Устойчивость сельскохозяйственных растений к ионизирующему излучению. Устойчивость растений к действию радиации
10.Действие радиации на растения (прямое и косвенное). Устойчивость растений и ее механизмы.
Различают прямое и косвенное действие радиации на живые организмы. Прямое действие энергии излучения на молекулу переводит ее в возбужденное или ионизированное состояние. Особенно опасны повреждения структуры ДНК: разрывы связей сахар-фосфат, дезаминирование азотистых оснований, образование димеров пиримидиновых оснований. Косвенное действие радиации состоит в повреждениях молекул, мембран, органоидов клеток, вызываемых продуктами радиолиза воды. Заряженная частица излучения, взаимодействуя с молекулой воды, вызывает ее ионизацию. Ионы воды за время жизни 10'15 - 10'10 сек способны образовать химически активные свободные радикалы и пероксиды. Эти сильные окислители за время жизни 10'6 - 10'5 сек могут повредить нуклеиновые кислоты, белки-ферменты, липиды мембран. Первоначальные повреждения усиливаются при накоплении ошибок в процессах репликации ДНК, синтеза РНК и белков.
Устойчивость растений к действию радиации определяется следующими факторами:
1. Постоянное присутствие ферментных систем репарации ДНК. Они отыскивают поврежденный участок, разрушают его и восстанавливают целостность молекулы ДНК.
2. Наличие в клетках веществ - радиопротекторов (сульфгидрильные соединения, аскорбиновая кислота, каталаза, пероксидаза, полифенолоксидаза). Они ликвидируют свободные радикалы и пероксиды, возникающие при облучении.
3. Восстановление на уровне организма обеспечивается у растений: а) неоднородностью популяции делящихся клеток меристем, которые содержат клетки на разных фазах митотического цикла с неодинаковой радиоустойчивостью, б) присутствием в апикальных меристемах покоящихся клеток, которые приступают к делению при остановке деления клеток основной меристемы, в) наличием спящих почек, которые после гибели апикальных меристем начинают активно функционировать и восстанавливают повреждение.
1 1.Устойчивость к инфекционным болезням: группы патогенов, механизмы защиты.
studfiles.net
Устойчивость сельскохозяйственных растений к ионизирующему излучению
Опасными загрязнителями окружающей среды являются радиоактивные отходы ядерной энергетики, катастрофы, связанные с излучением, испытанием ядерного оружия. По силе воздействия на живые организмы и отдаленным последствиям они многократно превосходят любые другие неблагоприятные факторы внешней среды.
У радиоактивных изотопов ядра атомов способны самопроизвольно распадаться и излучать α-, β- и γ- лучи. Эти лучи обладают высокой энергией и способны в месте ее поглощения взаимодействовать с веществом и образовывать электрически заряженные частицы, то есть, ионизировать это вещество. Чем выше энергия излучения радиоактивного изотопа, тем больший ущерб он наносит живой клетке. Наиболее опасными являются радиоизотопы 60Со, 131J, 90Sr, 210Pb, 238U.
Различают прямое и косвенное действие радиации на живые организмы. Прямое действие состоит в радиационно-химических превращениях молекул в месте поглощения энергии излучения. Непрямое или косвенное действие заключается в повреждении молекул, мембран, органелл клетки продуктами радиолиза воды.
Облучению подвергаются все компоненты живой клетки: вода, низкомолекулярные и высокомолекулярные органические соединения, в том числе белки, ферменты, нуклеиновые кислоты и другие, жизненно важные соединения. Ионизация молекул и атомов приводит к образованию высокоактивных в химическом отношении свободных радикалов и окислителей, которые повреждают клеточные структуры.
Заряженная частица излучения вызывает ионизацию молекул воды:
Н2O → Н2O+ + ē
Н2O + ē → Н2O—
Эти ионы за очень короткое время жизни (10-15 — 10-10 с) способны образовать химически активные свободные радикалы (ОН. и Н.) которые взаимодействуют между собой, образуя перекиси и гипероксид радикал (HO2.):
Н2O+ → H+ + OH.
Н2O— → H. + OH—
H. + OH. → Н2O
OH. + OH. → Н2O2
Н2O2 + OH. → Н2O + HO2.
