73. Морозоустойчивость растений. Физико-химические изменения при замерзании. Повышение морозоустойчивости растений.
Морозоустойчивость — способность растений переносить температуру ниже О °С, низкие отрицательные температуры. Морозоустойчивые растения способны предотвращать или уменьшать действие низких отрицательных температур.
Морозы в зимний период с температурой ниже —20 °С обычны для значительной части территории России. Ткани этих растений могут замерзать, однако растения не погибают. Лед может образовываться как в протопласте клетки, так и в межклеточном пространстве. Не всякое образование льда приводит клетки растения к гибели. Постепенное снижение температуры приводит к образованию кристаллов льда прежде всего в межклеточниках и первоначально не вызывают гибели клеток.
Однако последствия этого процесса могут быть губительными для клетки. Образование льда в протопласте клетки, как правило, происходит при быстром понижении температуры. Происходит коагуляция белков протоплазмы, кристаллами образовавшегося в цитозоле льда повреждаются клеточные структуры, клетки погибают. Убитые морозом растения после оттаивания теряют тургор, из их мясистых тканей вытекает вода. Основными причинами гибели клеток растений при низких отрицательных температурах и льдообразовании являются чрезмерное обезвоживание клеток или механическое давление, сжатие клеток кристаллами льда, повреждающее тонкие клеточные структуры.
Последствия воздействия низких отрицательных температур зависят от оводненности тканей растения. Насыщенные водой ткани легко повреждаются, сухие же семена могут выносить глубокие низкие температуры. Большой ущерб сельскому хозяйству 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, увлажненностью, интенсивностью и продолжительностью заморозков, погодными условиями, предшествующими заморозкам. Наиболее устойчивы к заморозкам растения раннего срока посева (яровые хлеба, зернобобовые культуры), способные выдерживать в ранние фазы онтогенеза кратковременные весенние заморозки до —7...—10 °С. Растения позднего срока посева развиваются медленнее и не всегда успевают подготовиться к низким температурам. Существенную роль в устойчивости к заморозкам играет фаза развития растений. Особенно опасны заморозки в фазе цветение — начало плодоношения. Устойчивость растений зависит от образования при заморозках льда в клетках и межклеточниках. Если лед не образуется, то вероятность восстановления растением нормального течения функций возрастает. Поэтому первостепенное значение имеет возможность быстрого транспорта свободной воды из клеток в межклеточники, что определяется высокой проницаемостью мембран в условиях заморозков, 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. Прекращение роста и переход в состояние покоя — необходимые условия прохождения первой фазы закаливания. Первая фаза закаливания проходит на свету и при низких положительных температурах в ночное время (днем около 10 °С, ночью около 2 °С), останавливающих рост, и умеренной влажности почвы. К концу первой фазы закаливания все зимующие растения переходят в состояние покоя. Однако процессы закалки, перестройки процессов обмена веществ продолжаются. Вторая фаза закаливания не требует света и начинается сразу же после первой фазы при температуре немного ниже 0 "С.
Длится она около двух недель при постепенном снижении температуры до —10...—20 °С и ниже со скоростью 2—3 °С в сутки, что приводит к частичной потере воды клетками, освобождению клеток тканей от избыточного содержания воды или витрификации, (переходу воды в стеклообразное состояние). Явление витрификации воды в растительных клетках наступает при резком охлаждении (ниже —20 °С). Стеклообразная растительная ткань долго сохраняет свою жизнеспособность. Вторая фаза обеспечивает отток из цитозоля клеток почти всей воды, которая может замерзнуть при отрицательной температуре. Действующими факторами второй фазы закаливания являются обезвоживание, вызывающее сближение молекул в цитозоле, вязкость которого соответственно увеличивается; низкая температура, уменьшающая тепловое движение молекул в протопласте. В результате во второй фазе закаливания происходит перестройка белков цитоплазмы, накапливаются низкомолекулярные водорастворимые белки, более устойчивые к обезвоживанию, синтезируются специфические белки. Первая фаза закаливания повышает морозоустойчивость растений с —5 до —12 °С, вторая увеличивает морозоустойчивость, например, у пшеницы до —18...—20 "С, у ржи —до —20...—25 °С. Растения, находящиеся в глубоком органическом покое, отличаются способностью к закаливанию и выдерживают промораживание до —195 °С.
- 1.Задачи физиологии растений. Теоретическая и практическая значимость физиологии растений.
