Είδος: Pinus longaeva Ηλικία: 4789 έτη Τοποθεσία: Λευκά Όρη, Καλιφόρνια Υψόμετρο: 3354 m

Σχετικά έγγραφα
ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑ ΚΑΤΑΠΟΝΗΣΕΩΝ ΤΩΝ ΦΥΤΩΝ ΕΙΣΑΓΩΓΗ

Τρεις στρατηγικές αντιμετώπισης της υδατικής καταπόνησης

ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΗ ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑ

253. ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΗ ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑ ΦΥΤΩΝ ΑΝΑΓΝΩΡΙΣΗ ΚΑΤΑΠΟΝΗΣΕΩΝ. Εισαγωγή Βασικές Έννοιες

Φυσιολογία Καταπονήσεων των φυτών

Φυσιολογία Καταπονήσεων των Φυτών

Φυσιολογία Καταπονήσεων των Φυτών

Φυσιολογία Καταπονήσεων των Φυτών

Άσκηση 7η: Ανατομικά και φυσιολογικά χαρακτηριστικά φύλλων σκιάς και φύλλων φωτός του φυτού αριά (Quercus ilex).

Φυσιολογία Καταπονήσεων των Φυτών

Φυσιολογία Καταπονήσεων των Φυτών

Μετακίνηση. Απώλλεια 95-97% του νερού που απορροφάται ενώ ~2% υποστηρίζει την αύξηση ~1% συμμετέχει σε φωτοσύνθεση & άλλες μεταβολικές διεργασίες

Φυσιολογία Καταπονήσεων των Φυτών

Εγκλιματισμός στην υδατική καταπόνηση

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5. Ορισμένοι παράγοντες του περιβάλλοντος επηρεάζουν τα ισοζύγια ενέργειας, άνθρακα και νερού των φυτών. eclass

Μετακίνηση. Απώλλεια 95-97% του νερού που απορροφάται ενώ ~2% υποστηρίζει την αύξηση ~1% συμμετέχει σε φωτοσύνθεση & άλλες μεταβολικές διεργασίες

AMINEMAX και ΤΡΟΠΟΣ ΠΑΡΑΣΚΕΥΗΣ

ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑ ΚΑΤΑΠΟΝΗΣΕΩΝ ΤΩΝ ΦΥΤΩΝ ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΠΑΡΑΓΟΝΤΩΝ ΚΑΤΑΠΟΝΗΣΗΣΗ

ΦΩΤΟΣΥΝΘΕΣΗ. Αυτότροφοι και ετερότροφοι οργανισμοί. Καρβουντζή Ηλιάνα Βιολόγος

Η μελέτη των αλληλεπιδράσεων των παραγόντων καταπόνησης κρίνεται απολύτως αναγκαία, διότι:

Το μονοπάτι της κίνησης του νερού

Η κίνηση του νερού εντός των φυτών (Soil-Plant-Atmosphere Continuum) Δημήτρης Κύρκας

Φυσιολογία Καταπονήσεων των Φυτών

Φυσιολογία Καταπονήσεων των Φυτών

ΕΡΓΑΣΙΑ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ 3.1 ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΚΑΙ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟΙ

Περιεχόμενα. Δομή του Γονιδιώματος και Γονιδιακή Έκφραση ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2. Ημιαυτόνομα Οργανίδια που Διαιρούνται Ανεξάρτητα από τη Διαίρεση του Πυρήνα

ΔΠΘ - Τμήμα Δασολογίας & Διαχείρισης Περιβάλλοντος & Φυσικών Πόρων ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑ ΦΥΤΩΝ ΠΡΟΣΛΗΨΗ ΚΑΙ ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΤΟΥ ΝΕΡΟΥ ΣΤΑ ΦΥΤΑ

Κυτταρικό τοίχωμα. Το φυτικό κύτταρο. Χλωροπλάστης Χυμοτόπιο

1. Να οξειδωθούν και να παράγουν ενέργεια. (ΚΑΤΑΒΟΛΙΣΜΟΣ)

Η λειτουργικότητα του νερού στο φυτό

ΔΠΘ - Τμήμα Δασολογίας & Διαχείρισης Περιβάλλοντος & Φυσικών Πόρων ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑ ΦΥΤΩΝ ΔΟΜΗ ΚΑΙ ΒΛΑΣΤΗΣΗ ΤΩΝ ΣΠΕΡΜΑΤΩΝ

Κεφάλαιο 3 ΜΕΤΑΒΟΛΙΣΜΟΣ

Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ιονίων Νήσων Τμήμα Τεχνολόγων Περιβάλλοντος Κατεύθυνση Τεχνολογιών Φυσικού Περιβάλλοντος. ΜΑΘΗΜΑ: Γενική Οικολογία

Το μονοπάτι της κίνησης του νερού

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4. Κυτταρική αναπνοή: Ο διαχειριστής της ενέργειας και των σκελετών άνθρακα

ΕΝΟΤΗΤΑ Ιβ: ΑΒΙΟΤΙΚΟΙ (ΑΝΘΡΩΠΟΓΕΝΕΙΣ) ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΚΑΤΑΠΟΝΗΣΗΣ

Κυτταρικό τοίχωμα. Το φυτικό κύτταρο. Χλωροπλάστης Χυμοτόπιο

Φωτοαναπνοή-παράγοντες που την επηρεάζουν

Κωνσταντίνος Π. (Β 2 ) ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3: ΜΕΤΑΒΟΛΙΣΜΟΣ

ΒΙΟ-ΑΒΙΟΤΙΚΗ ΕΝΤΑΣΗ Η 2 Ο 2 Ο 2 ΚΑΤΑΣΤΡΟΦΗ DNA ΠΡΩΤΕΙΝΩΝ-ΛΙΠΙΔΙΩΝ ΒΙΟΓΕΝΕΣΗ ΠΕΡΟΞΥΣΩΜΑΤΩΝ ΥΠΕΡΕΥΑΙΣΘΗΤΗ ΑΝΤΑΠΟΚΡΙΣΗ ΚΛΕΙΣΙΜΟ ΣΤΟΜΑΤΙΩΝ

3.1 ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΚΑΙ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟΙ

Ακτινοβολία. Η ακτινοβολία ως παράγοντας καταπόνησης. Καθοριστικής σημασίας

ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΓΙΑ ΤΗ ΦΩΤΟΣΥΝΘΕΣΗ ΣΤΗ ΒΙΟΛΟΓΙΑ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ

Εργασία για το μάθημα της Βιολογίας. Περίληψη πάνω στο κεφάλαιο 3 του σχολικού βιβλίου

Pinus longaeva (bristlecone) Καλιφόρνια, Νεβάδα, Γιούτα Ηλικία: 4723 έτη Υψόµετρο: m. ome.

Σημασία των φύλλων. αναπνοή. Φωτοσύνθεση > αναπνοή. Διαθέτουν χαρακτηριστικά: φωτοσύνθεσης αναπνοής διαπνοής. Βιοσυνθέτουν:

ΒΙΟΛΟΓΙΑ Β ΛΥΚΕΙΟΥ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΠΕΡΙΛΗΨΗ ΚΕΦΑΛΑΙΟΥ 3

26/5/2015. Φωτεινές αντιδράσεις - Σκοτεινές αντιδράσεις. Μήκος κύµατος φωτός (nm) φως. Σάκχαρα πρίσµα

Άσκηση 3: Εξατμισοδιαπνοή

ΘΕΜΑ 1 Ο Α. Να επιλέξετε τη φράση που συμπληρώνει ορθά κάθε μία από τις ακόλουθες προτάσεις:

Περίληψη Βιολογίας Κεφάλαιο 3

Οι πληροφορίες που αντλούνται από μια εικόνα μικροσκοπίου είναι διαφορετικές, ανάλογα με το είδος του μικροσκοπίου

ΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΤΗΣ ΒΟΣΚΗΣΗΣ ΣΤΑ ΛΙΒΑΔΙΚΑ ΦΥΤΑ

Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ιονίων Νήσων Τμήμα Τεχνολόγων Περιβάλλοντος Κατεύθυνση Τεχνολογιών Φυσικού Περιβάλλοντος. ΜΑΘΗΜΑ: Γενική Οικολογία

Η υδατική κατάσταση του φυτικού κυττάρου: σπαργή-πλασμόλυση

ΦΩΤΟΣΥΝΘΕΣΗ 12Η 2 S + 6CΟ 2 C 6 H 12 Ο S + 6H 2 Ο

ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΕΔΑΦΟΚΛΙΜΑΤΙΚΩΝ ΣΥΝΘΗΚΩΝ ΣΤΗΝ ΚΑΛΛΙΕΡΓΕΙΑ ΤΗΣ ΑΜΠΕΛΟΥ

KΕΦΑΛΑΙΟ 3ο Μεταβολισμός. Ενότητα 3.1: Ενέργεια και Οργανισμοί Ενότητα 3.2: Ένζυμα - Βιολογικοί Καταλύτες

μελετά τις σχέσεις μεταξύ των οργανισμών και με το περιβάλλον τους

Η ΕΝΝΟΙΑ ΤΟΥ ΟΙΚΟΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ. Η έννοια του οικοσυστήματος αποτελεί θεμελιώδη έννοια για την Οικολογία

Βιοποικιλότητα και Οικοφυσιολογία Μεσογειακών Οικοσυστημάτων. Ανατομικές Μορφολογικές προσαρμογές των φυτών στο Μεσογειακό περιβάλλον

3.1 Ενέργεια και οργανισμοί

ΘΕΜΑ 1 Ο ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ : ΒΙΟΛΟΓΙΑ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΣΕΙΡΑ: ΘΕΡΙΝΑ ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 12/01/2014

ΦΥΛΛΟ ΕΡΓΑΣΙΑΣ ΣΤΟ 3 ο ΚΕΦΑΛΑΙΟ «ΜΕΤΑΒΟΛΙΣΜΟΣ» ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΚΑΙ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟΙ Α. ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΕΣ ΜΕΣΑ ΣΤΗΝ ΤΑΞΗ. 1. Να ορίσετε την έννοια της Βιοενεργητικής.

Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ιονίων Νήσων Τμήμα Τεχνολόγων Περιβάλλοντος Κατεύθυνση Τεχνολογιών Φυσικού Περιβάλλοντος. ΜΑΘΗΜΑ: Γενική Οικολογία

Μελέτη και κατανόηση των διαφόρων φάσεων του υδρολογικού κύκλου.