В присутствии кислорода усиливается образование гипероксида (Н. + O2 → HO2.), который является мощным окислителем, и усиливается повреждение клеток. Этим объясняется кислородный эффект при облучении. Он проявляется в том, что уровень лучевого поражения уменьшается при снижении концентрации кислорода в период облучения. И, наоборот, при повышении концентрации кислорода в тканях действие радиации усиливается.
Свободный радикал представляет собой частицу, имеющую неспаренный электрон на внешней электронной орбитали. Свойством свободного радикала является его высокая химическая активность и то, что он не может исчезнуть, пока не прореагирует с другим свободным радикалом.
Свободные радикалы и перекиси за короткое время жизни (10-6 — 10-5 с.) повреждают и изменяют нуклеиновые кислоты, белки-ферменты, липиды мембран и т.д.
Кроме теории прямого и косвенного действия немецким физиком Ф. Дессауэром была предложена теория мишени, которая была развита в 1922-1933 годах работами Б. Спэрроу, Н.В. Тимофеева-Ресовского, К. Циммера и Д. Ли. Под мишенью понимают наиболее чувствительную структуру клетки, попадание в которую ионизирующего излучения сопровождается проявлением ярко выраженного радиобиологического эффекта. Такой структурой является ядро клетки, а первичной мишенью — молекулы ДНК, отвечающие за рост и деление клеток, системы регуляции, передачу наследственных признаков.
В лучевом поражении организмов большую роль играют также токсические продукты окисления биомолекул и ненасыщенных жирных кислот (радиотоксины), которые образуются в результате радиационного повреждения клеток. К этим соединениям относятся липидные радиотоксины, фенолы, орто- и семихиноны. Эти соединения повреждают мембраны и генетические структуры клетки, вызывают нарушения генетического кода.
Радиотоксины, выделенные из растений и введенные в организм животных (и наоборот), вызывали весь спектр радиобиологических эффектов. На клеточном уровне организации живого радиационно-биологические процессы одинаковы как для животных, так и для растений.
У растений радиоактивное излучение сказывается на репродуктивной функции, вызывает стерильность облученных особей и бесплодие дочерних организмов, аномалии вегетативных органов, пигментные нарушения, увядание и преждевременное опадение листьев. Высокие дозы облучения вызывают гибель растений.
Из тканей растения наиболее чувствительны к радиации меристемы.
На разных этапах развития растения проявляют неодинаковую чувствительность к радиации. Наиболее устойчивы сухие семена и почки в состоянии покоя. Наиболее чувствительны проростки и вегетирующие растения. Радиочувствительность деревьев зимой, в состоянии покоя, в три раза ниже, чем при облучении летом.
Виды растений очень значительно различаются по устойчивости к ионизирующему излучению.
Летальные дозы однократного кратковременного γ-облучения для различных растений
| Вид | Доза облучения, Р | Вид | Доза облучения, Р |
| Овес | 330 | Картофель, капуста | 1260 |
| Кукуруза | 420 | Свекла сахарная | 1340 |
| Рожь, ячмень | 435 | Естественные травы | 1200 |
| Пшеница | 450 | Тисс | 80 |
| Горох | 400 | Сосна веймутова | 100 |
| Томат | 1240 | Ель сизая | 102 |
| Рис | 1960 | Лиственница японская | 125 |
| Лен | 2070 | Дуб красный, береза | 800 |
| Хлопчатник | 1010 | Клен красный | 1000 |
На ранних этапах развития жизни на Земле естественный радиоактивный фон был намного выше современного и постоянно уменьшался из-за распада многих радиоактивных элементов земной коры. Возможно, по этой причине организмы более древнего происхождения (мхи и лишайники) отличаются более высокой радиоустойчивостью.
В 1970 году в США был проведен опыт с гамма-излучением (137Cs) в лесу. Лес подвергался действию излучения в течение 6 месяцев. Спустя 7 лет вокруг центра излучения обозначились концентрические круги: в первом круге (вблизи источника излучения) все сосудистые растений погибли, остались лишь только лишайники и некоторые виды мхов; во втором преобладали осоки; в третьем преобладали кустарнички; в четвертом — дуб; в пятом — дуб и сосна. Таким образом, по мере увеличения интенсивности излучения происходили следующие изменения: вначале исчезала сосна, затем дуб, затем кустарнички, травы, и, наконец — мхи и лишайники. Шло явное упрощение состава фитоценоза.
