رشد و عملکرد گیاهان زراعی تابعی از کلیه عوامل محیطی و اثرات متقابل آنها می باشد، این عوامل شامل عوامل آب و هوایی (بارندگی، دما، رطوبت، نور و باد)، رطوبت خاک، مواد غذایی و

تنش سرما در گیاهان

 

 

مقدمه

رشد و عملکرد گیاهان زراعی تابعی از کلیه عوامل محیطی و اثرات متقابل آنها می باشد، این عوامل شامل عوامل آب و هوایی (بارندگی، دما، رطوبت، نور و باد)، رطوبت خاک، مواد غذایی و گازهای می باشند که بسته به مقدار آنها در محیط، رشد و نمو گیاه را افزایش یا کاهش می دهند. علاوه بر این کلیه عوامل بر هم زنندة تعادل آبی در سلول نظیر انجماد، خشکی و شوری نقش مهمی در توزیع جغرافیایی گیاهان دارند. در موجودات زنده، تنش به معنی انحراف معنی دار از شرایط اتپیم برای زندگی تعریف می شود. از نظر لویت، هر عامل محیطی که باعث ایجاد صدمه یا خسارت در موجود زنده شود تنش بیولوژیکی نام دارد.

وی معتقد بود در موجودات زنده، تنش در ابتدا ممکن است قابل برگشت (الاستیک) باشد ولی با گذشت زمان طولی نمی کشد که به صورت دائمی درمی آید. اگر یک تغییر قابل برگشت در مدت زمان کافی در یک گیاه ادامه یابد ممکن است باعث تغییر و اختلال در فرآیندهای فیزیولوژیک و متابولیک و در نتیجه موجب آسیب گیاه و ایجاد تغییرات غیر قابل برگشت شود (پلاستیک). در هر صورت واکنش گیاه بسته به مقدار یا غلظت نامناسب و مدت زمان قرار گرفتن در معرض تنش متفاوت است.

لویت تنش های محیطی را به دو دسته تنش های زیستی و تنش های غیر زیستی تقسیم نمود. تنش های زیستی شامل حملة آفات و بیماری ها به گیاهان و رقابت با علف های هرز می شود. تنش های غیر زیستی مشتمل بر تنش های مربوط به آسیب های مکانیکی، ناهنجاری، اختلالات ناشی از کمی و زیادی حضور تنظیم کننده های رشد در گیاه و کاربرد علف کش ها، مشکلات ناشی از امواج الکترومغناطیسی و تنش های مرتبط با آب، خاک و دما می باشد. اثرات منفی دما بر گیاهان به عنوان مشکلی جدی مطرح است «که موضوع بحث مورد نظر ما می باشد».

 

 

فهرست مطالب

 

عنوان صفحه

فصل 1: تنش سرما

مقدمه......................................................................................................................... 2

تنش های محیطی و نیاز به افزایش تولیدات گیاهی........................................................... 3

گسترش تنش سرمایی................................................................................................... 4

محدودة دمای بهینه و وقوع تنش سرما............................................................................. 4

طبقه بندی گیاهان بر اساس واکنش آنها به دماهای پایین................................................... 5

اثرات سوء تنش سرما................................................................................................... 6

1- خسارت مستقیم...................................................................................................... 6

2- خسارت غیر مستقیم................................................................................................. 7

اثرات سرما بر فرآیندهای مختلف گیاهی......................................................................... 8

الف) اثرات تنش سرما در سطح سلولی........................................................................... 8

ب) اثر تنش سرما روی فعالیت های فیزیولوژیک گیاه....................................................... 9

ب.آ) اختلال در فتوسنتز.............................................................................................. 10

ب.2) اختلال در تنفس............................................................................................... 10

ب.3) خسارت های بیوشیمیایی.................................................................................... 11

ب.3-1) اختلال در فعالیت آنزیم ها............................................................................. 11

ب-3-2) اختلال در سنتز ATP ................................................................................. 12

ب-3-3) خسارت های بیوشیمیایی ناشی از تشکیل سموم در فرآیندهای فیزولوژیک گیاه .. 12

ب-3-4) خسارت های ناشی از شکسته شدن پروتئین ها................................................. 13

ج) تنش سرما و فرآیندهای مختلف رشد....................................................................... 13

ج-1) جوانه زنی ....................................................................................................... 13