ΒΙΟΓΕΩΧΗΜΙΚΟΙ ΚΥΚΛΟΙ Βιογεωχημικός κύκλος

Εξάτμιση και Διαπνοή

ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑ ΦΥΤΩΝ 17/4/2018. «Φωτοσύνθεση» Φωτοσύνθεση. Φάσµα απορρόφησης της χρωστικής. Φωτεινές αντιδράσεις. Ρόλος των χρωστικών

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ. ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 Ο Γεωργία και εξέλιξή της. ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 Ο Ταξινόμηση, ανατομία και μορφολογία. των φυτών μεγάλης καλλιέργειας

Εργασία Βιολογίας 3.1 ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΚΑΙ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟΙ ΜΕΤΑΒΟΛΙΣΜΟΣ

Ισορροπία στη σύσταση αέριων συστατικών

Η ανάπτυξη των φυτικών οργανισμών περιορίζεται από ανώτερα και κατώτερα όρια θερμοκρασίας του περιβάλλοντος

3.2 ΕΝΖΥΜΑ ΒΙΟΛΟΓΙΚΟΙ ΚΑΤΑΛΥΤΕΣ

ΔΠΘ - Τμήμα Δασολογίας & Διαχείρισης Περιβάλλοντος & Φυσικών Πόρων ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑ ΦΥΤΩΝ ΡΥΘΜΙΣΤΕΣ ΤΗΣ ΑΥΞΗΣΗΣ ΤΩΝ ΦΥΤΩΝ

ΕΙΣΑΓΩΓΗ 1. ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΚΑΙ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟΙ

ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΓΙΑ ΤΗ ΦΩΤΟΣΥΝΘΕΣΗ ΣΤΗ ΒΙΟΛΟΓΙΑ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ

Φωτοσύνθεση. κυτταρική αναπνοή άμυλο. άλλες οργανικές ουσίες

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΑΚΑ ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΑ ΚΟΛΛΙΝΤΖΑ

Φύλλο. το εξειδικευμένο κύριο φωτοσυνθετικό όργανο

Φύλλο. το εξειδικευμένο κύριο φωτοσυνθετικό όργανο

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΟ ΚΕΝΤΡΟ ΦΥΣΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ Ν. ΜΑΓΝΗΣΙΑΣ ( Ε.Κ.Φ.Ε ) ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ

Βιολογία Γενικής Παιδείας Κεφάλαιο 2 ο : Άνθρωπος και Περιβάλλον

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5. Ορισμένοι παράγοντες του περιβάλλοντος επηρεάζουν τα ισοζύγια ενέργειας, άνθρακα και νερού των φυτών

ΕΡΓΑΣΙΑ ΣΤΟ ΜΑΘΗΜΑ ΤΗΣ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ. της Νικολέτας Ε. 1. Να οξειδωθούν και να παράγουν ενέργεια. (ΚΑΤΑΒΟΛΙΣΜΟΣ)

Φωτοσύνθεση: η διεργασία που τρέφει τη βιόσφαιρα. η τροφή

Εισαγωγή στην Επιστήμη του Μηχανικού Περιβάλλοντος Δ Ι Δ Α Σ Κ Ο Υ Σ Α Κ Ρ Ε Σ Τ Ο Υ Α Θ Η Ν Α Δ Ρ. Χ Η Μ Ι Κ Ο Σ Μ Η Χ Α Ν Ι Κ Ο Σ

16/3/2017. Φωτεινές αντιδράσεις - Σκοτεινές αντιδράσεις. Μήκος κύµατος φωτός (nm) φως. πρίσµα. Σάκχαρα

3.1 Ενέργεια και οργανισμοί Όλοι οι οργανισμοί με εξαίρεση τους φωτοσυνθετικούς εξασφαλίζουν την απαραίτητη ενέργεια διασπώντας θρεπτικές ουσίες που

Φωτοσύνθεση. κυτταρική αναπνοή άμυλο. άλλες οργανικές ουσίες

Η έννοια του οικοσυστήματος Ροή ενέργειας

3465. ΒΟΤΑΝΙΚΗ (ΣΥΣΤΗΜΑΤΙΚΗ - ΑΝΑΤΟΜΙΑ ΦΥΤΩΝ)

Τι είναι η Φυσιολογία;

Οι Ανάγκες των Καλλιεργειών σε Νερό

Τύποι φυτικών κυττάρων & ιστών

9/5/2015. Απαραίτητα θρεπτικά στοιχεία για τα φυτά

Σπέρματα και Καρποί. Το σπέρμα είναι μία πολυκύτταρη δομή με την οποία διασπείρονται τα ανθόφυτα

Ακτινοβολία. Η ακτινοβολία ως παράγοντας καταπόνησης. Καθοριστικής σημασίας

Τι είναι η Φυσιολογία;

Βιολογία Γενικής Παιδείας Γ Λυκείου. Άνθρωπος και Περιβάλλον (Κεφ.2)

Transcript:

1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ

Είδος: Pinus longaeva Ηλικία: 4789 έτη Τοποθεσία: Λευκά Όρη, Καλιφόρνια Υψόμετρο: 3354 m

ΑΡΙΘΜΟΣ ΓΟΝΙΔΙΩΝ ΣΕ ΟΡΙΣΜΕΝΟΥΣ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟΥΣ Οργανισμός Γονίδια στο γονιδίωμα Arabidopsis thaliana 27.000 Oryza sativa 43.000 Drosophila melanogaster 13.767 Mus musculus 12.400 Homo sapiens 30.000 40.000

ΕΙΣΑΓΩΓΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ Καταπόνηση (παράγοντες καταπόνησης) Η επίδραση δυσμενών παραγόντων του περιβάλλοντος οι οποίοι τείνουν να παρεμποδίσουν τη κανονική λειτουργία των φυσιολογικών μηχανισμών των φυτών Εκτίμηση καταπόνησης Μέσω της επιβίωσης ή μη του φυτού, της συσσώρευσης βιομάζας, του παραγόμενου γεωργικού προϊόντος, κ.α. Με τη βοήθεια μορφολογικών ή φυσιολογικών δεικτών όπως ο δείκτης σκληροφυλλίας, ο παχυμορφισμός ή η φωτοσυνθετική ταχύτητα, η φωτοχημική απόδοση του φωτοσυστήματος ΙΙ, το δυναμικό νερού των ιστών, κ.α.

ΕΙΣΑΓΩΓΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ Χαρακτηριστικά παραγόντων καταπόνησης Το είδος της καταπόνησης, η διάρκεια, η ένταση και η κατανομή της στον χώρο και τον χρόνο Ο συνδυασμός με άλλους παράγοντες καταπόνησης Σημασία των παραγόντων καταπόνησης στην γεωργική παραγωγή Ποσοτική και ποιοτική υποβάθμιση του γεωργικού προϊόντος Οικονομικές, δημογραφικές και ανθρωπιστικές συνέπειες Θέματα υγιεινής των γεωργικών προϊόντων και προστασίας του περιβάλλοντος

Αβιοτικοί Φυσικοί Χημικοί Ανθρωπογενείς Ακτινοβολία (έλλειψη, περίσσεια, UV ακτινοβολία) Θερμοκρασία (υπερθέρμανση, ψύχος, παγετός) Υδατικό περιβάλλον (ξηρή ατμόσφαιρα, ξηρό έδαφος, κατάκλιση) Μηχανικές βλάβες (άνεμος, κάλυψη, κάλυψη από χιόνι, σχηματισμός πάγου, τραυματισμοί) Θρεπτικά συστατικά εδαφικό περιβάλλον (έλλειψη, περίσσεια, μη ισορροπημένη σύσταση, αλατότητα, βαρέα μέταλλα, όξινο ρη, βασικό ρη) Αέριο περιβάλλον (έλλειψη οξυγόνου, CO 2 ) Ρύπανση, υποβάθμιση εδαφών, πυρκαϊές, φυτοφάρμακα, ιονίζουσες ακτινοβολίες, ηλεκτρομαγνητικά πεδία Βιοτικοί Φυτά (επικάλυψη, αλληλοπάθεια, παρασιτισμός) Παθογόνα Ιοί Μύκητες Βακτήρια Ζώα Κατανάλωση τραυματισμοί Ταξινόμηση των παραγόντων καταπόνησης

ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΚΑΤΑΠΟΝΗΣΕΩΝ ΣΤΑ ΦΥΤΑ σχετική φωτοσυνθετική ταχύτητα (%) 100 75 50 25 0 0 Α βέλτιστη περιοχή 200 400 600 800 συγκέντρωση CO (ppm) 2 Τα βέλτιστα όρια ανάπτυξης ενός φυτικού οργανισμού και η εμφάνιση καταπόνησης όταν αυξάνεται ή ελαττώνεται πέραν ορισμένων ορίων η ένταση του παράγοντα καταπόνησης

ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΚΑΤΑΠΟΝΗΣΕΩΝ ΣΤΑ ΦΥΤΑ σχετική φωτοσυνθετική ταχύτητα (%) 100 75 50 25 0 0 Β βέλτιστη περιοχή βέλτιστη περιοχή 10 20 30 40 50 100 75 50 25 0 σχετική ενζυμική δραστηριότητα (%) θερμοκρασία ( C) Τα βέλτιστα όρια ανάπτυξης ενός φυτικού οργανισμού και η εμφάνιση καταπόνησης όταν αυξάνεται ή ελαττώνεται πέραν ορισμένων ορίων η ένταση του παράγοντα καταπόνησης

ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΚΑΤΑΠΟΝΗΣΕΩΝ ΣΤΑ ΦΥΤΑ ταχύτητα βιολογικής διεργασίας θανατηφόρο όριο Γ περιοχή καταπόν ησης (έλλ ειψη) βέλτιστη περιοχή περιοχή καταπόν ησης (τοξικότητα) θανατηφόρο όριο ένταση παράγοντα καταπόνησης Τα βέλτιστα όρια ανάπτυξης ενός φυτικού οργανισμού και η εμφάνιση καταπόνησης όταν αυξάνεται ή ελαττώνεται πέραν ορισμένων ορίων η ένταση του παράγοντα καταπόνησης

ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΚΑΤΑΠΟΝΗΣΕΩΝ ΣΤΑ ΦΥΤΑ Μέσος όρος απωλειών (%) Καλλιεργούμενο φυτό Λόγω της επίδρασης βιοτικών παραγόντων καταπόνησης Λόγω της επίδρασης αβιοτικών παραγόντων καταπόνησης σύνολο Καλαμπόκι 10.1 65.8 75.9 Σιτάρι 5 82.1 87.1 Σόγια 9 69.3 78.3 Σόργο 5.2 80.6 85.8 Βρώμη 8.7 75.1 83.8 Κριθάρι 6.7 75.4 82.1 Πατάτα 18.9 54.1 73 Σακχαρότευτλο 14.1 50.7 64.8 Επιπτώσεις των παραγόντων καταπόνησης στην ποσότητα του παραγόμενου γεωργικού προϊόντος

ΑΝΤΙΜΕΤΩΠΙΣΗ ΠΑΡΑΓΟΝΤΩΝ ΚΑΤΑΠΟΝΗΣΗΣ Μηχανισμοί αντιμετώπισης καταπονήσεων Σε αντίθεση με τους ζωικούς οργανισμούς, τα φυτά διαθέτουν ως μοναδική επιλογή την αντιμετώπιση των παραγόντων καταπόνησης οι οποίοι επικρατούν στο περιβάλλον ανάπτυξής τους Στρατηγική Αναφέρεται στην ακολουθία των μηχανισμών οι οποίοι καθορίζονται γενετικά και δίνουν την δυνατότητα επιβίωσης σε έναν φυτικό οργανισμό σε ένα δεδομένο περιβάλλον

ΔΙΑΚΡΙΝΟΝΤΑΙ ΤΡΕΙΣ ΚΥΡΙΕΣ ΣΤΡΑΤΗΓΙΚΕΣ Η στρατηγική της διαφυγής Επιλέγεται από ετήσιες μορφές ζωής. Τα φυτά αυτά δεν διατηρούν ενεργή βλάστηση την χρονική περίοδο που υφίσταται ο παράγοντας καταπόνησης. Η στρατηγική της αποφυγής Τα φυτά που επιλέγουν την αποφυγή διαθέτουν μηχανισμούς μέσω των οποίων αποφεύγουν τον παράγοντα καταπόνησης. Με τον τρόπο αυτό τα φυτά, παρόλο που διαβιούν στο περιβάλλον που υφίσταται ο παράγοντας καταπόνησης, δεν υφίστανται τις συνέπειές του.