Тот факт, что сосна очень чувствительна к радиоактивному излучению, подтверждено и обследованиями лесов в 30-километровой зоне вокруг Чернобыльской АЭС после аварии 1986 года.
На степень радиационного поражения организмов в лесном биоценозе влияют следующие факторы: величина поглощенной дозы, радиочувствительность отдельных видов, возрастная стадия роста и развития, погодные условия.
Колебания радиочувствительности отдельных представителей растительного покрова достигают пятисот раз. Наибольшей радиочувствительностью отличается древесный ярус, особенно хвойные породы.
Лиственные древесные растения в 5-10 раз более радиоустойчивы, чем хвойные.
Травянистые растения и большинство кустарников более устойчивы к ионизирующему излучению по сравнению с древесными растениями. В среднем, травянистые растения в 10 раз устойчивее древесных.
Низшие растения (мхи, лишайники, водоросли) исключительно устойчивы к облучению, угнетение их жизнедеятельности наблюдается при очень больших дозах радиации.
Наиболее устойчивым компонентом биоценозов к облучению является почвенная микрофлора. При дозах, губительных для высших растений и животных, почвенная микрофлора, как правило, не страдает.
Значительная часть радионуклидов при выпадении из атмосферы в составе твердых аэрозолей задерживается преимущественно в кронах деревьев. После этого начинается их вертикальная и горизонтальная миграция, на первом этапе которой важными агентами являются атмосферные осадки и ветер. Осадки перемещают радионуклиды из верхней части кроны в нижние, а затем и под полог леса. Ветер переносит радионуклиды из крон одних деревьев в другие, под полог насаждений и на прилегающие территории, причем наиболее интенсивно в начальный, относительно короткий период, особенно при отсутствии дождей.
Важную роль в перемещении радионуклидов под полог леса играют процессы биологической миграции: опадение листьев, хвои, мелких ветвей и других загрязненных частей деревьев. В результате такой миграции в лиственных лесах уже через год после выпадения продуктов деления доля их в кронах снижается в несколько раз и, соответственно, возрастает загрязнение лесной подстилки и почвы. В хвойных лесах самоочищение крон происходит в 3-4 раза медленнее. По истечении этого наиболее опасного периода радиоактивные вещества перемещаются в лесную подстилку и почву, где прочно фиксируются.
После распада короткоживущих радионуклидов в течение 2-3 лет отмечается нормализация ростовых процессов у частично пораженных растений. Долгоживущие радионуклиды переходят в почву и поступают в растения по корневому пути. Это время оценивается как окончание острого периода и стабилизация радиационной обстановки.
Установлено, что через 7 лет после аварии на Чернобыльской АЭС в 30-километровой зоне исчезли такие виды растений, как василек рейнский, полынь Маршала, подорожник индийский. Ученые прогнозируют, что из растительных сообществ в этом районе могут исчезнуть такие чувствительные к облучению виды, как подмаренник мягкий и подмаренник настоящий, ракитник русский, вербейник обыкновенный, ястребинка зонтичная. В то же время ученые считают, что, поскольку эти виды не являются доминирующими в фитоценозах, их исчезновение существенно не отразится на стабильности растительных сообществ с этой зоне.
После острого облучения, которое растения получили в период аварии на ЧАЭС, и распада короткоживущих радионуклидов наступил период хронического облучения. Он может длиться несколько десятков лет. Например, период полураспада 137Cs — 30 лет, 90Sr — 28 лет.
Опасность на значительной территории европейской части России после чернобыльской аварии представляют цезий-137 и стронций-90. Эти элементы, кроме того, что являются долгоживущими, являются химическими аналогами калия и кальция, соответственно, отличаются высокой биологической активностью и подвижностью. При недостаточном калийном питании растения интенсивно поглощают из почвы цезий-137. Внесение калийных удобрений снижает поступление этого радиоизотопа в растения. При этом калийные удобрения наиболее эффективны при оптимальном содержании в почве микроэлементов. Известкование кислых почв сдерживает поступление и накопление в растениях цезия-137.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
www.activestudy.info
Радиоустойчивость — Физиология растений | iFREEstore
Территория рекламы
Различают прямое и косвенное действие радиации на живые организмы. Прямое действие энергии излучения на молекулу переводит ее в возбужденное или ионизированное состояние. Особенно опасны повреждения структуры ДНК: разрывы связей сахар-фосфат, дезаминирование азотистых оснований, образование димеров пиримидиновых оснований. Косвенное действие радиации состоит в повреждениях молекул, мембран, органоидов клеток, вызываемых продуктами радиолиза воды. Заряженная частица излучения, взаимодействуя с молекулой воды, вызывает ее ионизацию. Ионы воды за время жизни 10-15 - 10-10 сек способны образовать химически активные свободные радикалы и пероксиды. Эти сильные окислители за время жизни 10-6 - 10-5 сек могут повредить нуклеиновые кислоты, белки-ферменты, липиды мембран. Первоначальные повреждения усиливаются при накоплении ошибок в процессах репликации ДНК, синтеза РНК и белков.
