FIZJOLOGIA ROŚLIN WYKŁAD 13 18.05.2009

RUCHY ROŚLIN

TAKSJA

• Glony jednokomórkowe lub kolonijne a także pływaki i plemniki mogą poruszać się swobodnie.

• U roślin wyższych……..

Znaczenie ekologiczne ruchów

• Rośliny lepiej przystosowują się do zmieniających się warunków środowiska np. poprzez odpowiednie ustawienie ich organów

• Receptory pozwalają odbierać bodźce o takim natężeniu i ich kierunku aby mogły być lepiej wykorzystane

Mechanizm ruchów

• Wykonanie ruchu przez roślinę świadczy o tym, iż nastąpiła jego:

- percepcja przez odpowiedni receptor

- został zainicjowany łańcuch reakcji wewnątrzkomórkowych

- efekt - reakcja rośliny

• Reakcja ujawnia się po osiągnięciu przez bodziec pewnego progu, na który składa się:

- natężenie bodźca

- czas jego działania

Klasyfikacja ruchów

• Ruchy wzrostowe

• Ruchy turgorowe

• Ruchy higroskopowe

Ruchy wzrostowe

Zachodzą tylko w takich fragmentach rośliny, które są zdolne do wzrostu.

Polegają na nierównomiernym wzroście dwóch przeciwległych części organu.

Przy wygięciu w kierunku bodźca w większym stopniu przyrasta część organu po stronie przeciwnej do strony działania bodźca.

Ruchy turgorowe

Następuje w wyniku zmian turgoru (obj. komórek).

Różnica turgoru w 2 przeciwległych częściach organu (nasada ogonków liściowych) prowadzi do zmian położenia organu.

Ruchy higroskopowe

• Powstają w efekcie pęcznienia lub wysychania ścian komórkowych w następstwie zmian wilgotności powietrza

• Zmiana wilgotności jednej ze ścian kom. prowadzi do jej obkurczenia i zmiany długości i wygięcia organu

• Są to ruchy odwracalne, nie wymagające nakładu energii.

TROPIZMY

Ruchy wzrostowe w kierunku bodźca.

Fototropizm

Ruch w kierunku bodźca świetlnego (fototropiny).

Wygięcie w kierunku światła.

Geotropizm (=grawiotropizm)

• w percepcji bodźca biorą udział cięższe składniki komórkowe - ziarna skrobi, które uciskają na błony siateczki śródplazmatycznej znajdujące się w pobliżu plazmolemmy.

• towarzyszy temu zmiana potencjałów elektrycznych

• percepcja bodźca powoduje zróżnicowaną szybkość wzrostu ………. górnej i dolnej strony organu reagującego

• w reakcji geotropicznej zaangażowane są auksyny powodujące nierównomierny wzrost organu

• Auksyna przemieszcza się w roślinie

Tigmotropizm

• Reakcja organów na bodziec mechaniczny - dotyk (łodygi, wąsy)

Inne tropizmy

• Chemotropizm

- ruch korzenia w kierunku lepszego nawodnienia bądź natlenienia

- przemieszczanie się łagiewek pyłkowych w szyjce słupka w kierunku chemicznych bodźców pochodzących z zalążków

NASTIE

Nie są związane z kierunkiem bodźca.

Mogą być wywołane przez np. światło, temperaturę i inne.

• Nastie mogą być związane z ruchami wzrostowymi lub turgorowymi.

Sejsmonastia - reakcja na wstrząs

• Pod wpływem mechanicznego bodźca następuje kurczenie się kom. w wyniku utraty turgoru. Proces zachodzi po jednej stronie organu, dochodzi więc do jego wygięcia.

• Po dotknięciu………

Fotonastie i termonastie

Ruchy płatków kwiatowych u wielu gat. roślin.

- u szafranów i tulipanów płatki zamykają się po obniżeniu temperatury, a otwierają się po podwyższeniu temperatury

Nastie wzrostowe

Wywołane są bodźcami mechanicznymi, np. ruchy włosków chwytnych u roślin owadożernych.

• Ruchy nutacyjne - umożliwiają np. siewkom kanianki zetkniecie się z żywicielem.

• Ruchy wąsów czepnych umożliwiają odszukanie podpory

• …………………

• Ruchy nyktynastyczne - ruchy senne niektórych organów (liści, płatków, pręcików) w cyklu dobowym

• Ruchy higroskopijne - powstają pod wpływem zmian wilgotności powietrza wskutek pęcznienia i utraty wody przez ściany kom.

• Ruchy eksplozyjne - napięcia tkankowe (rozrywanie sporangiów, pylników, owoców). Organ charakteryzuje się dużym turgorem, ale zawiera stabilną tkankę mechaniczną uniemożliwiającą dalsze pobieranie wody i wydłużanie się - powstają duże napięcia……….

REAKCJA ROŚLIN NA STRES ŚRODOWISKOWY

STRES

Wywodzi się z łac…………- wymuszać reakcję.