ΔΙΑΚΡΙΝΟΝΤΑΙ ΤΡΕΙΣ ΚΥΡΙΕΣ ΣΤΡΑΤΗΓΙΚΕΣ Η στρατηγική της ανθεκτικότητας Τα φυτά που επιλέγουν την στρατηγική της ανθεκτικότητας δέχονται την επίδραση του παράγοντα καταπόνησης αλλά δεν υφίστανται βλάβες καθώς διαθέτουν μηχανισμούς αντιστάθμισης. Χαρακτηριστικό είναι ότι οι συνθήκες που επικρατούν στο εσωτερικό των φυτικών οργανισμών είναι παρόμοιες με αυτές που επικρατούν στο εξωτερικό περιβάλλον.

ΔΙΑΚΡΙΝΟΝΤΑΙ ΤΡΕΙΣ ΚΥΡΙΕΣ ΣΤΡΑΤΗΓΙΚΕΣ Παράδειγμα 1 Ένα φυτό ολοκληρώνει την ανάπτυξή του κατά τη διάρκεια του χειμώνα όπου στο συγκεκριμένο περιβάλλον επικρατούν συνθήκες επάρκειας σε εδαφική υγρασία Το φυτό αυτό έχει επιλέξει τη στρατηγική της διαφυγής όσον αφορά στην ανεπάρκεια νερού στο έδαφος

ΔΙΑΚΡΙΝΟΝΤΑΙ ΤΡΕΙΣ ΚΥΡΙΕΣ ΣΤΡΑΤΗΓΙΚΕΣ Παράδειγμα 2 Ένα φυτό αναπτύσσεται στον υποθάλαμο ενός δάσους. Πρόκειται για ένα σκιόφυτο το οποίο δεν μπορεί να επιβιώσει υπό συνθήκες υψηλών εντάσεων ακτινοβολίας Το φυτό αυτό έχει επιλέξει τη στρατηγική της διαφυγής όσον αφορά στην υπερβολική ένταση της ακτινοβολίας

ΔΙΑΚΡΙΝΟΝΤΑΙ ΤΡΕΙΣ ΚΥΡΙΕΣ ΣΤΡΑΤΗΓΙΚΕΣ Παράδειγμα 3 Ένα φυτό αντιπαρέρχεται την υπερβολική εδαφική ξηρασία έχοντας αναπτύξει βαθύ ριζικό σύστημα το οποίο προσεγγίζει τον υδροφόρο ορίζοντα. Πρόκειται για ένα φρεατόφυτο. Το φυτό αυτό έχει επιλέξει τη στρατηγική της αποφυγής όσον αφορά στην ανεπάρκεια νερού στο έδαφος

ΔΙΑΚΡΙΝΟΝΤΑΙ ΤΡΕΙΣ ΚΥΡΙΕΣ ΣΤΡΑΤΗΓΙΚΕΣ Παράδειγμα 4 Ένα φυτό διαβιεί κάτω από συνθήκες ψύχους και έντονης ηλιακής ακτινοβολίας. Το φυτό αυτό διαθέτει αποδοτικούς μηχανισμούς απόσβεσης της περίσσειας ενέργειας η οποία συλλέγεται από τις φωτοσυνθετικές χρωστικές των φύλλων καθώς και αποτελεσματικούς μηχανισμούς αντιοξειδωτικής προστασίας και επιδιόρθωσης των βλαβών σε ευαίσθητους στόχους των φωτοσυστημάτων Το φυτό αυτό έχει επιλέξει τη στρατηγική της ανθεκτικότητας όσον αφορά στον συνδυασμό χαμηλών θερμοκρασιών και υψηλής έντασης ακτινοβολίας

ΔΙΑΚΡΙΝΟΝΤΑΙ ΤΡΕΙΣ ΚΥΡΙΕΣ ΣΤΡΑΤΗΓΙΚΕΣ Θέμα εξετάσεων Να περιγράψετε την στρατηγική της αποφυγής και να δώσετε δύο παραδείγματα όπου παράγοντες καταπόνησης αντιμετωπίζονται από τα φυτά με την στρατηγική αυτή.

ΔΙΑΚΡΙΝΟΝΤΑΙ ΤΡΕΙΣ ΚΥΡΙΕΣ ΣΤΡΑΤΗΓΙΚΕΣ Θέμα εξετάσεων Να περιγράψετε την στρατηγική της διαφυγής και να δώσετε δύο παραδείγματα όπου παράγοντες καταπόνησης αντιμετωπίζονται από τα φυτά με την στρατηγική αυτή.

ΔΙΑΚΡΙΝΟΝΤΑΙ ΤΡΕΙΣ ΚΥΡΙΕΣ ΣΤΡΑΤΗΓΙΚΕΣ Θέμα εξετάσεων Οι μαλακόφυλλοι ημιφυλλοβόλοι θάμνοι με χαρακτηριστικό είδος της ασφάκα (Phlomis fruticosa) εμφανίζονται ιδιαίτερα ικανά στην αντιμετώπιση της υδατικής καταπόνησης. Τα φυτά αυτά παρουσιάζουν τα παρακάτω χαρακτηριστικά: i) Πυκνό τρίχωμα στα φύλλα το οποίο συμβάλει στον περιορισμό των διαπνευστικών απωλειών ii) Μερική φυλλόπτωση στο τέλος της υγρής περιόδου iii) Εποχιακό διμορφισμό των φύλλων όπου τα καλοκαιρινά φύλλα παρουσιάζουν μικρότερο μέγεθος, μεγαλύτερο πάχος, υψηλότερες τιμές του δείκτη LSM (leaf specific mass, ειδική φυλλική μάζα), μεγαλύτερη κλίση ως προς τις ακτίνες του ηλίου (μικρότερη γωνία ως προς την διεύθυνση πρόσπτωσης των ακτίνων) και αυξημένο κυλινδρισμό του ελάσματος συγκριτικά με τα χειμερινά φύλλα. iv) Tα καλοκαιρινά φύλλα παρουσιάζουν αυξημένη ανθεκτικότητα έναντι μερικής αφυδάτωσης του πρωτοπλάστη συγκριτικά με τα χειμερινά φύλλα. Κατατάξτε τα παραπάνω χαρακτηριστικά στις τρεις κύριες στρατηγικές αντιμετώπισης της υδατικής καταπόνησης, δηλ. διαφυγή, αποφυγή και ανθεκτικότητα δικαιολογώντας την απάντησή σας.

ΔΙΑΚΡΙΝΟΝΤΑΙ ΤΡΕΙΣ ΚΥΡΙΕΣ ΣΤΡΑΤΗΓΙΚΕΣ Θέμα εξετάσεων Τι εννοούμε με τον όρο στρατηγική (αντιμετώπισης καταπονήσεων); Ποιες στρατηγικές διακρίνουμε;

ΑΝΤΙΜΕΤΩΠΙΣΗ ΠΑΡΑΓΟΝΤΩΝ ΚΑΤΑΠΟΝΗΣΗΣ Πως επιλέγεται και υλοποιείται η κάθε στρατηγική; Μέσω της ύπαρξης κατάλληλων χαρακτηριστικών προσαρμογής και εγκλιματισμού σε επίπεδο δομών και λειτουργιών Προσαρμογή Αναφέρεται στους μηχανισμούς που καθορίζονται γενετικά (μέσω της φυσικής επιλογής σε διάστημα ικανού αριθμού γενεών) και οι οποίοι επιτρέπουν την προΰπαρξη ή την εμφάνιση στην διάρκεια του βιολογικού κύκλου ενός φυτού κατάλληλων χαρακτηριστικών

ΑΝΤΙΜΕΤΩΠΙΣΗ ΠΑΡΑΓΟΝΤΩΝ ΚΑΤΑΠΟΝΗΣΗΣ Εγκλιματισμός Αναφέρεται σε επίκτητες τροποποιήσεις δομών και λειτουργιών οι οποίες συμβαίνουν κατά τη διάρκεια του βιολογικού κύκλου ενός φυτού ως απάντηση στην ύπαρξη ενός ή περισσοτέρων παραγόντων καταπόνησης Η ικανότητα εγκλιματισμού εκπορεύεται από προσαρμοστικούς μηχανισμούς και συνεπώς έχει γενετική βάση. Ωστόσο, οι επαγόμενες αυτές τροποποιήσεις δεν μεταβιβάζονται ως χαρακτήρες στην επόμενη γενεά.

ΔΙΑΚΡΙΝΟΝΤΑΙ ΤΡΕΙΣ ΚΥΡΙΕΣ ΣΤΡΑΤΗΓΙΚΕΣ Θέμα εξετάσεων Επιλέξτε τον σωστό όρο για κάθε πρόταση (με επαρκή δικαιολόγηση): α) το τρίχωμα στα φύλλα της ελιάς είναι χαρακτηριστικό (προσαρμογής εγκλιματισμού ) β) οι ποικιλοϋδρικοί οργανισμοί ακολουθούν την στρατηγική της (αποφυγής ανθεκτικότητας ) έναντι της υδατικής καταπόνησης γ) η αντιμετώπιση ενός παράγοντα καταπόνησης μέσω της αντίληψης ενός ερεθίσματος, της μεταγωγής σήματος, της επαγωγής γονιδίων και των μεταβολικών τροποποιήσεων συνιστά αλλαγές σε μηχανισμούς (προσαρμογής εγκλιματισμού )

ΠΡΟΣΑΡΜΟΓΗ Ή ΕΓΚΛΙΜΑΤΙΣΜΟΣ; Η ιδιάζουσα μορφολογία και φυσιολογία των φυτών CAM είναι χαρακτηριστικό προσαρμογής

ΠΡΟΣΑΡΜΟΓΗ Ή ΕΓΚΛΙΜΑΤΙΣΜΟΣ; Οι μορφολογικές τροποποιήσεις των φύλλων σκιάς (φωτός) αποτελούν χαρακτηριστικό εγκλιματισμού

ΠΡΟΣΑΡΜΟΓΗ Ή ΕΓΚΛΙΜΑΤΙΣΜΟΣ; Η σύνθεση ανθοκυανινών στα φύλλα της βερβερίδας αποτελεί χαρακτηριστικό εγκλιματισμού

ΠΡΟΣΑΡΜΟΓΗ Ή ΕΓΚΛΙΜΑΤΙΣΜΟΣ; Η ύπαρξη τριχώματος στα φύλλα της ελιάς αποτελεί χαρακτηριστικό προσαρμογής

ΔΙΑΚΡΙΝΟΝΤΑΙ ΤΡΕΙΣ ΚΥΡΙΕΣ ΣΤΡΑΤΗΓΙΚΕΣ Θέμα εξετάσεων α. Διακρίνετε δύο διαφορές μεταξύ μηχανισμών προσαρμογής και εγκλιματισμού για την αντιμετώπιση των καταπονήσεων. β. Δώστε από ένα παράδειγμα μηχανισμού ή μορφολογικών-ανατομικών χαρακτηριστικών για κάθε είδος. Π.χ. το Χ φυτικό είδος ή κατηγορίων φυτών διαθέτει το Υ χαρακτηριστικό ή τον Ζ μηχανισμό ο οποίος είναι αποτέλεσμα (προσαρμογής/εγκλιματισμού) για την αντιμετώπιση του Ω παράγοντα καταπόνησης.

