Загартовування рослин. Морозостійкість - Не завжди властивість рослин. Вона залежить від фізіологічного стану рослин і умов зовнішнього середовища. Рослини, вирощені при відносно низьких позитивних температурах, більш стійкі, ніж вирощені при відносно високих осінніх температурах. Властивість морозостійкості формується в процесі онтогенезу рослини під впливом певних умов середовища відповідно до генотипом рослини, пов'язане з різким зниженням темпів зростання, переходом рослини в стан спокою.
Життєвий цикл розвитку озимих, дворучок, дворічних і багаторічних рослин контролюється сезонним ритмом світлового і температурного періодів. На відміну від ярих однорічних рослин вони починають готуватися до перенесення несприятливих зимових умов з моменту зупинки зростання і потім протягом осені під час наступу знижених температур. Підвищення морозостійкості рослин тісно пов'язане з загартовуванням - поступової підготовкою рослин до впливу низьких зимових температур.
Загартовування - це оборотна фізіологічна стійкість до несприятливих впливів середовища. Здатністю до загартовування володіють не всі рослини. Рослини південного походження не здатні переносити морози. Здатність до загартовування у деревних і зимуючих трав'янистих рослин північних широт, які переживають значне зниження температури в зимовий період, в період літньої вегетації відсутня і проявляється тільки під час настання осінніх знижених температур якщо рослина до цього часу пройшло необхідний цикл розвитку. Процес загартування приурочений лише до певних етапах розвитку рослин. Для придбання здатності до загартовування рослини повинні закінчити процеси росту.
Різні органи рослин мають неоднакову здатність до загартовування, наприклад, листя листопадних дерев яблуня, груша, вишня не володіють здатністю до загартовування квіткові бруньки гартуються гірше, ніж листові. У вегетуючих рослин легко вимерзають ростуть і не закінчили зростання органи.
Витривалість рослин до низьких температур в цей період незначна. Ефект загартовування може не проявитися, якщо з яких-небудь причин посуха, пізній посів, посадки та ін. Сталася затримка розвитку рослин. Так, якщо протягом літа у плодових рослин процеси росту через літню посуху не встигли закінчитися, то взимку це може привести до загибелі рослин. Справа в тому, що посуха, припиняючи зростання влітку, не дозволяє рослинам завершити його до осені.
Одночасно при загартуванню має відбутися відтік різних речовин з надземних органів в підземні зимуючі кореневі системи, кореневища, цибулини, бульби. З цієї ж причини загартування трав'янистих і деревних рослин погіршує надлишкове азотне живлення, подовжує період зростання до пізньої осені, в результаті рослини не здатні пройти процеси загартовування і гинуть навіть при невеликих морозах. Ярові злаки при озимому посіві в порівнянні з озимими зростають при більш знижених позитивних температурах, в осінній період майже не знижують темпів зростання і не здатні до загартовування. Велику роль в загартуванні грають умови зовнішнього середовища.
Так, на озимих культурах переконливо показана необхідність світла для процесу загартовування. Скорочення фотоперіоду служить для рослин сигналом до припинення росту і стимулом для накопичення інгібіторів в рослинах. Ймовірно, з цих процесів починається формування морозостійкості у рослин. Рослини, вирощені при неналежному фотоперіоде, не встигають завершити річний ріст і не здатні до загартовування.
Встановлено, що довгий день сприяє утворенню в листках чорної смородини фітогормонів стимуляторів росту, а короткий - накопичення інгібіторів. У природних умовах до загартовування здатний лише організм в цілому, при обов'язковій наявності кореневої системи. Мабуть, в коренях виробляються речовини, що підвищують стійкість рослини до морозу. Фази загартовування. За І. І. Туманову 1979. процес загартовування рослин вимагає певного комплексу зовнішніх умов і проходить у дві фази, яким передують уповільнення зростання і перехід рослин в стан спокою.
Тому обробка рослин озимої пшениці, люцерни та інших культур в цей період інгібіторами росту наприклад, хлор-холінхлорид - ССС або трііодбензойной кислотою підвищує стійкість рослин до низьких температур. Перша фаза загартовування проходить на світлі і при низьких позитивних температурах в нічний час вдень близько 10 ° С, вночі близько 2 С. зупиняють ріст, і помірної вологості грунту.
Озимі злаки проходять першу фазу на світлі при середньодобовій температурі 0,5-2 С за 6-9 днів, деревні - за 30 днів. У цю фазу триває подальше уповільнення і навіть відбувається повна зупинка ростових процесів. Світло в цій фазі необхідний не тільки для фотосинтезу, а й для підтримки ультраструктур клітини.
У природних умовах оптимальний термін першої фази загартовування озимих злаків до двох тижнів. За цей час кількість цукрів в рослинах зростає до 70 на суху масу або до 22 на сиру масу, т. Е. Близько змістом Сахаров в коренеплодах кращих сортів цукрових буряків. Рослини озимої пшениці можна загартувати і в темноті при 2 С, якщо їх коріння або вузли кущіння занурити в розчин сахарози.