- 10. Методы учёта транспирации. Единицы измерения транспирации: интенсивность, экономичность, продуктивность транспирации, относительная транспирация. Транспирационный коэффициент.
- 11. Особенности суточного хода движения устьиц у разных растении. Суточный ход процесса транспирации.
- 14. Формы воды в почве. Доступная и недоступная вода. Влажность завядания.
- 15. Водный дефицит. Временное и глубокое завядание. Водный стресс. Влияние на растение недостатка воды.
- 16. Особенности обмена веществ у засухоустойчивых растений. Ксероморфная структура. Правило в.Р. Заленского.
- 17. Изменение засухоустойчивости растений в онтогенезе. Критические периоды (работы Сказкина).
- 18. Методы определения засухоустойчивости растении. Предпосевное закаливание как средство повышения засухоустойчивости растений (работы п.А. Генкеля)
- 19. Типы ксерофитов, их характеристика.
- 20. Поступление питательных веществ в растение.
- 21. Передвижение питательных веществ в растении.
- 22. Почва как источник питательных веществ.
- 23. Особенности питания растений азотом.
- 24. Взаимодействие ионов: антагонизм и синергизм ионов. Уравновешенные растворы.
- 25. Пути обезвреживания аммиака в растении.
- 27. Роль серы, магния и железа в жизни растений. Признаки при их недостатке.
- 29 Особенности потребления минеральных элементов в онтогенезе растений.
- 30. Культура растений без почвы: гидропоника, аэропоника, водные культуры.
- 31. Роль азота, фосфора и калия в жизни растений. Признаки их недостатка.
- 32 Можно ли с помощью удобрений управлять ростом и развитием, химическим составом и качеством урожая?
- 35. Понятие роста и развития растений. Их взаимосвязь.
- 37. Покой как необходимый этап онтогенеза растений.
- 39.Физиолого-биохимические основы формирования семян зерновых культур. Влияние климата и условий выращивания на химический состав зерна.
- 40. Яровизация и фотопериодизм.
- 42. Природные и синтетические регуляторы роста и их применение.
- 43. Размножение растений: половое и бесполое.
- 44.Изменение химического состава плодов и ягод при созревании и хранении.
- 45. Типы углеродного питания растений.
- 46. История открытия и изучения фотосинтеза.
- 48. Пигменты листа. Спектры поглощения пигментов листа.
- 49. Этапы биосинтеза хлорофилла (исследования т.А. Годнева).
- 50. Фотофизический этап фотосинтеза. Понятие о пигментных системах и реакционном центре.
- 51. Пластиды, их структура и функции.
- 52. Фотосинтез как сочетание световых и темновых реакций (исследования Блекмана, Рихтера и Любименко).
- 53. Путь с-4 (цикл Хетча-Слэка-Карпилова). Его особенности.
- 54.Продукты фотосинтеза (работы Ничипировича).
- 55. Происхождение и эволюция фотосинтеза
- 56. Влияние условий на процесс фотосинтеза. Методы изучения фотосинтеза.
- 57. Влияние на фотосинтез условий освещения (работы в.Н. Любименко).
- 58. Темновая фаза фотосинтеза. Цикл Кальвина: карбоксилирование, восстановление и регенерация.
- 60. Дневной ход фотосинтеза. Фотосинтез и урожай. Зависимость урожая от чистой продуктивности фотосинтеза и величины листовой поверхности (исследования а.А. Ничипоровича).
- 61. Взаимосвязь процессов дыхания и брожения
- 62. Влияние внешних и внутренних факторов на процесс дыхания.
- 63. Дыхание и фотосинтез как основные энергетические процессы растительного организма. Черты сходства и различия.
- 64. Дыхание как процесс противоположный фотосинтезу.
- 67. Аэробное дыхание. Особенности аэробного дыхания. Цикл Кребса.
- 68. Анаэробная фаза дыхания (гликолиз). Фосфорилирование субстратное
- 69. Значение дыхания в жизни растения.
- 70. Фотодыхание и его роль.
- 71. Зимостойкость растений. Неблагоприятные факторы осенне-зимне-весеннего периода, их воздействие на растения и меры борьбы с ними.
- 73. Морозоустойчивость растений. Физико-химические изменения при замерзании. Повышение морозоустойчивости растений.
- 74. Холодоустойчивость растений. Способы повышения холодоустойчивости.
- 75. Солеустойчивость растений. Типы галофитов. Способы повышения устойчивости.
- 76. Действие радиации на растения.