Устойчивость растений к действию радиации определяется следующими факторами:
1. Постоянное присутствие ферментных систем репарации ДНК. Они отыскивают поврежденный участок, разрушают его и восстанавливают целостность молекулы ДНК.
2. Наличие в клетках веществ радиопротекторов (сульфгидрильные соединения, аскорбиновая кислота, каталаза, пероксидаза, полифенолоксидаза). Они ликвидируют свободные радикалы и пероксиды, возникающие при облучении.
3. Восстановление на уровне организма обеспечивается у растений: а) неоднородностью популяции делящихся клеток меристем, которые содержат клетки на разных фазах митотического цикла с неодинаковой радиоустойчивостью, б) присутствием в апикальных меристемах покоящихся клеток, которые приступают к делению при остановке деления клеток основной меристемы, в) наличием спящих почек, которые после гибели апикальных меристем начинают активно функционировать и восстанавливают повреждение.
ifreestore.net
Газоустойчивость и устойчивость к проникающей радиации у растений.
В результате деятельности человека в воздух выделяется более 200 различных газообразных компонентов. Это сернистый газ, оксиды азота, угарный газ, озон, соединения фтора, углеводороды, пары кислот и т. д.Пагубное влияние газов на растения проявляется начиная с концентрации 500 мкг/м3.
Газоучтойчивость– это способность растений противостоять действию газов, сохраняя нормальный рост и развитие.
Повреждения различают в зависимости от концентрации газов и по степени усиления повреждений растений отмечают: скрытые, хронические, острые, катастрофические. При действии газов могут наблюдаться такие необратимые явления, как депигментация, некротизация, дефолиация. Следует учитывать также, что при действии нескольких газов создается синергический эффект, т. е. они вызывают более заметные повреждения при более низких концентрациях. Степень отравления газами зависит от различных метеофакторов: температуры, влажности воздуха и почвы, освещенности и т. д.Косвенное влияние загрязнения приводит к уменьшению плодородия почвы, вызывая гибель полезной микрофлоры, отравление корневой системы, нарушение минерального питания. При понижении рН в результате кислотных дождей увеличивается подвижность токсических металлов. До токсичных концентраций накапливаются, например, цинк, свинец, медь.Очень сильно страдают от загрязнения хвойные породы: появляется суховершинность, уменьшается длина и увеличивается число хвоинок на побеге, происходит быстрая потеря хвои. У лиственных пород кислые газы вызывают уменьшение размеров и количества листьев, индуцируют появление черт ксероморфности.Нарушение роста и развития растений под влиянием вредных газов может снижать устойчивость и к другим неблагоприятным факторам среды: засухе, засолению, понижению температуры. Например, растения, выращенные в атмосфере загрязненного воздуха, легче поражаются ржавчиной, серой гнилью, у них снижается интенсивность образования клубеньков.