Η ΠΟΡΕΙΑ ΤΟΥ ΦΥΤΟΥ ΠΡΟΣ ΤΟΝ ΘΑΝΑΤΟ Ή ΤΗΝ ΕΠΙΒΙΩΣΗ χαρακτηριστικά παράγοντα καταπόνησης ένταση διάρκεια ύπαρξη πρόσθετων καταπονήσεων χαρακτηριστικά φυτικού οργανισμού είδος ιστού ή οργάνου στάδιο ανάπτυξης γονότυπος επίδραση καταπόνησης στον οργανισμό αδυναμία προσαρμογής και εγκλιματισμού προσαρμογή και εγκλιματισμός

Η ΠΟΡΕΙΑ ΤΟΥ ΦΥΤΟΥ ΠΡΟΣ ΤΟΝ ΘΑΝΑΤΟ Ή ΤΗΝ ΕΠΙΒΙΩΣΗ στρατηγικές διαφυγή αποφυγή ανθεκτικότητα θάνατος φυτικού οργανισμού επιβίωση και ανάπτυξη οργανισμού

ΕΙΣΑΓΩΓΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ Διασταυρούμενη ανθεκτικότητα Εμφανίζεται όταν αλληλεπιδρούν περισσότεροι του ενός παράγοντες καταπόνησης Αφορά στην επαγωγή ανθεκτικότητας έναντι ενός παράγοντα καταπόνησης μέσω του εγκλιματισμού σε έναν άλλο παράγοντα καταπόνησης Οφείλεται στο γεγονός ότι οι τροποποιήσεις που σχετίζονται με έναν παράγοντα λειτουργούν ευεργετικά επίσης ως προς έναν δεύτερο παράγοντα καταπόνησης

Η ΔΙΑΣΤΑΥΡΟΥΜΕΝΗ ΑΝΘΕΚΤΙΚΟΤΗΤΑ Θέμα εξετάσεων Να περιγράψετε το φαινόμενο της διασταυρούμενης ανθεκτικότητας και να απαντήσετε (δικαιολογώντας πλήρως) εάν το φαινόμενο αυτό μπορεί να παρατηρηθεί στον συνδυασμό των παραγόντων καταπόνησης: υδατική καταπόνηση και χαμηλή θερμοκρασία.

ΕΚΔΗΛΩΣΗ ΜΗΧΑΝΙΣΜΩΝ ΕΓΚΛΙΜΑΤΙΣΜΟΥ παράγοντας καταπόνησης Στάδια που μεσολαβούν από την έκθεση ενός φυτού σε δυσμενείς συνθήκες έως την εκδήλωση του εγκλιματισμού σε κυτταρικό επίπεδο αντίληψη ερεθίσματος μεταγωγή σήματος επαγωγή γονιδίων de novo σύνθεση πρωτεϊνών μεταβολικές τροποποιήσεις απάντηση (εγκλιματισμός)

φωτοχημικά ή μεταβολικά γεγονότα μεμβράνη θυλακοειδούς και κύριοι παράγοντες φωτεινών αντιδράσεων αντίληψη και μεταγωγή σήματος ενδιάμεσοι παράγοντες μεταγωγής σήματος βιοχημικές ή γονιδιακές απαντήσεις Α σύνθεση γλουταθειόνης Glu + Cys γ -EC γ-ec + Gly GSH Β αντίδραση Mehler PSI Fd Ο 2 SOD H 2 Ο 2 αισθητήρας? αναγωγή θειορρεδοξίνης Γ PC θειορρεδοξίνη ακολουθία MAPK 1 Κατάσταση μετάβασης Δ πολλαπλή αντίληψη οξειδοαναγωγικής κατάστασης πλαστοκινόνης cytb f 6 PQ STN7 STN8 Ρύθμιση έκφρασης χλωροπλαστικού γονιδιώματος 2 3 P-relay? Ρύθμιση έκφρασης πυρηνικού γονιδιώματος Ε μερική αναγωγή 3 Ο 2 από Chl HO 2 PSII 1O 2 EX1 EX2 πυρήνας χλωροπλάστης κυτταρόπλασμα

ΣΤΑΔΙΑ ΚΑΙ ΣΥΣΤΑΤΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΤΟΥ ΕΓΚΛΙΜΑΤΙΣΜΟΥ Δράση εξωτερικού ερεθίσματος Π.χ. Η μειωμένη εδαφική υγρασία προκαλεί πτώση του δυναμικού νερού στο κύτταρο Αντίληψη ερεθίσματος από τον δέκτη Μεταβάλλονται ορισμένες ιδιότητες του δέκτη με αποτέλεσμα την έναρξη μεταγωγής σήματος Μεταγωγή σήματος Συνήθως αφορά στην μεταφορά εξειδικευμένων μορίων από την περιοχή του δέκτη προς την περιοχή απάντησης

ΣΤΑΔΙΑ ΚΑΙ ΣΥΣΤΑΤΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΤΟΥ ΕΓΚΛΙΜΑΤΙΣΜΟΥ Επαγωγή ή καταστολή γονιδίων Αφορά σε μεταβολές των μεταγραφημάτων των γονιδίων (μεταγράφωμα) de novo σύνθεση πρωτεϊνών ή τροποποιήσεις υπάρχοντων Μεταβάλλεται η συγκέντρωση πρωτεϊνών, η σύστασή τους και η δραστικότητά τους (πρωτέωμα) Μεταβολικές τροποποιήσεις Αλλάζει η σύσταση και η χρήση των μεταβολικών προϊόντων του κυττάρου (μεταβόλωμα) Μορφολογικές και φυσιολογικές τροποποιήσεις Συνιστά την έκβαση της διαδικασίας (εγκλιματισμός)

ΚΑΤΑΓΡΑΦΗ ΤΩΝ ΕΠΙΠΤΩΣΕΩΝ ΤΩΝ ΚΑΤΑΠΟΝΗΣΕΩΝ Εξειδικευμένοι στόχοι Οι στόχοι αυτοί επιβαρύνονται ειδικά από έναν δεδομένο παράγοντα καταπόνησης Μη εξειδικευμένοι στόχοι Η κατάσταση τους καταγράφει μια γενικότερη διαταραχή των φυσιολογικών μηχανισμών Φυτά-βιοδείκτες Πρόκειται για εξαιρετικά ευαίσθητους οργανισμούς έναντι μιας δεδομένης καταπόνησης Βιοκαταγραφείς Πρόκειται για κύτταρα ή ιστούς με ιδιαίτερη ευαισθησία έναντι μιας δεδομένης καταπόνησης

ΤΟ ΚΟΣΤΟΣ ΤΗΣ ΑΝΘΕΚΤΙΚΟΤΗΤΑΣ ΚΑΙ ΑΠΟΦΥΓΗΣ Μεταβολίτης ή ιστός Κόστος κατασκευής (g γλυκόζης g -1 ξ.β.) Μεταβολίτες Ταννίνες 1.6 Αλκαλοειδή 2.8-3.3 Τερπένια 2.8-3.5 Λιγνίνη 2.5 Πολυόλες 3.0 Όργανα φύλλα με χαμηλά επίπεδα αμυντικών μεταβολιτών 1.3 φύλλα με υψηλά επίπεδα αμυντικών μεταβολιτών 1.8 βλαστοί μη λιγνινοποιημένοι 1.1 βλαστοί λιγνινοποιημένοι 1.55

ΒΕΛΤΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗ ΤΟΥ ΕΠΙΜΕΡΙΣΜΟΥ ΤΩΝ ΠΟΡΩΝ Διαθέσιμοι πόροι Ενέργεια και ύλη. Μεγαλύτερη βαρύτητα δίνεται στον επιμερισμό της οργανικής ύλης και του αζώτου Δύο διαδικασίες βρίσκονται στους αντίποδες Η αύξηση (ανάπτυξη) και η αμυντική θωράκιση Η αύξηση (ανάπτυξη) ως μηχανισμός επιβίωσης Μέσω της ταχείας αύξησης ορισμένα φυτά αντιμετωπίζουν επιτυχώς τον ανταγωνισμό. Μέσω της ταχείας ανάπτυξης ορισμένα φυτά ολοκληρώνουν σε σύντομο χρονικό διάστημα τον βιολογικό τους κύκλο.

ΔΙΑΚΡΙΝΟΝΤΑΙ ΤΡΕΙΣ ΚΥΡΙΕΣ ΣΤΡΑΤΗΓΙΚΕΣ Θέμα εξετάσεων α. Τι ονομάζουμε βελτιστοποίηση του επιμερισμού των πόρων για έναν φυτικό οργανισμό; β. Συνήθως τα χόρτα που μαζεύουμε από το φυσικό περιβάλλον είναι μικρότερα, σκληρότερα και μερικές φορές πιο πικρά ή και πιο αρωματικά συγκριτικά με αυτά που καλλιεργούνται (προφανώς να θεωρήσετε ότι συγκρίνουμε ίδιους γονοτύπους). Γιατί πιστεύετε ότι συμβαίνει αυτό; Χρησιμοποιήστε τις γνώσεις σας σχετικά με τα χαρακτηριστικά εγκλιματισμού που μπορεί να διαθέτει ένας οργανισμός για να αντιμετωπίσει τις καταπονήσεις στο περιβάλλον του και την βελτιστοποίηση του επιμερισμού των πόρων

ΑΥΞΗΣΗ, ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΚΑΙ ΔΙΑΦΟΡΟΠΟΙΗΣΗ Τι σημαίνει αύξηση; Τι σημαίνει διαφοροποίηση; Τι σημαίνει ανάπτυξη;

ΑΥΞΗΣΗ ΚΑΙ ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΕΙΝΑΙ ΕΝΝΟΙΕΣ ΤΑΥΤΟΣΗΜΕΣ; Αύξηση ή ανάπτυξη;

Αύξηση ΕΙΣΑΓΩΓΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ Αύξηση του αριθμού των κυττάρων και μεγέθυνσή τους μέσω της βιοσύνθεσης νέων πρωτοπλασματικών υλικών Διαφοροποίηση Σχηματισμός εξειδικευμένων κυττάρων ως προς τη μορφή, την σύσταση και τη λειτουργία

Η ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΕΙΝΑΙ ΣΥΝΔΥΑΣΜΟΣ ΑΥΞΗΣΗΣ ΚΑΙ ΔΙΑΦΟΡΟΠΟΙΗΣΗΣ αύξηση διαφοροποίηση κύκλος ζωής ανάπτυξη