ج-2) اثر بر فرآیندهای مرحلة رویشی گیاه..................................................................... 15

ج-3) اثر بر فرآیندهای مرحلة زایشی گیاه...................................................................... 16

ج-4) عملکرد و تنش سرما.......................................................................................... 17

فصل2: فیزیولوژی مقاومت به تنش سرما

مقاومت در سطح سلول و فرآیندهای فیزیولوژیک آن..................................................... 20

سازوکار مقاومت گیاهان مختلف به سرما در مراحل مختلف رشد ................................... 21

 

 

فصل 3: تنش یخ زدگی

مقدمه....................................................................................................................... 24

پدیده یخ زدن............................................................................................................ 25

منابع تشکیل هسته های یخ........................................................................................... 26

یخ زدگی برون سلولی................................................................................................ 27

یخ زدگی درون سلولی .............................................................................................. 28

اثرات یخ زدگی بر بافت های گیاهی............................................................................ 29

الف- آب کشیدگی یا خشکیدگی............................................................................... 31

ب- خفگی ناشی از یخ.............................................................................................. 32

ج- یخ زدگی خاک.................................................................................................. 32

د- تخریب فیزیکی..................................................................................................... 33

ه- توسعه بیماری ها.................................................................................................... 34

و- کمبود مواد غذایی................................................................................................. 35

عوامل مؤثر در آسیب های ناشی از یخ زدگی................................................................ 35

فصل 4: مقاومت به یخ زدگی

مقدمه ...................................................................................................................... 37

مواد درون سلولی و فرآیند یخ زدگی سلول................................................................... 37

عوامل مؤثر در مقاومت به یخ زدگی گیاهان................................................................... 39

سازوکارهای مقاومت به یخ زدگی .............................................................................. 40

سازوکار اجتناب از تنش............................................................................................. 41

فصل 5: بهنژادی گیاهان برای مقاومت به سرما

اساس ژنتیکی تحمل به سرما........................................................................................ 45

تنوع قابل توارث ....................................................................................................... 47

روش های اصلاحی ................................................................................................... 51

فصل 6: اصلاح برای تحمل به یخ زدگی

اصلاح برای مقاومت به یخ زدگی از طریق غربال کردن در خارج از محدوده ی فنوتیپ های مشاهده شده در داخل ژنوم های موجود در گیاهان زراعی........... 56

فصل7: روش های نو در اصلاح برای مقاومت به دماهای پایین

چشم انداز ایجاد گیاهان مقاوم به تنش سرما و یخ زدگی با استفاده از روش های نو.......... 58

کشت آزمایشگاهی و کاربرد آن در انتخاب مقاوم به سرما .............................................. 59

القاء موتاسیون........................................................................................................... 61

استفاده از ژن های مسؤول پاسخ به سرما برای اصلاح گیاهان متحمل به یخ زدگی ............. 62

مهندسی تحمل به یخ زدگی به کمک روش های DNA نوترکیب.................................. 63

چشم اندازهای آینده.................................................................................................. 65

فصل 8: مقابله با سرما و یخ زدگی گیاهان

مقدمه....................................................................................................................... 69

الف- روش های کوتاه مدت....................................................................................... 70

الف-1) روش های افزایش گرما................................................................................... 71

الف-1-1) بخاری ها.................................................................................................. 71

الف-1-2) روش غرقاب کردن خاک........................................................................... 71

الف-1-3) آبیاری بارانی............................................................................................. 72

الف-1-4) انواع سیستم های آب فشان.......................................................................... 73

الف-1-5) ماشین های مولد باد.................................................................................... 74

الف-1-6) دستگاه های مولد مه................................................................................... 75

الف-1-7) بال گردها................................................................................................. 76

روش های بلند مدت (غیر فعال) حفاظت گیاهان در برابر تنش سرما و یخ زدگی................. 76

انتخاب مکان مناسب.................................................................................................. 76

انتخاب محصول......................................................................................................... 78

میزان رطوبت خاک.................................................................................................... 78

پوشش زمین.............................................................................................................. 78

انتخاب خاک مناسب................................................................................................. 79

شاخص های بقای مزرعه ای پاییزه بر اساس برآورد انجام شده از ارقام و نژادهای تطابق یافته به حداقل دما برای بقاء.................81

برخی از وسایل: سنجش صدمه دماهای پایین در گیاهان..................................................82