящееся состояние. Происходит процесс обособления цитоплазмы, что, в свою очередь, снижает возможность ее повреждения образующимися в межклетниках кристаллами льда. Вторая фаза закаливания протекает при дальнейшем понижении температуры и не требует света. В связи с этим она может протекать и под снегом. Таким образом, в процессе закаливания возникает морозоустойчивость, которая определяется рядом изменений. У закаленных растений благодаря высокой концентрации клеточного сока, уменьшению содержания воды кристаллы льда образуются не в клетке, а в межклетниках. Весной, с возобновлением процессов роста, закаливание растений прекращается. Материал подготовлен по следующим источникам:
|
|
|
Она зависит от генетической природы организма, а также от физиологического состояния растения и условий внешней среды. Так, растения, выращенные при относительно низких положительных температурах, более устойчивы, чем выращенные при относительно высоких, в то же время один и тот же растительный организм в разных условиях способен погибнуть при температуре -5°С или перенести температуру до -40°С .
У вегетирующих растений легко вымерзают растущие и не закончившие рост органы.
Пониженная температура сокращает трату сахаров как в процессе дыхания, так и в процессах роста.
Чем меньше в клетках и тканях содержание воды, тем меньше образуется льда и тем меньше опасность повреждения.
Особенно интенсивно перестройка обмена веществ протекает в период второй фазы закаливания.
Количество образовавшегося льда в межклетниках у закаленных растении также значительно меньше. Изменение свойств белков цитоплазмы приводит к тому, что они становятся более устойчивыми к обезвоживанию. Накопление сахаров оказывает дополнительное защитное влияние. Цитоплазма закаленных растений более устойчива и к механическому давлению.
11.2013
растений | Как растения чувствуют холод и активизируют его устойчивость исследовать, как растения чувствуют холод и активируют устойчивость к холоду http://www.plantcell.org/content/29/4/760.abstract.
Холодовой стресс может быть столь же смертельным, как и тепловой стресс. Когда клетка замерзает, вода внутри нее расширяется и превращается в лед. Это может привести к разрыву клеточной мембраны и гибели клеток. Растения реагируют на низкие температуры активацией метаболических путей, которые защищают их клетки от холода и замерзания. Одна из стратегий защиты заключается в накоплении сахаров, что снижает температуру, при которой образуется лед, подобно тому, как это происходит при посыпании дорог солью. Другой — производство белков, которые стабилизируют мембраны, помогая им сопротивляться разрыву.
Факторы транскрипции играют важную роль в активации метаболических путей в ответ на изменение условий окружающей среды; это белки, которые регулируют экспрессию генов и определяют, когда они включаются или выключаются для производства белков, которые они кодируют.
Существуют сотни и даже тысячи различных факторов транскрипции, которые играют особую роль в росте и развитии растений, регулируя различные наборы генов в разное время.
Предыдущие исследования показали, что три фактора транскрипции типа DREB1 действуют как главные переключатели в экспрессии генов, индуцируемых холодом, у ряда видов растений. генов DREB1 , которые кодируют эти факторы транскрипции, сами индуцируются холодом; таким образом, холод запускает выработку факторов транскрипции DREB1, которые затем активируют экспрессию большого количества индуцированных холодом генов, кодирующих белки, повышающие устойчивость растений к холодовому стрессу. Другие факторы транскрипции, известные как CAMTA, способствуют индуцированной холодом активации факторов транскрипции DREB1, но как холод активирует любой из этих факторов транскрипции, до сих пор неизвестно.
Работа Kidokoro et al. показали, что растения распознают холодовой стресс как два разных сигнала. Один сигнал вызван резким падением температуры, и этот сигнальный путь функционирует как днем, так и ночью.
Другой сигнал обусловлен как быстрым, так и более постепенным снижением температуры, но этот сигнальный путь функционирует только днем. Факторы транскрипции CAMTA индуцируют экспрессию гена DREB1 в ответ на быстрое снижение температуры в течение дня и ночи, тогда как другой тип транскрипционного фактора, участвующего в циркадианных ритмах, регулирует 9Экспрессия 0011 DREB1 в ответ как на быструю, так и на медленную температуру снижается только в течение дня.