ΤΟ ΔΙΛΛΗΜΑ ΑΥΞΗΣΗ Η ΑΝΑΠΤΥΞΗ

ΤΟ ΔΙΛΛΗΜΑ ΑΥΞΗΣΗ Η ΑΜΥΝΑ αύξηση φυτικός οργανισμός άνθρακας ενέργεια θρεπτικά συστατικά άμυνα

Εγκλιματισμός ΤΟ ΔΙΛΛΗΜΑ ΑΥΞΗΣΗ Η ΑΜΥΝΑ Δυναμική κατανομή των πόρων μεταξύ αύξησης και άμυνας ανάλογα με το πλέγμα των περιβαλλοντικών παραμέτρων Προσαρμογή Φυτά που διαβιούν σε ολιγοτροφικά ή ακραία από πλευράς συνθηκών περιβάλλοντα εμφανίζουν γενικά χαμηλούς ρυθμούς αύξησης και μικρό μέγεθος

2 ΥΔΑΤΙΚΗ ΚΑΤΑΠΟΝΗΣΗ

Τι είναι; ΥΔΑΤΙΚΗ ΚΑΤΑΠΟΝΗΣΗ Είναι η πτώση της τιμής του δυναμικού νερού των κυττάρων. Οφείλεται στην περιορισμένη διαθεσιμότητα νερού από το περιβάλλον σε συνδυασμό με τις διαπνευστικές ανάγκες των φυτών Ξηρασία Είναι περιβαλλοντική παράμετρος που οφείλεται στο συνδυασμό περιορισμένης εισροής νερού στο έδαφος (συνήθως λόγω χαμηλής βροχόπτωσης) και αυξημένων απωλειών νερού (μέσω της εξατμισοδιαπνοής)

ΥΔΑΤΙΚΗ ΚΑΤΑΠΟΝΗΣΗ δυναμικό θεμελιώδους μάζας εδάφους (MPa) 0-0,2-0,4-0,6-0,8-1,0-1,2-1,4-1,6-1,8-2,0 περιοχή μόνιμου σημείου μάρανσης άδ ξή δά σημείο κορεσμού υδατοικανότητα εδάφους 70 50 30 10 εριεχόμενο νερό εδάφους (% ξηρού βάρους)

Διάδοση της ξηρασίας ΥΔΑΤΙΚΗ ΚΑΤΑΠΟΝΗΣΗ Συνθήκες ξηρασίας επικρατούν στο ένα τρίτο περίπου της χέρσου του πλανήτη Σημασία της υδατικής καταπόνησης Αποτελεί τον σημαντικότερο από πλευράς απωλειών γεωργικής παραγωγής παράγοντα καταπόνησης σε παγκόσμιο επίπεδο

Η ΕΚΤΑΣΗ ΤΗΣ ΞΗΡΑΣΙΑΣ ΣΤΟΝ ΠΛΑΝΗΤΗ Κατάταξη κλιματικών τύπων υπέρξηρο-ξηρό ημίξηρο-ήμυγρο* υγρό-ηπειρωτικό τροπικό ήμυγρο ή υποαρκτικό** τροπικό-υγρό ή υποαρκτικό** * συμπεριλαμβάνονται τα μεσογειακού τύπου κλίματα **ανάλογα με το γεωγραφικό πλάτος 0-0.3 0.3-0.6 0.6-0.9 0.9-1.5 >1.5 Ξηροκλιματικός δείκτης (Pr/PET) 0 10 20 30 40 0 10 20 30 40 Ποσοστό % της συνολικής χέρσου Ποσοστό % του συνολικού πληθυσμού Κατανομή των ξηρών περιοχών στον πλανήτη με κριτήριο το συνδυασμό της περιορισμένης εισροής νερού και της εξατμισοδιαπνοής

Ετος Καλαμπόκι Σόγια 1979 104 106 1980 87 88 1981 104 100 1982 108 104 1983 77 87 1984 101 93 1985 112 113 1986 113 110 1987 114 111 1988 80 89 Παραγωγή καλαμποκιού και σόγιας στις ΗΠΑ (ως % του μέσου όρου των ετών 1979-1988). Οι πλάγιοι αριθμοί αφορούν περιόδους ξηρασίας

ΟΜΑΔΕΣ ΦΥΤΩΝ ΟΣΟΝ ΑΦΟΡΑ ΣΤΗ ΔΙΑΘΕΣΙΜΟΤΗΤΑ ΝΕΡΟΥ ΣΤΟ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ ΑΝΑΠΤΥΞΗΣ Υδρόφυτα Τα φυτά των υγροτόπων. Βρίσκονται μερικώς ή ολικώς μέσα στο νερό Υγρόφυτα Αποικίζουν περιβάλλοντα με υψηλή ατμοσφαιρική και εδαφική υγρασία

ΟΜΑΔΕΣ ΦΥΤΩΝ ΟΣΟΝ ΑΦΟΡΑ ΣΤΗ ΔΙΑΘΕΣΙΜΟΤΗΤΑ ΝΕΡΟΥ ΣΤΟ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ ΑΝΑΠΤΥΞΗΣ Μεσόφυτα Αποικίζουν περιβάλλοντα με παροδικά υψηλή ή μέτρια ατμοσφαιρική και εδαφική υγρασία Ξηρόφυτα Τα φυτά που εξαπλώνονται σε μέτρια ξηρές ή ξηρές περιοχές με περιορισμένη διαθεσιμότητα νερού

ΑΝΕΠΑΡΚΕΙΑ ΝΕΡΟΥ ΚΑΙ ΕΠΙΒΙΩΣΗ Η ικανότητα αντιμετώπισης της ξηρασίας από τα φυτά εξαρτάται Από την ικανότητα άντλησης νερού από το έδαφος Από την αποδοτικότητα χρήσης νερού (WUE) ή το διαπνευστικό πηλίκο (TR) Από την ικανότητα εγκλιματισμού Διαφορές μεταξύ φυτικών ειδών Τα καλλιεργούμενα φυτά διαφέρουν σημαντικά όσον αφορά στις απαιτήσεις τους σε νερό. Η διαφορά αυτή αντικατοπτρίζει και τη διαφορετική ικανότητα προσαρμογής σε ξηροφυτικά περιβάλλοντα

Είδος kg ξηρής ουσίας που παράγονται ανά kg νερού που διαπνέεται (WUE) x 10 3 kg απαιτούμενου νερού για κάθε kg παραγόμενης ξηρής ουσίας (διαπνευστικό πηλίκο,tr) Μηδική 1.2 850 Σόγια 1.5 650 Βρώμη, πατάτα 1.7 580 Σιτάρι 1.8 550 Σακχαρότευτλα 2.6 380 Καλαμπόκι 2.8 350 Σόργο 3.3 300 Αντιπροσωπευτικός μέσος όρος φυτών CAM 8 125 Η αποδοτικότητα χρήσης νερού ορισμένων καλλιεργούμενων φυτών

ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΙ ΤΗΣ ΥΔΑΤΙΚΗΣ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗΣ ΤΩΝ ΦΥΤΩΝ Το δυναμικό νερού (Ψ) Ορίζεται ως το ποσό της ελεύθερης ενέργειας ανά μονάδα όγκου νερού Αποτελεί ένα μέτρο της ικανότητας του νερού να παράγει έργο Η διαφορά ΔΨ καθορίζει την κατεύθυνση της ροής του νερού μεταξύ δύο περιοχών Χαρακτηριστικά μεγέθους Το δυναμικό του καθαρού νερού υπό συνθήκες αναφοράς θεωρείται ως 0 Mpa Η μονάδα μέτρησης είναι συνήθως το MPa (μονάδα πίεσης)

ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΙ ΤΗΣ ΥΔΑΤΙΚΗΣ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗΣ ΤΩΝ ΦΥΤΩΝ Το σχετικό περιεχόμενο σε νερό (RWC) Ορίζεται ως η περιεκτικότητα σε νερό ενός φυτικού ιστού ως προς την περιεκτικότητά του στον κόρο Αποτελεί ένα μέτρο της κάλυψης των αναγκών των ιστών σε νερό Χαρακτηριστικά μεγέθους Το RWC είναι καθαρός αριθμός Μετράται συνήθως σε δίσκους φύλλων οι οποίοι ζυγίζονται ως έχουν και μετά την πλήρη σπαργή τους αφού επιπλεύσουν σε νερό για μερικές ώρες. Ακολούθως μετράται το ξηρό τους βάρος και γίνεται ο υπολογισμός: RWC = (ν.β. τρέχον -ξ.β. 1 )/(ν.β. κορεσμένο -ξ.β. 2 )

ΔΙΑΚΡΙΝΟΝΤΑΙ ΤΡΕΙΣ ΚΥΡΙΕΣ ΣΤΡΑΤΗΓΙΚΕΣ Θέμα εξετάσεων α. Με ποιους τρόπους μπορεί να εκτιμηθεί η υδατική καταπόνηση ενός φυτού; β. Για ποιο λόγο τα φυτά που υποφέρουν από υδατική καταπόνηση είναι περισσότερο επιρρεπή στην φωτοπαρεμπόδιση από αυτά που έχουν πρόσβαση σε επαρκή ποσά νερού;

ΔΥΝΑΜΙΚΟ ΝΕΡΟΥ +10 Mpa 0 Mpa

ΔΥΝΑΜΙΚΟ ΝΕΡΟΥ -50 Mpa -1 Mpa -0.5 Mpa -0.04 Mpa

ΔΥΝΑΜΙΚΟ ΝΕΡΟΥ 1 2 από τη ρίζα σημείο τομής προς το έλασμα

ΔΥΝΑΜΙΚΟ ΝΕΡΟΥ 3 P = 0 Mpa υποχώρηση ανιόντος χυμού, δημιουργία εμβολής Ψ = αποπλ -1 Mpa κίνηση ανιόντος χυμού προς το έλασμα

ΔΥΝΑΜΙΚΟ ΝΕΡΟΥ P ατμ = 0 Mpa 4 Μανόμετρο αύξηση P θαλ βαλβίδα αποσυμπίεσης (κλειστή κατά τη μέτρηση) διοχέτευση αέρα

ΔΥΝΑΜΙΚΟ ΝΕΡΟΥ P ατμ = 0 Mpa 5 κίνηση του ανιόντος χυμού προς το σημείο τομής λόγω εξίσωσης πιέσεων Ψ = 0 αποπλ Mpa P θαλ = +1 Mpa

ΔΥΝΑΜΙΚΟ ΝΕΡΟΥ Στα κύτταρα το δυναμικό νερού διαμορφώνεται κυρίως λόγω δύο παραμέτρων. Η πρώτη είναι το οσμωτικό δυναμικό (Ψ s ) και η δεύτερη το δυναμικό πίεσης (Ψ p). Ισχύει ότι Ψ w = Ψ s + Ψ p Ενδοκυτταρικό Περιβάλλον Ψp = + 0,5 MPa Ψs = - 1,5 MPa Ψw = Ψp + Ψs = - 1,0 MPa