Различают газочувствительные и газоустойчивые растения. Чуткими индикаторами загазованности служат мхи и лишайники. Отметим, что лишайники устойчивы к обезвоживанию, но не к загрязнению, поскольку у них не сформировалось приспособленности к нему в ходе эволюции.В результате попадания в атмосферу оксидов серы и азота может происходить закисление осадков и выпадение кислотных дождей. Кислые газы и кислотные дожди нарушают водный режим растений, в результате снижается оводненность тканей, падает содержание связанной воды, изменяется транспирация. Действие газов приводит к закислению цитоплазмы, изменению работы транспортных систем, повреждению плазмалеммы, мембран хлоропластов и других клеточных структур. Вследствие повреждения мембран хлоропластов снижается интенсивность фотосинтеза, разрушается хлорофилл а и каротиноиды, в меньшей степени хлорофилл b и ксантофиллы. Особенно ядовитым для фотосинтеза считается сернистый газ, который лучше растворяется в воде, чем углекислота. Этот газ относят к фотосинтетическим ядам. Интенсивность дыхания вначале повышается, а затем, по мере усиления повреждения и отсутствия поставки субстратов в следствия нарушения фотосинтеза, снижается.При действии газообразных веществ инактивируется транспорт электронов и всех окислительно-восстановительных ферментов. Нарушается фосфорный обмен, неблагоприятные сдвиги происходят в минеральном обмене. Усиливаются свободно-радикальные процессы, особенно под влиянием озона. В результате фотолиза озона образуются активные супероксид-анион-радикалы, которые могут даже повреждать белки и нуклеиновые кислоты, вызывать мутации, разрушать липиды в результате их перекисного окисления. Озон повреждают мембраны тилакоидов хлоропластов, разрушает РБФ-декарбоксилазу, ингибирует фотосинтез.
Вообще, растения по газоустойчивости делятся на три группы: устойчивые, среднеустойчивые и неустойчивые. Наиболее устойчивые к SO2 древесные породы (вяз, жимолость, лох, клен) оказались устойчивыми и к хлору, фтору, диоксиду азота. Неустойчивыми оказались липа и каштан.На степень газоустойчивости растений влияет их обеспеченность минеральными элементами. Внесение минеральных удобрений (азот, калий, фосфор) снижает повреждаемость деревьев, особенно липы, каштана, тополя. Замачивание семян в слабых растворах соляной и серной кислот повышает устойчивость растений к кислым газам.Биологические механизмы устойчивости связаны с межродовым и межвидовым разнообразием. Например, крестоцветные более устойчивы, чем бобовые, из бобовых фасоль более устойчива, чем клевер, соя и т. д.
Древесные растения (вяз, жимолость, клен) менее устойчивы по отношению к хлору, фтору, закиси азота, чем травянистые. У цветковых повреждаемость листьев зависит даже от их положения на побеге. Эфемеры, отличающиеся интенсивным обменом веществ и коротким вегетативным периодом, относятся к неустойчивым. Виды с более длительным вегетативным периодом лучше переносят условия загазованности. Культурным растениям свойственна большая чувствительность к загрязнению атмосферы по сравнению с дикими видами. Газоустойчивость зависит и от фазы развития, интенсивности роста, возраста растений, положения видов в эволюционной системе, от их эколого-географического происхождения и экологической пластичности.Анатомо-морфологические признаки, способствующие повышению газоустойчивости, – это мощная кутикула, дополнительные восковые покровы, опушение, меньшая вентилируемость губчатой паренхимы, черты ксероморфности, в частности мелкие устьица. Восковой налет на листьях создает водоотталкивающее покрытие, и грязь легко смывается водой. Восковой налет закрывает также устьичные щели, что повышает устойчивость к загазованности. У С4-растений клетки обкладки проводящих пучков создают барьер, препятствующий воздействию СO2 на загрузку флоэмы ассимилятами.
Физиолого-биохимические приспособительные механизмы включают регулирование поступления газов, поддержание буферности цитоплазмы и ее ионного баланса, детоксикацию образующихся ядов. Регуляция поглощения газов определяется, прежде всего, чувствительностью устьиц. Под влиянием газов (особенно сернистого) растения газоустойчивых видов сами закрывают устьица. Например, у растений приспособленных видов при повышении концентрации газов степень открытости устьиц уменьшается на 40 %, а у неприспособленных только на 11 %.Поддержание ионного баланса и буферных свойств цитоплазмы может быть связано с уровнем в клетках катионов (К+, Nа+, Са2+), способных нейтрализовать ангидриды кислот. Обычно растения, устойчивые к засухе, засолению и некоторым другим подобным воздействиям, имеют более высокую газоустойчивость, возможно благодаря способности регулировать водный режим и ионный состав. На это указывает усиление под влиянием сернистого газа признаков ксероморфности листьев, а под действием хлора признаков суккулентности.