Наличие этих двух сигнальных путей предполагает, что две разные сенсорные системы могут функционировать при распознавании сигналов холодового стресса у растений. Выявление компонентов этих сенсорных систем и того, как они работают, чтобы позволить растениям развивать устойчивость к холоду, может помочь вывести растения, менее восприимчивые к холодовым повреждениям.
Кидокоро С., Йонеда К., Такасаки Х., Такахаси Ф., Шинозаки К. и Ямагути-Шинозаки К. (2017). Различные сигнальные пути холода функционируют в ответ на быстрое и постепенное снижение температуры.
Растительная клетка 29: 760-774.
Теги: Абиотические взаимодействия, Регуляция генов, Сигналы и ответы
Поделитесь этой записью
0
ответов
Оставить комментарий
Хотите присоединиться к обсуждению?
Не стесняйтесь вносить свой вклад!
Холодостойкие и жаростойкие культуры
Зелень на каждый сезон
Садоводы в разных климатических условиях сажают растения в разное время. При определении идеального времени для посадки зелени или чего-либо еще полезно знать средние даты заморозков.
Когда вы ищете инструкции по посадке, начните с пакета семян или веб-сайта семенной компании, чтобы получить рекомендации по конкретному сорту овощей, который вы выращиваете. (Еще один отличный источник — Корнельский университет.) В любых инструкциях по посадке вы часто найдете ссылки на «среднюю дату последних заморозков» для весенней посадки и «среднюю дату первых заморозков» для осенней посадки.
Вы можете найти свой по почтовому индексу в Dave’s Garden.
В общем: Холодостойкую зелень можно сажать задолго до средней даты последних весенних заморозков. Для менее выносливых растений, например малабарского шпината, обычно рекомендуется подождать до одной или двух недель после последнего весеннего заморозка. При осенней посадке имейте в виду, что даже холодостойким растениям нужно дать им время начать расти до того, как температура упадет. По этой причине вы обычно видите такие инструкции, как «посадить за три месяца до первых средних осенних заморозков».
Холодостойкая зелень
Эти растения могут выдерживать низкие температуры и сильные морозы в течение коротких периодов времени. На приведенных ниже рисунках показаны минимальные температуры, переносимые этими растениями, согласно данным Southern Exposure Seed Exchange, включая некоторые конкретные сорта, протестированные семенной компанией.
• Руккола: 22 градуса
• Листовая капуста: 12 градусов
• Эндивий, Эскарол: 25 градусов
• Кале , «Эвент» Звездчатая капуста 9: 6 градусов0040 • Капуста , «Красная русская»: 15 градусов
• Капуста, шотландские виды: «Сквайр», «Ватес», «Сибирская»: 12 градусов
• Салат , «Язык дьявола», «Красный салат» Чаша’: 25 градусов для крупных листьев
• Салат , ‘Бронзовая стрела’, ‘Зимняя густота’, ‘Руж д’Ивер’, ‘Красные паруса’: 15 градусов и ниже для мелких листьев
• Горчица , ‘ Even’ Star Tender Tat’, ‘New Star Mustard’, ‘Chinese Thick-Steel’: от 6 до 12 градусов
• Горчица , ‘Красный гигант’, ‘Южный скрученный’: 25 градусов
• Шпинат , ‘Блумсдейл долгожитель’, ‘Блумсдейл зимний’: 10 градусов для крупных листьев, 5 градусов для мелких листьев
• Мангольд: 25 градусов
Термостойкая зелень
Хотя жаркая погода не идеальна для зелени, этот выбор может выдержать летние температуры.
• Зелень амаранта
• Зелень свеклы
• Мангольд
• Листовая капуста
• Dandelions
• капуста
• Malabar Spinach
• New Zealand Spinach
• Orach
• Некоторые типы обязательных , включая Mizuna,
• . Некоторые типы , включая Mizuna
• . прочие
• Некоторые виды шпината ; ищите сорта, которые рекламируются как «долголетние» или «медленно плодоносят»
Другие способы справиться с низкими температурами
Если вы живете в особенно холодном климате, выбор холодостойких овощей — это начало, но вы захотите принять дополнительные меры. Один из вариантов — просто попробовать внести растения внутрь: многие виды зелени, такие как салат и шпинат, хорошо подходят для выращивания в контейнерах.