Такі рослини витримують морози до -20 С І. І. Туманов, 1979. Накопичуються в процесі загартовування цукру локалізуються в клітинному соку, цитоплазмі, клітинних органелах, особливо в хлоропластах. При загартовуванні рослин високоморозоустойчівого сорти озимої пшениці при температурі, близькій до О С, кількість Сахаров в хлоропластах листя збільшувалося в 2,5 рази, завдяки чому хлоропласти продовжували функціонувати.
Підвищення вмісту цукрів в хлоропластах корелює з морозостійкістю рослин. У хлоропластах містяться ті ж форми цукрів, що і в листі фруктоза, глюкоза, сахароза, олигосахара Т. І. Трунова, 1970. Є дані, що при накопиченні цукрів процес фотофосфорилування триває навіть при негативних температурах. Більш морозостійкі види і сорти рослин краще накопичують цукор саме при поєднанні низької температури і помірної вологості грунту. Справа в тому, що в першій фазі загартовування відбувається зменшення вмісту вільної води, а зайва вологість ґрунту при дощової осені ускладнює цей процес, підвищується ймовірність в подальшому утворення внутрішньоклітинного льоду і загибелі рослин.
Метаболічні зміни, що спостерігаються під час першої фази, можуть бути викликані зміною гормонального і енергетичного балансів, що визначає синтез і активацію специфічних ферментів, властивості клітинних мембран загартованих тканин. Накопичується в тканинах абсцизовая кислота збільшує проникність мембран для води, водоотдачу клітин.
До кінця першої фази загартовування все зимуючі рослини переходять в стан спокою. Однак процеси загартування, перебудови процесів обміну речовин тривають. Друга фаза загартовування не вимагає світла і починається відразу ж після першої фази при температурі трохи нижче Про С. Для трав'янистих рослин вона може протікати і під снігом. Триває вона близько двох тижнів при поступовому зниженні температури до -10 20 С і нижче зі швидкістю 2-3 С на добу, що призводить до часткової втрати води клітинами, звільнення клітин тканин від надмірного вмісту води або вітрифікації переходу води в склоподібний стан. Явище вітрифікації води в рослинних клітинах настає при різкому охолодженні нижче -20 С. стеклообразного рослинна тканина довго зберігає свою життєздатність.
При поступовому зниженні температури в межклеточніках утворюється лід і починають функціонувати механізми, що оберігають підготовлені в першій фазі загартовування рослини від надмірного зневоднення.
Нагромаджені в першій фазі загартовування цукру змінюють стійкість біоколлоідамі цитоплазми до низьких температур, зростає відносна кількість колоїдно-зв'язаної води. Друга фаза забезпечує відтік з цитозолю клітин майже всієї води, яка може замерзнути при мінусовій температурі. При критичних температурах відтік води з клітин значно погіршується, з'являється багато переохолодженої води, яка потім замерзає всередині протопласта і може привести до загибелі клітин.
Отже, чим менше морозостійко рослина, тим повільніше повинна протікати друга фаза загартовування. Чинними факторами другої фази загартовування являют- ся зневоднення, що викликає зближення молекул в цитоплазмі, в'язкість якого відповідно збільшується низька температура, яка зменшує теплове рух молекул в протопласті. В результаті в другій фазі загартовування відбувається перебудова білків цитоплазми, накопичуються низькомолекулярні водорозчинні білки, більш стійкі до зневоднення, синтезуються специфічні білки.
Очевидно, при таких умовах відбувається швидке зміщення структурних частинок по відношенню один до одного, що призводить до руйнування субмикроскопической структури протопласта І. І. Туманов. Цитоплазма загартованих рослин більш стійка до механічного тиску. Тому важливо наявність у молекул білків сульфгідрильних та інших гідрофільних угруповань, які сприяють утриманню води, перешкоджають занадто сильного зближення молекул білка.
Однак не всі рослини здатні до загартовування.
Теплолюбні рослини бавовник, рис, баштанні культури при тривалому перебуванні при температурах трохи вище О С не тільки не стають стійкими, але ще сильніше пошкоджуються або навіть гинуть, тому що в них накопичуються отруйні речовини, які посилюють згубну дію на рослини низьких температур.
