3.Холодоустойчивость растений. Причины гибели растений и повреждения теплолюбивых растений при низких положительных температурах.

Холодоустойчивость - способность растений переносить положительные температуры несколько выше 0 °С.

Холодостойкость свойственна растениям умеренной полосы (ячмень, овес, лен). Тропические и субтропические растения повреждаются и отмирают при температурах от 0 до 10 °С (кофе, хлопчатник, огурец).

Внешними симптомами страдания растений являются завядание листьев, появление некротических пятен.

Первичный эффект пониженных положительных температур связан с повреждением мембран, увеличением их проницаемост:

1. Возрастает потеря мембранами ионов кальция, выход калия из цитоплазмы.

2. Меняется молекулярная архитектура мембран, расположение в них липидных молекул, происходят конформационные изменения белков. Резко меняются свойства мембран митохондрий и хлоропластов.

3. В связи с этим нарушаются процессы окислительного и фотосинтетического фосфорилирования.

4. Степень повреждения мембран зависит от содержания насыщенных жирных кислот, которые при действии низких температур переходят в состояние геля, что снижает их подвижность, нарушает транспорт веществ и энергетические процессы.

5. Происходит увеличение содержания супероксидных радикалов и других АФК.

6. Благодаря нарушениям обменных процессов в организме накапливаются промежуточные продукты метаболизма.

В нормальных для данного вида растений температурных условиях все реакции, протекающие в организме, хорошо согласованы друг с другом, продукты одной реакции сейчас же перерабатываются. В том случае, если растения попадают в неблагоприятные температурные условия, эта согласованность нарушается. Дело в том, что различные биохимические реакции характеризуются разной зависимостью от температуры. Одни реакции при снижении температуры резко замедляются, другие — нет. Это приводит к нарушению обмена и к накоплению вредных продуктов. Так, резко тормозятся реакции цикла Кребса, благодаря чему накапливаются продукты гликолиза. Возрастает активность альтернативного пути дыхания. Уже отмечалось, что интенсификация этого процесса позволяет увеличить тепловыделение и способствует повышению температуры цветков, что необходимо при опылении и оплодотворении. При продолжительном воздействии пониженной температуры наступает гибель теплолюбивых растений.

Для повышения холодостойкости используется предпосевное замачивание семян. Для этого наклюнувшиеся семена теплолюбивых культур в течение нескольких суток выдерживают в условиях чередующихся температур: 12 ч при 1—5°С, 12 ч при 15—22°С. Эффективным является и использование микроэлементов (Zn, Мn, Сu, В, Мо). Так, замачивание семян в растворах борной кислоты, сульфата цинка или сульфата меди повышает холодоустойчивость растений.

4. Морозоустойчивость растений. Физиологические причины гибели растений и повреждения их при действии отрицательных температур. Значение работ и.И. Туманова в изучении морозоустойчивости растений.

Морозоустойчивость – способность растений переносить температуру ниже 0 °С.

Основное повреждающее влияние на растительный организм оказывает льдообразование (Н.А. Максимов). При этом лед может образовываться как в самой клетке, так и вне клетки.

При быстром понижении температуры образование льда происходит внутри клетки (в цитоплазме, вакуолях). Приводит к мгновенной гибели клетки, т.к. объем льда больше объема воды и лед разрывает клетку изнутри.

При постепенном снижении температуры кристаллы льда образуются в межклетниках. Во-первых, кристаллы льда в межклетниках сдавливают клетки снаружи и наносят клеткам механические повреждения. Во-вторых (и в этом основное вредное действие) – лед оттягивает из клеток воду, вызывая ее обезвоживание, поэтому белки клетки начинают денатурировать.Это вызывает ряд последствий — потерю тургора, повышение концентрации клеточного сока, резкое уменьшение объема клеток, сдвиг значений рН в неблагоприятную сторону.

Именно изменение свойств мембран является первой причиной повреждения клеток. В некоторых случаях повреждение мембран наступает при оттаивании. Таким образом, если клетка не прошла процесса закаливания, цитоплазма свертывается из-за совместного влияния обезвоживания и механического давления образовавшихся в межклетниках кристаллов льда.

Растения переносят условия зимы в различные периоды онтогенеза. У однолетних культур зимуют семена (яровые растения), у двулетних и многолетних – клубни, корнеплоды, луковицы, корневища, взрослые растения.

Методы изучения морозоустойчивости И.И. Тумановым с сотрудниками предложены лабораторные методы ускоренного определения морозоустойчивости различных культурных растений. Испытуемые растения после закаливания подвергают воздействию критических низких температур в холодильных камерах, что дает возможность выявить невымерзающие растения. Другие надежные и удобные в исполнении лабораторные методы определения морозоустойчивости основаны на измерении вязкости цитоплазмы в клетках тканей исследуемых органов, определении электропроводности и др.