Детоксикация газообразных ядов происходит в результате усиления фитонцидных выделений растений (эфирных масел), обладающих антисептическими свойствами. Это характерно, в частности, для некоторых видов устойчивых к сернистому газу древесных растений. У хвойных повышение уровня сернистого газа приводит к увеличению содержания эфирных масел в хвое. В условиях загазованности подобное обезвреживание ядовитых газов способствует поддержанию фотосинтеза и синтеза в целом на достаточно высоком уровне. У газоустойчивых растений обеспечивается сбалансированность фотосинтеза и оттока ассимилятов. Детоксикация газов может быть результатом и их химического преобразования. Так, в клетках сернистый газ после растворения может дать бисульфит или сульфит. Последний токсичен для растений, но при низкой концентрации метаболизируется хлоропластами до нетоксичного сульфата. При низкой концентрации эффективно обезвреживается и бисульфит, тогда сернистый газ может рассматриваться как источник серы для растения. Однако при повышенных концентрациях этого и других газов их повреждающее действие оказывается настолько сильным, что растения не могут обеспечить их детоксикации.Уход от воздействия с помощью, например, анатомо-морфологических особенностей – это пассивная устойчивость, а физиологическая способность мириться с поглощением газа или обезвреживать его – активная. Для устойчивых растений характерны: пониженная интенсивность газообмена; высокая скорость метаболизма органических соединений и их транспорта; большая летальная доза при накоплении сернистого газа в клетках и способность к восстановлению обмена веществ, высокая экологическая пластичность. Поэтому в условиях загазованности у приспособленных растений сохраняются необходимый уровень фотосинтеза и дыхания, водный и ионный режимы, катионно-анионный баланс и в целом поддерживается нормальный уровень метаболизма.Приобретенная газоустойчивость может передаваться по наследству. Например, лиственница японская, растущая вблизи вулканов, более устойчива к сернистому газу, чем европейская, что было установлено после испытания их гибридов. Сопряженная устойчивость проявляется и для газоустойчивых растений: они отличаются большей устойчивостью и к затемнению, засухе, засолению, ионизирующей радиации.Для повышения газоустойчивости важен отбор видов, устойчивых, в том числе и к другим воздействиям, например к засолению. Повышению уровня устойчивости способствует и выращивание растений на плодородных незагрязненных почвах или смена почвы на газонах и цветниках около промышленных предприятий. Обработка семян слабыми (0,1%-ными) растворами соляной и серной кислот и полив всходов подкисленной водой повышают газоустойчивость, как и периодическое смывание токсических соединений с листьев и нейтрализация известковыми и другими специальными растворами. Эффективны введение физиологически активных соединений, в том числе антиоксидантов – аскорбиновой кислоты, тиомочевины, гидрохинона и др., а также регуляция минерального питания, введение азота в виде мочевины. Несмотря на определенные успехи в исследовании газоустойчивости, общепринятой теории газоустойчивости в настоящее время пока не существует.
Читайте также:
lektsia.com
Радиоустойчивость
Количество просмотров публикации Радиоустойчивость - 409
Газоустойчивость
В результате различных видов деятельности человека в воздух выделяется более 200 различных компонентов. К ним относятся газообразные соединения (сернистый газ, окислы азота͵ угарный газ, соединения фтора, углеводороды, пары серной, сернистой, азотной, соляной кислот, фенола), твердые частицы (сажа, зола, пыль, содержащие токсичные окислы свинца, селена, цинка и др.).
Газоустойчивость - это способность растений сохранять жизнедеятельность при действии вредных газов. Токсичные газы, попадая в листья, образуют кислоты или щелочи. Это приводит к изменению рН цитоплазмы, разрушению хлорофилла, нарушению клеточных мембран. Попадая вместе с дождем в почву (кислые дожди), газы влияют на почвенную микрофлору, почвенный поглощающий комплекс, корни растений.
Для разных видов растений характерен свой безопасный для жизнедеятельности уровень накопления токсичных газов. Так, лох, тополь и клен более устойчивы к хлору и сернистому газу (SO2), чем липа и каштан. Растения, устойчивые к засолению и другим стрессорам, имеют более высокую газоустойчивость.
Газоустойчивость растений повышается при оптимизации минерального питания и водоснабжения, а также в результате закаливания семян. Замачивание семян в слабых растворах соляной и серной кислот повышает устойчивость растений к кислым газам.