ΕΠΙΠΤΩΣΕΙΣ ΤΗΣ ΜΕΙΩΣΗΣ ΤΟΥ ΔΥΝΑΜΙΚΟΥ ΝΕΡΟΥ μείωση δυναμικού νερού ( MPa) σε σχέση με ένα καλά ποτισμένο φυτό το οποίο βρίσκεται σε συνθήκες μέτριας διαπνοής 0-1 -2 απώλεια σπαργής μείωση ρυθμού κυτταρικής επιμήκυνσης μείωση ρυθμού σύνθεσης κυτταρικών τοιχωμάτων μείωση ρυθμού πρωτεϊνοσύνθεσης μειώση βιοσύνθεσης χλωροφυλλών μείωση επιπέδων αναγωγάσης των νιτρικών αύξηση βιοσύνθεσης αμπσισικού οξέος κλείσιμο στοματίων

ΕΠΙΠΤΩΣΕΙΣ ΤΗΣ ΜΕΙΩΣΗΣ ΤΟΥ ΔΥΝΑΜΙΚΟΥ ΝΕΡΟΥ μείωση δυναμικού νερού ( MPa) σε σχέση με ένα καλά ποτισμένο φυτό το οποίο βρίσκεται σε συνθήκες μέτριας διαπνοής 0-1 -2 μειώση ταχύτητας αφομοίωσης CΟ2 αύξηση ρυθμού αναπνοής δημιουργία εμβολών στα αγγεία του ξύλου συσσώρευση οργανικών οσμοτικά ενεργών ουσιών διαταραχές στη λειτουργία του ηθμού μείωση των επιπέδων των ανόργανων στοιχείων μάρανση

ΑΝΤΙΔΡΑΣΕΙΣ ΣΤΗΝ ΥΔΑΤΙΚΗ ΚΑΤΑΠΟΝΗΣΗ Οι αντιδράσεις των φύλλων εξαρτώνται από το στάδιο ανάπτυξης Ανεπτυγμένα φύλλα Οι αντιδράσεις των ανεπτυγμένων φύλλων σχετίζονται με τη διαφύλαξη των υδατικών αποθεμάτων και την προστασία υπό συνθήκες αφυδάτωσης Αναπτυσσόμενα φύλλα Παρεμπόδιση της ανάπτυξης Εκκίνηση διαδικασιών εγκλιματισμού

Η ΠΑΥΣΗ ΤΗΣ ΑΥΞΗΣΗΣ ΤΩΝ ΝΕΑΡΩΝ ΦΥΛΛΩΝ Η παύση της αύξησης των νεαρών φύλλων είναι αιφνίδια και συνιστά σημαντικό συμβάν εγκλιματισμού στην υδατική καταπόνηση Η αντίδραση των νεαρών φύλλων συνίσταται σε δύο στάδια: α) απότομη αναστολή της κυτταροδιαίρεσης ή/και του ρυθμού επιμήκυνσης και β) επανεκκίνηση της αύξησης Η φάση της αναστολής προκαλείται από τη συνδυαστική δράση τριών ορμονικών σημάτων: αιθυλένιο και ABA>επαγωγή καταβολισμού GAs>σταθεροποίηση παρεμποδιστών της αύξησης (πρωτεΐνες DELLA)>αναστολή

Η ΕΠΑΝΕΚΚΙΝΗΣΗ ΤΗΣ ΑΥΞΗΣΗΣ ΤΩΝ ΝΕΑΡΩΝ ΦΥΛΛΩΝ Η φάση της επανεκκίνησης περιλαμβάνει την απάντηση στην ύπαρξη της καταπόνησης και συνίσταται στα εξής: α) επαναπρογραμματισμός του αναπνευστικού μεταβολισμού β) περιορισμός των μεριστωματικών κυττάρων (αποσκοπώντας στην παραγωγή μικρότερων και συνεπώς λιγότερο υδατοβόρων φύλλων)

Η ΕΠΑΝΕΚΚΙΝΗΣΗ ΤΗΣ ΑΥΞΗΣΗΣ ΤΩΝ ΝΕΑΡΩΝ ΦΥΛΛΩΝ

Η ΕΠΑΝΕΚΚΙΝΗΣΗ ΤΗΣ ΑΥΞΗΣΗΣ ΤΩΝ ΝΕΑΡΩΝ ΦΥΛΛΩΝ Η φάση της επανεκκίνησης περιλαμβάνει την απάντηση στην ύπαρξη της καταπόνησης και συνίσταται στα εξής: α) επαναπρογραμματισμός του αναπνευστικού μεταβολισμού β) περιορισμός των μεριστωματικών κυττάρων (αποσκοπώντας στην παραγωγή μικρότερων και συνεπώς λιγότερο υδατοβόρων φύλλων) γ) αλλαγή των μηχανικών χαρακτηριστικών του κυτταρικού τοιχώματος των αναπτυσσόμενων κυττάρων και δ) αύξηση της υδραυλικής αγωγιμότητας μέσω σύνθεσης υδατοπορινών

ΕΠΙΠΤΩΣΕΙΣ ΤΗΣ ΥΔΑΤΙΚΗΣ ΚΑΤΑΠΟΝΗΣΗΣ Επιπτώσεις που αποτελούν μηχανισμούς εγκλιματισμού Μείωση της επιφάνειας των αναπτυσσόμενων φύλλων Μεταβολή του λόγου υπέργειου / υπόγειου τμήματος του φυτού Αποβολή των γηραιότερων φύλλων Κινήσεις των φύλλων Αύξηση των αντιστάσεων στη διάχυση του νερού με κλείσιμο των στοματίων Επαγωγή του μεταβολισμού CAM Τροποποιήσεις του πρωτεώματος που σχετίζονται με την μεταφορά νερού και την προστασία ευαίσθητων στόχων από την αφυδάτωση Οσμωτική εξισορρόπηση ή οσμωρύθμιση

ΕΠΙΠΤΩΣΕΙΣ ΤΗΣ ΥΔΑΤΙΚΗΣ ΚΑΤΑΠΟΝΗΣΗΣ Επιπτώσεις που θεωρούνται δυσμενείς Αφυδάτωση του ριζικού συστήματος Φελλοποίηση υποδερμίδας Δημιουργία εμβολών Αφυδάτωση του κυτταροπλάσματος Διαταραχή της ακεραιότητας και εκλεκτικότητας των μεμβρανών Διαταραχή της λειτουργίας των μεμβρανικών ενζύμων Μεταβολικές δυσλειτουργίες Διαταραχή της φωτοσυνθετικής λειτουργίας Φωτοαναστολή Οξειδωτική καταπόνηση

ΜΕΙΩΣΗ ΤΗΣ ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΣ ΤΩΝ ΑΝΑΠΤΥΣΣΟΜΕΝΩΝ ΦΥΛΛΩΝ Η διάταση των κυττάρων, ιδιαίτερα των μεριστωματικών ιστών, αποτελεί έναν μηχανισμό εξαιρετικά ευαίσθητο στην έλλειψη νερού, επειδή εξαρτάται άμεσα από την ύπαρξη επαρκούς πίεσης σπαργής. Ισχύει ότι GR = m (Ψ p - Υ) σχετικός ρυθμός έκτπυξης (% ανά 24 h ) 15 10 5 0 0-0,4-0,8-1,0-1,2-1,6 δυναμικό νερού φύλλου, Ψ w (MPa) 20 15 10 5 0-2 -1 φωτοσυν θετική ταχύτητα (μm ol CO m s ) 2

ΜΕΤΑΒΟΛΗ ΤΟΥ ΛΟΓΟΥ ΥΠΕΡΓΕΙΟΥ/ΥΠΟΓΕΙΟ ΜΕΡΟΣ Η ανάπτυξη της ρίζας σε συνθήκες υδατικής καταπόνησης εμφανίζεται κατά κανόνα λιγότερο ευαίσθητη έναντι εκείνης του βλαστού και ιδιαίτερα των φύλλων. Το γεγονός οφείλεται στην ενεργητική οσμωτική εξισορρόπηση των ριζών, η οποία προκαλεί πτώση του δυναμικού του νερού των κυττάρων της σε χαμηλά επίπεδα (χαμηλότερα εκείνων του δυναμικού του εδαφικού νερού). Τα κύτταρα των ριζών έχουν την ικανότητα να αναπτύσσονται σε χαμηλότερα δυναμικά νερού έναντι των κυττάρων των φύλλων. Μεγαλύτερο μέρος των φωτοσυνθετικών προϊόντων οδεύει προς το υπόγειο μέρος λόγω περιορισμού των αναγκών αύξησης των φύλλων συγκριτικά με τον περιορισμό της φωτοσύνθεσης

ΜΕΤΑΒΟΛΗ ΤΟΥ ΛΟΓΟΥ ΥΠΕΡΓΕΙΟΥ/ΥΠΟΓΕΙΟ ΜΕΡΟΣ 0 50 Μήκος ρίζας (cm) 100 150 Ο εγκλιματισμός του φυτού Agropyron smithii σε ξηρά εδάφη. Αριστερά απεικονίζεται ένα φυτό το οποίο αναπτύσσεται σε σχετικά ξηρό έδαφος, δεξιά ένα φυτό το οποίο αναπτύσσεται σε σχετικά υγρό έδαφος.

ΣΧΕΣΗ ΕΠΙΒΙΩΣΗΣ ΚΑΙ ΒΑΘΟΥΣ ΡΙΖΙΚΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ Apr 0 May Jun Jul Aug Sep Apr May Jun Jul Aug Sep 15 βάθος εδάφ ους (cm) 30 45 60 75 Apr 0 May Jun Jul Aug Sep 15 30 100 45 75 60 50 25 75 0 επιβίωση (%) εδαφική υγρασία (%) >20% 20-14% 14-8% <8% 100 75 50 25 0 επιβίωση (%) Μέγιστο βάθος εισχώρησης ρίζας (μαύρες μπάρες), ισοϋψείς εδαφικής υγρασίας και επιβίωση φυταρίων αντιπροσωπευτικών φυτικών ειδών με την πρόοδο του χρόνου (κόκκινη γραμμή).

ΚΙΝΗΣΕΙΣ ΤΩΝ ΦΥΛΛΩΝ Οδηγούν στην τροποποίηση του ενεργειακού ισοζυγίου του φύλλου Το ενεργειακό ισοζύγιο και περαιτέρω η θερμοκρασία του φύλλου εξαρτάται από την σχέση μεταξύ εισερχόμενης και αποβαλλόμενης ενέργειας: Q >=< Q 1 + Q 2 + Q 3 Q 1 : επανεκπομπή στο περιβάλλον μέσω ακτινοβολίας Q 2 : μεταφορά θερμότητας προς το περιβάλλον Q 3 : απώλειες μέσω διαπνευστικής εξάτμισης του νερού προς τους μεσοκυττάριους χώρους

ΚΙΝΗΣΕΙΣ ΤΩΝ ΦΥΛΛΩΝ Οι κινήσεις έχουν σαν σκοπό τον περιορισμό της εισροής ενέργειας (Q) μέσω του περιορισμού της έκθεσης του φύλλου στις ακτίνες του ήλιου Περιλαμβάνουν παραηλιοτροπικές κινήσεις, αλλαγή της κλίσης του ελάσματος και συστροφή του ελάσματος

ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΙ: ΣΥΧΝΑ ΠΕΡΙΣΣΟΤΕΡΟΙ ΑΠΟ ΟΤΙ ΠΕΡΙΜΕΝΟΥΜΕ

ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΙ: ΣΥΧΝΑ ΠΕΡΙΣΣΟΤΕΡΟΙ ΑΠΟ ΟΤΙ ΠΕΡΙΜΕΝΟΥΜΕ 1 2 4 5 3 1 Ισχυρή εφυμενίδα και επιδερμίδα Αποτροπή απώλειας νερού 3 Περιορισμένο χλωρέγχυμα Εξορθολογισμός φωτοσύνθεσης 2 Εκτεταμένο σκληρέγχυμα Μηχανική ενδυνάμωση, μεταφορά φωτισμού, οικονομία νερού 4 Στόματα σε κρύπτες Περιορισμός απώλειας νερού, άμεση τροφοδοσία κυττάρων με CO 2 6 5 Ύπαρξη τριχών Περιορισμός απώλειας νερού 6 Κυλινδρικό έλασμα Περιορισμός απώλειας νερού

ΔΙΑΚΡΙΝΟΝΤΑΙ ΤΡΕΙΣ ΚΥΡΙΕΣ ΣΤΡΑΤΗΓΙΚΕΣ Θέμα εξετάσεων Ποιες μορφολογικές τροποποιήσεις επιφέρει στα φυτά η υδατική καταπόνηση; (αναφέρατε όλες τις μορφολογικές τροποποιήσεις). Ακολούθως, επιλέξτε μια από αυτές και εξηγήστε πως συμβάλλει στην αντιμετώπιση της καταπόνησης.