Всі теми даного розділу:
Межі пристосування і стійкості
Межі пристосування і стійкості. У природних для виду природних умовах зростання або обробітку рослини в процесі свого росту і розвитку часто відчувають вплив неблагопр
Захисні можливості рослин
Захисні можливості рослин. У несприятливих природних умовах стійкість і продуктивність рослин визначаються поруч ознак, властивостей і захисно-пристосувальних реакцій. Різні види
Фізіолого-біохімічні зміни у теплолюбних рослин при знижених позитивних температурах
Фізіолого-біохімічні зміни у теплолюбних рослин при знижених позитивних температурах. Пошкодження рослин холодом супроводжується втратою ними тургору і зміною забарвлення з-з
Пристосування рослин до низьких позитивних температур
Пристосування рослин до низьких позитивних температур. У рослин більш холодостійких зазначені порушення виражені значно слабше і не супроводжуються загибеллю рослини табл. 1. Стійко
Способи підвищення холодостійкості деяких рослин
Способи підвищення холодостійкості деяких рослин. Холодостойкость деяких теплолюбних рослин можна підвищити загартовуванням проростає насіння і розсади, яке стимулює захисно-ін
Замерзання рослинних клітин і тканин і що відбуваються при цьому процеси
Замерзання рослинних клітин і тканин і що відбуваються при цьому процеси. Здатність рослин переносити негативні температури визначається спадковою основою даного виду рослин,
Умови і причини вимерзання рослин
Умови і причини вимерзання рослин. Утворений при повільному промерзанні в межклеточніках і клітинних стінках лід відтягує воду з клітин клітинний сік стає концентрованим, і
Оборотність процесів загартовування
Оборотність процесів загартовування. У період проходження фаз загартовування формується морозостійкість рослин. Морозостійкість являє собою процес, а не постійне властивість расті
Способи підвищення морозостійкості
Способи підвищення морозостійкості. Основа вирішення цього завдання - селекція морозостійких сортів рослин, добре адаптуються до кліматичних умов даного регіону. Слід ще раз відзначить
Методи вивчення морозостійкості рослин
Методи вивчення морозостійкості рослин. І. І. Тумановим з співробітниками запропоновані лабораторні методи прискореного визначення морозостійкості різних культурних рослин. випробовувані расті
Зимостійкість як стійкість до комплексу несприятливих факторів перезимівлі
Зимостійкість як стійкість до комплексу несприятливих факторів перезимівлі. Безпосереднє дію морозу на клітини - не єдина небезпека, яка загрожує багаторічних трав'янистих і деревних
Фізіологічні аспекти яровизації
Фізіологічні аспекти яровизації. Вивчення фізіологічних реакцій, що лежать в основі яровизації, проводилося на відносно невеликому числі видів, і наші знання з даного питання базуються гла
діагностика жаростійкості
Діагностика жаростійкості. Фізіологічна стійкість рослин до перегріву обумовлюється особливими фізико-хімічними властивостями протоплазми і здатністю знешкоджувати накопичуються в
Спільна дія нестачі вологи і високої температури на рослину
Спільна дія нестачі вологи і високої температури на рослину. Засуха викликає в першу чергу порушення водного режиму рослин, які потім відображаються і на інших його фізіологічні
Особливості водообміну у Ксерофіти і мезофитов
Особливості водообміну у Ксерофіти і мезофитов. Посухостійкість обумовлена генетично визначеною пристосованістю рослин до умов місця проживання, а також адаптацією до нестачі води.
Вплив на рослини нестачі вологи
Вплив на рослини нестачі вологи. Нестача води в тканинах рослин виникає в результаті перевищення її витрати на транспірацію перед надходженням з грунту. Це часто спостерігається в жарку
Фізіологічні особливості посухостійкості сільськогосподарських рослин
Фізіологічні особливості посухостійкості сільськогосподарських рослин. Посухостійкість сільськогосподарських рослин - це комплексний ознака, пов'язаний з рядом їх фізіологічних
Передпосівне підвищення жаро- та посухостійкості
Передпосівне підвищення жаро- та посухостійкості. І. В. Мічурін, намагаючись отримати посухостійкі сорти плодових, вирощував рослини в умовах недостатнього водопостачання. Рослини, пере
Підвищення посухостійкості культурних рослин
Підвищення посухостійкості культурних рослин. На посухостійкість впливають добрива калійні і фосфорні підвищують її, азотні, особливо в великих дозах знижують. посухостійкість ряду
Зрошення як радикальний засіб боротьби з посухою
Зрошення як радикальний засіб боротьби з посухою. Найбільш ефективним способом боротьби з посухою в аридних регіонах є зрошення. Воно ефективно і в районах, де опадів випадає досить,
Про природу пристосувальних реакцій до нестачі води у разнихгрупп рослин
Про природу пристосувальних реакцій до нестачі води у разнихгрупп рослин. Транспірірующей органи - листя - відрізняються значною пластичністю в залежності від умов зростання в їх стр
КРИТИЧНІ ПЕРІОДИ У водообміну РІЗНИХ РОСЛИН
КРИТИЧНІ ПЕРІОДИ У водообміну РІЗНИХ РОСЛИН. В онтогенезі рослини неоднаково чутливі до нестачі води. Дуже чутливі рослини до нестачі води в періоди найбільшого зростання конкр