Различают прямое и косвенное действие радиации на живые организмы. Прямое действие энергии излучения на молекулу переводит ее в возбужденное или ионизированное состояние. Особенно опасны повреждения структуры ДНК: разрывы связей сахар-фосфат, дезаминирование азотистых оснований, образование димеров пиримидиновых оснований. Косвенное действие радиации состоит в повреждениях молекул, мембран, органоидов клеток, вызываемых продуктами радиолиза воды. Заряженная частица излучения, взаимодействуя с молекулой воды, вызывает ее ионизацию. Ионы воды за время жизни 10-15 - 10-10 сек способны образовать химически активные свободные радикалы и пероксиды. Эти сильные окислители за время жизни 10-6 - 10-5 сек могут повредить нуклеиновые кислоты, белки-ферменты, липиды мембран. Первоначальные повреждения усиливаются при накоплении ошибок в процессах репликации ДНК, синтеза РНК и белков.
Устойчивость растений к действию радиации определяется следующими факторами:
1. Постоянное присутствие ферментных систем репарации ДНК. Οʜᴎ отыскивают поврежденный участок, разрушают его и восстанавливают целостность молекулы ДНК.
2. Наличие в клетках веществ – радиопротекторов (сульфгидрильные соединения, аскорбиновая кислота͵ каталаза, пероксидаза, полифенолоксидаза). Οʜᴎ ликвидируют свободные радикалы и пероксиды, возникающие при облучении.
3. Восстановление на уровне организма обеспечивается у растений: а) неоднородностью популяции делящихся клеток меристем, которые содержат клетки на разных фазах митотического цикла с неодинаковой радиоустойчивостью, б) присутствием в апикальных меристемах покоящихся клеток, которые приступают к делению при остановке деления клеток основной меристемы, в) наличием спящих почек, которые после гибели апикальных меристем начинают активно функционировать и восстанавливают повреждение.
referatwork.ru
Действие радиации на растение
Биология 
Действие радиации на растение
просмотров - 41
Солеустойчивость
Растения, устойчивые к засолению, называют галофитами (от греч. galos - соль, Phyton - растение). Οʜᴎ отличаются от гликофитов - растений незасоленных водоемов и почв - рядом анатомических и метаболических особенностей. У гликофитов при засолении снижается рост клеток растяжением, нарушается азотный обмен и накапливается токсичный аммиак.
Все галофиты делят на три группы:
1. Настоящие галофиты (эугалофиты) - наиболее устойчивые растения, накапливающие в вакуолях значительные количество солей. По этой причине они обладают большой сосущей силой, позволяющей поглощать воду из сильно засоленной почвы. Для растений этой группы характерна мясистость листьев, которая исчезает при выращивании их на незасоленных почвах.
2. Солевыделяющие галофиты (криногалофиты), поглощая соли, не накапливают их внутри тканей, а выводят из клеток на поверхность листьев с помощью секреторных железок. Выделение солей железками осуществляется с помощью ионных насосов и сопровождается транспортом больших количеств воды. Соли удаляется с опадающими листьями. У некоторых растений избавление от избытка солей происходит без поглощения больших количеств воды, так как соль выделяется в вакуоль клетки-головки листового волоска с последующим ее обламыванием и восстановлением.
3. Соленепроницаемые галофиты (гликогалофиты) растут на менее засоленных почвах. Высокое осмотическое давление в их клетках поддерживается за счет продуктов фотосинтеза, а клетки малопроницаемы для солей.
Солеустойчивость растений увеличивается после предпосевного закаливания семян. Семена замачивают один час в 3 % растворе NaCl с последующим промыванием водой в течение 1,5 часа. Этот прием повышает устойчивость растений к хлоридному засолению. Для закалки к сульфатному засолению семена в течение суток вымачивают в 0,2 %-ном растворе сульфата магния.
Различают прямое и косвенное действие радиации на живые организмы. Прямое действие энергии излучения на молекулу переводит ее в возбужденное или ионизированное состояние. Особенно опасны повреждения структуры ДНК: разрывы связей сахар-фосфат, дезаминирование азотистых оснований, образование димеров пиримидиновых оснований. Косвенное действие радиации состоит в повреждениях молекул, мембран, органоидов клеток, вызываемых продуктами радиолиза воды. Заряженная частица излучения, взаимодействуя с молекулой воды, вызывает ее ионизацию. Ионы воды за время жизни 10-15 - 10-10 сек способны образовать химически активные свободные радикалы и пероксиды. Эти сильные окислители за время жизни 10-6 - 10-5 сек могут повредить нуклеиновые кислоты, белки-ферменты, липиды мембран. Первоначальные повреждения усиливаются при накоплении ошибок в процессах репликации ДНК, синтеза РНК и белков.