ΚΛΕΙΣΙΜΟ ΤΩΝ ΣΤΟΜΑΤΙΩΝ Οδηγεί στην αύξηση των αντιστάσεων στη ροή των υδρατμών προς την ατμόσφαιρα με σκοπό την οικονομία νερού Το κλείσιμο των στοματίων μπορεί να επέλθει παθητικά (μέσω της απώλειας της σπαργής των καταφρακτικών κυττάρων) ή ενεργητικά (μέσω της μεταβολικά εξαρτώμενης εξόδου οσμωτικά ενεργών μορίων από τα καταφρακτικά κύτταρα με τη μεσολάβηση του αμπσισικού οξέος) Το αμπσισικό οξύ μπορεί να προέρχεται από τα φύλλα ή από τις ρίζες μέσω μεταφοράς από τα αγγεία του ξύλου

ΔΙΑΚΡΙΝΟΝΤΑΙ ΤΡΕΙΣ ΚΥΡΙΕΣ ΣΤΡΑΤΗΓΙΚΕΣ Θέμα εξετάσεων α. Για ποιο λόγο τα φυτά που υποφέρουν από υδατική καταπόνηση είναι περισσότερο επιρρεπή στην φωτοπαρεμπόδιση; β. Παρατηρείται μεγαλύτερη ευαισθησία στην φωτοπαρεμπόδιση επίσης υπό συνθήκες χαμηλών θερμοκρασιών; Εάν ναι, οφείλεται στον ίδιο λόγο με παραπάνω (βλ. ερώτημα α.) ή σε διαφορετικό;

ΚΛΕΙΣΙΜΟ ΤΩΝ ΣΤΟΜΑΤΙΩΝ Αποδοτικότητα χρήσης νερού ( WUE ) ( g CO / g H O x 10-2 ) 2 2 4 3 2 1 Φωτοσυνθετικός ρυθμός (Τ) (g CO m -2 2 h -1 ) 3 2 1 400 200 Διαπνευστικός ρυθμός (Τ) (g H O m -2 2 h -1 ) 0 0.4 0.8 1.2 Στοματική αγωγιμότητα ( cm s -1 )

ΛΟΙΠΕΣ ΑΛΛΑΓΕΣ ΤΗΣ ΥΔΡΑΥΛΙΚΗΣ ΑΓΩΓΙΜΟΤΗΤΑΣ Φελοποίηση της υποδερμίδας της ρίζας Δημιουργία εμβολών στα αγγεία του ξύλου

ΕΠΙΔΙΟΡΘΩΣΗ ΕΜΒΟΛΩΝ

ΛΟΙΠΕΣ ΑΛΛΑΓΕΣ ΤΗΣ ΥΔΡΑΥΛΙΚΗΣ ΑΓΩΓΙΜΟΤΗΤΑΣ Φελοποίηση της υποδερμίδας της ρίζας Δημιουργία εμβολών στα αγγεία του ξύλου Αλλαγές στην κατανομή των υδατοπορινών (MIPs) PIPs: σχετίζονται με την διακυτταρική ροή νερού και συνεπώς με την κατανομή του σε επίπεδο φυτού και την υδατική οικονομία TIPs: σχετίζονται με την ενδοκυτταρική κατανομή του νερού και την ικανότητα οσμωρύθμισης

ΕΠΑΓΩΓΗ ΤΟΥ ΜΕΤΑΒΟΛΙΣΜΟΥ CAM Οδηγεί στην αύξηση της αποδοτικότητας χρήσης νερού μέσω της διατήρησης της αφομοίωσης του CO 2 υπό συνθήκες κλειστών στοματίων Απουσία καταπόνησης τα προαιρετικά CAM φυτά εμφανίζουν C 3 μεταβολισμό του άνθρακα

ΤΡΟΠΟΠΟΙΗΣΕΙΣ ΤΟΥ ΜΕΤΑΓΡΑΦΩΜΑΤΟΣ Δράση πρωτεϊνών και ορμονών ως παραγόντων μεταγραφής επί ειδικών ρυθμιστικών ακολουθιών των υπεύθυνων μεταγραφικών παραγόντων των γονιδίωνστόχων Επαγωγή ομάδων γονιδίων βάσει τεσσάρων ρυθμιστικών συστημάτων: δύο ABA-εξαρτώμενα και δύο ABA-ανεξάρτητα σηματοδοτικά μονοπάτια ρύθμισης της έκφρασης γονιδίων ΑΒΑ-εξαρτώμενα: MYC/MYB και AREB/ABF ΑΒΑ-ανεξάρτητα: CBF/DREB και NAC/ZF-HD

ΤΡΟΠΟΠΟΙΗΣΕΙΣ ΤΟΥ ΠΡΩΤΕΩΜΑΤΟΣ Αφορά σε διευθετήσεις που οδηγούν σε αλλαγή της δράσης πρωτεϊνών αλλά και de novo σύνθεση νέων πρωτεϊνικών μορίων απαραίτητων για τη σύνθεση ορισμένων μεταβολιτών ή την επιτέλεση συγκεκριμένων λειτουργιών. Ένζυμα-κλειδιά βασικών μεταβολικών οδών Υδατοπορίνες Ουμπικουϊτίνη/Πρωτεάσες Πρωτεΐνες LEA/αφυδατάσες

ΟΣΜΩΤΙΚΗ ΕΞΙΣΟΡΡΟΠΙΣΗ Ή ΟΣΜΩΡΥΘΜΙΣΗ Αφορά στη μείωση του οσμωτικού δυναμικού των κυττάρων μέσω συσσώρευσης οσμωτικά ενεργών μορίων Η μείωση αυτή του Ψ s δεν πρέπει να συγχέεται με την παθητική μείωση της ίδιας παραμέτρου λόγω αφυδάτωσης. Πρόκειται για μια ενεργητική αύξηση της συγκέντρωσης των οσμωτικά ενεργών μορίων λόγω βιοσύνθεσης ή συσσώρευσης από άλλη πηγή. Το φαινόμενο αυτό επάγεται από υδατική καταπόνηση.

ΟΣΜΩΤΙΚΗ ΕΞΙΣΟΡΡΟΠΙΣΗ Ή ΟΣΜΩΡΥΘΜΙΣΗ Τι επιτυγχάνεται με την οσμωρύθμιση Χαμηλώνει το οσμωτικό δυναμικό (Ψ s ) των κυττάρων Έτσι μειώνεται με τη σειρά του το δυναμικό νερού του κυττάρου (Ψ w ) Η μείωση αυτή έχει ως αποτέλεσμα την διατήρηση της ικανότητας των κυττάρων να προσλάβουν νερό όταν η διαθεσιμότητά του είναι μειωμένη (συνθήκες υπό τις οποίες το δυναμικό νερού του εδάφους είναι επίσης χαμηλό) Τα παραπάνω συμβαίνουν ταυτόχρονα με την διατήρηση μιας ανεκτής πίεσης σπαργής των κυττάρων και την αποτροπή της πλασμόλυσης

ΟΣΜΩΤΙΚΗ ΕΞΙΣΟΡΡΟΠΙΣΗ Ή ΟΣΜΩΡΥΘΜΙΣΗ Ποια μόρια συμμετέχουν στην οσμωρύθμιση; Θα πρέπει να είναι εύκολο να αποκτηθούν από το κύτταρο Θα πρέπει η υψηλή συσσώρευσή τους να μην προκαλεί δυσλειτουργίες στον κυτταρικό μεταβολισμό Θα πρέπει να είναι πολικά μόρια ώστε να είναι ευδιάλυτα στο χυμοτόπιο, να έλκουν μεγάλο αριθμό μορίων νερού και ταυτόχρονα να προστατεύουν τα ευαίσθητα πρωτεϊνικά μόρια του κυτταροπλάσματος από την αλληλεπίδραση με αποσταθεροποιητικά μόρια Συνηθέστερα τέτοια μόρια είναι τα αμινοξέα προλίνη και γλουταμινικό οξύ, βεταΐνες, πολυυδροξυ-αλκοόλες, φρουκτάνες, ο δισακχαρίτης τρεαλόζη, η γλυκόζη και ορισμένοι ολιγοσακχαρίτες

ΟΣΜΩΤΙΚΗ ΕΞΙΣΟΡΡΟΠΙΣΗ Ή ΟΣΜΩΡΥΘΜΙΣΗ Ποια μόρια συμμετέχουν στην οσμωρύθμιση; αμινοξέα πολυυδροξυαλκοόλες CH 2 OH CH 2 OH N H H προλίνη COO HO HO H H C C C C H H OH OH H HO H H C C C C OH H OH OH τεταρτοταγείς ενώσεις αμμωνίου CH 2 OH μαννιτόλη CH 2 OH σορβιτόλη H 3 C OH OH H 3 C H 3 C N + (CH 2 ) n COO - H HO H H OCH 3 H H OH n = 1, βεταΐνη της γλυκίνης H OH n = 2, βεταΐνη της αλανίνης πινιτόλη

ΟΣΜΩΤΙΚΗ ΕΞΙΣΟΡΡΟΠΙΣΗ Ή ΟΣΜΩΡΥΘΜΙΣΗ Πως προστατεύονται οι ευαίσθητοι στόχοι;

ΟΣΜΩΤΙΚΗ ΕΞΙΣΟΡΡΟΠΙΣΗ Ή ΟΣΜΩΡΥΘΜΙΣΗ Ενδοκυτταρικό Περιβάλλον Ψp = + 0,5 MPa Ψs = - 1,5 MPa Ψw = Ψp + Ψs = - 1,0 MPa Εξωτερικό Περιβάλλον Ψwεξ > Ψwκυττ Ψwεξ = 0 MPa (καθαρό νερό) Ενδοκυτταρικό Περιβάλλον είσοδος νερού, αύξηση πίεσης σπαργής, ελαφρά αραίωση των διαλυμένων ουσιών Ψp = + 1,2 MPa Ψs = - 1,2 MPa Ψw = 0 MPa = Ψwεξ πλήρης σπαργή