Terminem stres określa się czynnik działający na organizm oraz stan organizmu po zadziałaniu tego czynnka.

Reakcja rośliny na stresor może być:

• specyficzna (stresor działa na ściśle określony cel)

• niespecyficzna (odpowiedzi na stresor są podobne)

Czym jest stresor?

Czynnik stresowy (stresor)- wszystkie czynniki środowiska, które prowadzą do zaburzeń funkcji i struktury niekorzystnych dla roślin.

Czynniki stresowe:

Abiotyczne:

- promieniowanie

- temperatura

- woda

- gazy

- minerały

- mechaniczne

Biotyczne:

- rośliny

- mikroorganizmy

- zwierzęta

- antropogeniczne

Zaburzenia powodowane przez stresory mogą być:

- odwracalne

- nieodwracalne

Występowanie roślin w określonym środowisku, ich rozwój i wydanie potomstwa, czyli wytworzenie plonu rolniczego, zależą od:

- dostosowania organizmu do funkcjonowania w danym środowisku

- genetycznej odporności rośliny

Przebieg reakcji rośliny na działanie stresora

Można wyróżnić kilka faz - syndrom reakcji stresowej:

• Faza alarmu

- reakcja na stres

• Faza restytucji

• Faza odporności

• Faza wyczerpania

• Faza regeneracji

Faza alarmowa

Destabilizacja struktury (błony, białka…..) i funkcji (procesy biochemiczne, metabolizm energii)

Reakcja na stres:

- procesy kataboliczne przewyższają anaboliczne

- zakłócenia gospodarki jonowej

- bilansu energii (ulegają zmianom synteza i wykorzystanie ATP lub NADPH, zmiany ilościowe i jakościowe w funkcjonowaniu podstawowych dróg metabolicznych - oddychanie, fotosynteza)

Faza restytucji

• Pobudzenie procesów naprawczych albo obronnych (synteza białek lub związków ochronnych)

• Przebudowa struktur komórkowych

• Dostosowanie osmotyczne

Faza odporności

• Zwiększa się stabilność całego układu, a organizm dostosowuje się do warunków stresowych.

Faza wyczerpania

• Zachodzi, gdy stres działa długo lub intensywnie

• Dochodzi do uszkodzeń chronicznych (nieodwracalnych), ale może też prowadzić do śmierci organizmu.

Faza regeneracji

Zachodzi po ustąpieniu stresu..

Regeneracja utraconych w czasie stresu organów.

Odpowiedź na działanie stresora może być:

- lokalne (w miejscu działania bodźca)

- systemiczna (tkanka zaatakowana przekazuje informacje do innych tkanek i organów)

Odporność i jej elementy

Właściwości organizmu - decydują o odporności (wytrzymałość) lub podatności (wrażliwość) struktur na działanie stresora.

Zależą od genomu rośliny i wynikają z aktualnie realizowanego programu genetycznego przez poszczególne komórki wchodzące w skład tkanek.

Zdolność organizmu do naprawy uszkodzeń - predyspozycja do regeneracji tkanek lub organów. Np. uszkodzenie pierwotne systemu korzeniowego w warunkach niedotlenienia……………..

Zdolności dostosowawcze organizmu - rośliny mogą przystosować się do życia w danym środowisku stresowym aby zminimalizować skutki działania stresu. Np. poprzez dostosowanie struktury fizyko-chem. błon, ścian kom., aby podtrzymać ich funkcje…

Nabywanie odporności na warunki środowiska

adaptacje aklimatyzacja

zmiany dziedziczne modyfikacje niedziedziczne

Adaptacja

• Skutek zmian zachodzących w genomie organizmu w toku ewolucji

• Polega na dziedzicznych zmianach struktury i funkcji - rośliny CAM, efemerydy

Aklimatyzacja (hartowanie)

• Niedziedziczne modyfikacje, zmiany funkcji i struktury osobnika w czasie jego rozwoju w środowisku………….

Strategie dostosowawcze roślin

1. Zapobieganie lub opóźnianie działania stresora.

2. Tolerowanie działania czynnika stresowego.

Wynikiem działania tych dwóch strategii jest typ wytworzonej odporności.

Typy odporności

• Unikanie stresu

Roślina zapobiega rozprzestrzenianiu się czynnika stresowego poprzez:

- dostosowanie rozwoju do sezonowych zmian warunków środowiska

- wytworzenie odpowiednich zabezpieczeń (przystosowanie morfologiczne)

- przystosowanie fizjologiczne: rośliny homeohydryczne (rośliny lądowe, naczyniowe)

• Tolerowanie stresu:

Roślina może przeżyć, jeśli potrafi zapobiegać jego skutkom:

- uruchomienie mechanizmów obronnych zapobieganie zmianom destrukcyjnym

- tolerowanie uszkodzeń

a) regeneracja uszkodzeń

b) uruchomienie alternatywnych dróg metabolicznych

organizmy pojkilohydryczne (porosty)

• Tolerancja krzyżowa - jeden stres powoduje nabycie odporności na stres innego rodzaju.

---