Устойчивость растений к действию радиации определяется следующими факторами:
1. Постоянное присутствие ферментных систем репарации ДНК. Οʜᴎ отыскивают поврежденный участок, разрушают его и восстанавливают целостность молекулы ДНК.
2. Наличие в клетках веществ – радиопротекторов (сульфгидрильные соединения, аскорбиновая кислота͵ каталаза, пероксидаза, полифенолоксидаза). Οʜᴎ ликвидируют свободные радикалы и пероксиды, возникающие при облучении.
3. Восстановление на уровне организма обеспечивается у растений: а) неоднородностью популяции делящихся клеток меристем, которые содержат клетки на разных фазах митотического цикла с неодинаковой радиоустойчивостью, б) присутствием в апикальных меристемах покоящихся клеток, которые приступают к делению при остановке деления клеток основной меристемы, в) наличием спящих почек, которые после гибели апикальных меристем начинают активно функционировать и восстанавливают повреждение.
oplib.ru
7. Газоустойчивость
В результате различных видов деятельности человека в воздух выделяется более 200 различных компонентов. К ним относятся газообразные соединения (сернистый газ, окислы азота, угарный газ, соединения фтора, углеводороды, пары серной, сернистой, азотной, соляной кислот, фенола), твердые частицы (сажа, зола, пыль, содержащие токсичные окислы свинца, селена, цинка и др.).
Газоустойчивость - это способность растений сохранять жизнедеятельность при действии вредных газов. Токсичные газы, попадая в листья, образуют кислоты или щелочи. Это приводит к изменению рН цитоплазмы, разрушению хлорофилла, нарушению клеточных мембран. Попадая вместе с дождем в почву (кислые дожди), газы влияют на почвенную микрофлору, почвенный поглощающий комплекс, корни растений.
Для разных видов растений характерен свой безопасный для жизнедеятельности уровень накопления токсичных газов. Так, лох, тополь и клен более устойчивы к хлору и сернистому газу (SO2), чем липа и каштан. Растения, устойчивые к засолению и другим стрессорам, имеют более высокую газоустойчивость.
Газоустойчивость растений повышается при оптимизации минерального питания и водоснабжения, а также в результате закаливания семян. Замачивание семян в слабых растворах соляной и серной кислот повышает устойчивость растений к кислым газам.
8. Радиоустойчивость
Различают прямое и косвенное действие радиации на живые организмы. Прямое действие энергии излучения на молекулу переводит ее в возбужденное или ионизированное состояние. Особенно опасны повреждения структуры ДНК: разрывы связей сахар-фосфат, дезаминирование азотистых оснований, образование димеров пиримидиновых оснований. Косвенное действие радиации состоит в повреждениях молекул, мембран, органоидов клеток, вызываемых продуктами радиолиза воды. Заряженная частица излучения, взаимодействуя с молекулой воды, вызывает ее ионизацию. Ионы воды за время жизни 10-15 - 10-10 сек способны образовать химически активные свободные радикалы и пероксиды. Эти сильные окислители за время жизни 10-6 - 10-5 сек могут повредить нуклеиновые кислоты, белки-ферменты, липиды мембран. Первоначальные повреждения усиливаются при накоплении ошибок в процессах репликации ДНК, синтеза РНК и белков.
Устойчивость растений к действию радиации определяется следующими факторами:
1. Постоянное присутствие ферментных систем репарации ДНК. Они отыскивают поврежденный участок, разрушают его и восстанавливают целостность молекулы ДНК.
2. Наличие в клетках веществ – радиопротекторов (сульфгидрильные соединения, аскорбиновая кислота, каталаза, пероксидаза, полифенолоксидаза). Они ликвидируют свободные радикалы и пероксиды, возникающие при облучении.
3. Восстановление на уровне организма обеспечивается у растений: а) неоднородностью популяции делящихся клеток меристем, которые содержат клетки на разных фазах митотического цикла с неодинаковой радиоустойчивостью, б) присутствием в апикальных меристемах покоящихся клеток, которые приступают к делению при остановке деления клеток основной меристемы, в) наличием спящих почек, которые после гибели апикальных меристем начинают активно функционировать и восстанавливают повреждение.
studfiles.net