ΟΣΜΩΤΙΚΗ ΕΞΙΣΟΡΡΟΠΙΣΗ Ή ΟΣΜΩΡΥΘΜΙΣΗ Ενδοκυτταρικό Περιβάλλον Ψp = + 0,5 MPa Ψs = - 1,5 MPa Ψw = Ψp + Ψs = - 1,0 MPa Εξωτερικό Περιβάλλον Ψwεξ < Ψwκυττ Ψw = - 1,8 MPa Ενδοκυτταρικό Περιβάλλον αδυναμία οσμωρύθμισης αφυδάτωση πρωτοπλάστη παθητική αύξηση συγκέντρωσης διαλυμένων ουσιών Ψp = 0 MPa Ψs = - 1,8 MPa Ψw = - 1,8 MPa = Ψwεξ πλασμόλυση

ΟΣΜΩΤΙΚΗ ΕΞΙΣΟΡΡΟΠΙΣΗ Ή ΟΣΜΩΡΥΘΜΙΣΗ Ενδοκυτταρικό Περιβάλλον Ψp = + 0,5 MPa Ψs = - 1,5 MPa Ψw = Ψp + Ψs = - 1,0 MPa Εξωτερικό Περιβάλλον Ψwεξ < Ψwκυττ δυνατότητα οσμωρύθμισης βιοσύνθεση συμβατών οσμωλυτών, ενεργητική αύξηση συγκέντρωσης διαλυμένων ουσιών Ψw = - 1,8 MPa Ενδοκυτταρικό Περιβάλλον Ψp = + 0, 1 MPa Ψs = - 1,9 MPa Ψw = - 1,8 MPa = Ψwεξ ενεργητική συγκέντρωση διαλυμένων ουσιών (ιόντων) οσμωρύθμιση

ΔΙΑΚΡΙΝΟΝΤΑΙ ΤΡΕΙΣ ΚΥΡΙΕΣ ΣΤΡΑΤΗΓΙΚΕΣ Θέμα εξετάσεων α. Η υδατική καταπόνηση επιφέρει τόσο μορφολογικές όσο και φυσιολογικές τροποποιήσεις. Αναφέρατε τρεις τροποποιήσεις από κάθε κατηγορία. β. Πως λειτουργεί ο μηχανισμός της οσμωτικής εξισορρόπησης ή οσμωρύθμισης; γ. Έχει μεταβολικό κόστος η ενεργοποίηση αυτού του μηχανισμού και γιατί;

ΔΙΑΚΡΙΝΟΝΤΑΙ ΤΡΕΙΣ ΚΥΡΙΕΣ ΣΤΡΑΤΗΓΙΚΕΣ Η στρατηγική της διαφυγής Επιλέγεται από ετήσιες ή εφήμερες μορφές ζωής. Τα φυτά αυτά ολοκληρώνουν τον βιολογικό τους κύκλο μέσα στα στενά όρια της ευνοϊκής περιόδου όπου υπάρχει επάρκεια νερού. Στη διάρκεια της δυσμενούς περιόδου απαντούν σε ληθαργικές μορφές (π.χ. σπέρματα). Χαρακτηριστικά φυτά που επιλέγουν τη στρατηγική της διαφυγής είναι ο ασφόδελος και ορισμένοι θάμνοι όπως τα είδη Euphorbia της ελληνικής χλωρίδας τα οποία αποβάλλουν τα φύλλα τους κατά τη διάρκεια της δυσμενούς περιόδου.

ΔΙΑΚΡΙΝΟΝΤΑΙ ΤΡΕΙΣ ΚΥΡΙΕΣ ΣΤΡΑΤΗΓΙΚΕΣ Η στρατηγική της αποφυγής Επιλέγεται από ετήσιες ή πολυετείς μορφές ζωής. Τα φυτά της κατηγορίας αυτής, παρουσία υδατικής καταπόνησης, διατηρούν το δυναμικό νερού των κυττάρων τους σε σχετικά υψηλά επίπεδα. Επομένως τα κύτταρα των ιστών τους δεν έχουν την εμπειρία της αφυδάτωσης, έναντι της οποίας παρουσιάζονται σχετικά ευαίσθητα. Χαρακτηριστικά φυτά που επιλέγουν τη στρατηγική της διαφυγής είναι τα φρύγανα και τα αείφυλλα σκληρόφυλλα είδη της μεσογειακής βλάστησης.

ΔΙΑΚΡΙΝΟΝΤΑΙ ΤΡΕΙΣ ΚΥΡΙΕΣ ΣΤΡΑΤΗΓΙΚΕΣ Η αποφυγή μέσω οικονομίας νερού Τα φυτά αυτά διαθέτουν την ικανότητα να περιορίζουν τις διαπνευστικές απώλειες, διατηρώντας ταυτόχρονα την ικανότητα αφομοίωσης CO 2 (υψηλές τιμές WUE). Δίδεται προτεραιότητα στην εξοικονόμηση και διαφύλαξη των λιγοστών αποθεμάτων νερού. Στη διάρκεια της δυσμενούς περιόδου τα κύτταρά τους διατηρούν υψηλό δυναμικό νερού. Χαρακτηριστικό παράδειγμα αποτελούν τα φυτά CΑΜ.

ΔΙΑΚΡΙΝΟΝΤΑΙ ΤΡΕΙΣ ΚΥΡΙΕΣ ΣΤΡΑΤΗΓΙΚΕΣ Η αποφυγή μέσω κατανάλωσης νερού i. Δυνατότητα επίτευξης χαμηλών δυναμικού νερού στη ρίζα, ούτως ώστε να δίδεται η δυνατότητα άντλησης νερού από το έδαφος με ταχείς ρυθμούς. ii. Αυξάνεται ο λόγος υπόγειο/υπέργειο τμήμα. Σε ορισμένα φρεατόφυτα το ριζικό τους σύστημα εισχωρεί σε μεγάλα βάθη, προσεγγίζοντας τον υδροφόρο ορίζοντα. iii. Αυξάνεται η αγωγιμότητα στη μεταφορά νερού. iv. Δυνατότητα απορρόφησης νερού από ορισμένα υπέργεια όργανα (φύλλα, βλαστούς, εναέριες ρίζες επιφύτων).

ΔΙΑΚΡΙΝΟΝΤΑΙ ΤΡΕΙΣ ΚΥΡΙΕΣ ΣΤΡΑΤΗΓΙΚΕΣ Η στρατηγική της αποφυγής είναι πολύ δημοφιλής στο μεσογειακό οικοσύστημα Στο μεσογειακό οικοσύστημα επικρατούν οι αείφυλλοι σκληρόφυλλοι θάμνοι και δένδρα. Χαρακτηριστικά των φύλλων τους αναφορικά με την αντιμετώπιση της ξηρασίας: Μειωμένος λόγος επιφάνειας / όγκο Μεγάλη συμμετοχή σκληρεγχυματικών ιστών Επιφανειακούς προστατευτικούς ιστούς και δομές Ολιγάριθμα στομάτια Μεσημβρινή καταστολή της φωτοσύνθεσης

ΔΙΑΚΡΙΝΟΝΤΑΙ ΤΡΕΙΣ ΚΥΡΙΕΣ ΣΤΡΑΤΗΓΙΚΕΣ Η στρατηγική της αποφυγής είναι πολύ δημοφιλής στο μεσογειακό οικοσύστημα Στο μεσογειακό οικοσύστημα απαντούν φρύγανα (ημιφυλλοβόλοι μαλακόφυλλοι θάμνοι). Χαρακτηριστικά των φύλλων τους αναφορικά με την αντιμετώπιση της ξηρασίας: Πυκνό στρώμα τριχώματος (ιδιαίτερα σε νεαρά φύλλα) Μερική φυλλόπτωση στο τέλος της υγρής περιόδου Εποχικό διμορφισμό των φύλλων Ύπαρξη αδένων με αιθέρια έλαια

ΔΙΑΚΡΙΝΟΝΤΑΙ ΤΡΕΙΣ ΚΥΡΙΕΣ ΣΤΡΑΤΗΓΙΚΕΣ Η στρατηγική της ανθεκτικότητας Τα φυτά τα οποία χαρακτηρίζονται από τη στρατηγική αυτή, διαθέτουν την ικανότητα να διατηρούν στοιχειώδη μεταβολική δραστηριότητα ακόμη και αν το δυναμικό νερού του κυτταροπλάσματος πέσει σε πολύ χαμηλά επίπεδα. Ορισμένα από αυτά, σε συνθήκες παρατεταμένης και έντονης αφυδάτωσης μεταβαίνουν στην λεγόμενη κατάσταση αναβίωσης η οποία χαρακτηρίζεται από συνθήκες σχεδόν πλήρους αφυδάτωσης των κυττάρων.

ΔΙΑΚΡΙΝΟΝΤΑΙ ΤΡΕΙΣ ΚΥΡΙΕΣ ΣΤΡΑΤΗΓΙΚΕΣ Τα φυτά της αναβίωσης Στη κατηγορία αυτή ανήκουν κυρίως ποικιλοϋδρικοί οργανισμοί, των οποίων τα κύτταρα επιβιώνουν για παρατεταμένα χρονικά διαστήματα, παρόλο ότι το σχετικό περιεχόμενο σε νερό πέφτει σε πολύ χαμηλά επίπεδα (συνήθως βρίσκεται σε ισορροπία με το δυναμικό νερού της ατμόσφαιρας). Περιλαμβάνουν μονοκύτταρους φωτοσυνθετικούς οργανισμούς, λειχήνες και ανώτερα φυτά όπως ορισμένα είδη Ramonda και Haberlea της οικογένειας Gesneriaceae (ενδημικά της Βαλκανικής χερσονήσου), καθώς και τα λεγόμενα φυτά αναβίωσης, είδη των οικογενειών Myrothamnaceae, Scrophulariaceae, Lamiaceae, Cyperaceae, Poaceae, Liliaceae και Velloziaceae

ΔΙΑΚΡΙΝΟΝΤΑΙ ΤΡΕΙΣ ΚΥΡΙΕΣ ΣΤΡΑΤΗΓΙΚΕΣ Τα φυτά της αναβίωσης Κοινό χαρακτηριστικό των ειδών αυτών αποτελεί η ικανότητα επιβίωσης των κυττάρων τους σε συνθήκες σχεδόν πλήρους αφυδάτωσης, η οποία επέρχεται με τη μετάβαση στη λεγόμενη κατάσταση αναβίωσης. Κρίσιμο βήμα για τη μετάβαση αυτή αποτελεί η σύνθεση ορισμένων μορίων υδατανθράκων (όπως η ραφινόζη και η τρεαλόζη), τα οποία προσφέρουν προστασία στα φωσφορολιπίδια των μεμβρανών.

ΣΤΡΑΤΗΓΙΚΕΣ: ΣΥΧΝΑ ΠΕΡΙΣΣΟΤΕΡΕΣ ΑΠΟ ΜΙΑ!

ΣΤΡΑΤΗΓΙΚΕΣ: ΣΥΧΝΑ ΠΕΡΙΣΣΟΤΕΡΕΣ ΑΠΟ ΜΙΑ!