Okoljski dejavniki za rast in razvoj Flashcards
Predstavi vpliv temperature na cvetenje
Vernalizacija je proces pri katerem rastlina potrebuje določen čas izpostavitvi nizkim temperaturam, da kasneje zacveti.
Termoperiodizem je proces kjer rastline za navadni razvoj potrebujejo izmenjavo toplih in hladnih obdobji v dnevu.
Fotoperiodizem je odziv rastline na dolžino dneva in noči, ki je pogosto moduliran s temperaturo. Fotoreceptorji in termoreceptorji sodelujejo pri uravnavanju cvetenja. CO gen je ključni regulator fotoperiodizma, katerega aktivnost je regulirana tudi s temperaturo. CO spodbuja izražanje FT(flowering locus T), ki je ključni promotor cvetenja.
Ekstremne temperature, bodisi nizke ali visoke, lahko zavirajo cvetenje ali poškodujejo cvetove.
NIzke temperature pogosto zavirajo sintezo giberilinov, medtem ko jo visoke temperature povečujejo. GIberilini sodelujejo pri spodbujanju cvetenja pri mnogih rastlinah. Visoke koncentracije ABA lahko zavirajo cvetenje v pogojih temperaturnega stres.
Predstavi vpliv temperature na kalitev
Stratifikacijaje prekinitev dormance semen z obdobjem mraza. Nekatera semena brez tretiranja z mrazom sploh ne kalijo.
Temperatura vpliva na ravnotežje med hormoni, kot so giberilini(spodbujajo kalitev) in ABA (zavira kalitev). OBtimalne temperature spodbujajo sintezo giberilinov in zavirajo ABA.
Fitokrom-lastnosti, aktivnost, kemijska zgradba, sinteza, vpliv na morfogenezo, biološka vloga
Receptor, ki igra ključno vlogo pri fotomorfogenezi. Gre za proteinsko barvilo, ki je iz dveh podenot. Vsako od podenot sestavlja proteinski del molekul(apoprotein), na katerega je vezan kromofor-del, ki absorbira svetlobo. Kromofor je barvilo fitokrpmbilin- Linearni tetrapirol kovalentno vezan na protein preko cisteinskega ostanka. Pr-cis izomera in pfr-trans izomera. Apoprotein deluje kot kinaza, ki proži signalne kaskade.
-absorbira rdečo in dolgovalovno rdečo svetlobo, deloma pa tudi modro in UV.
-ima ključno vlogo pri fotomorfogenezah
-ima dve obliki, ki sta foto-reverzibilni- z absorbcijo svetlobe se spreminjata v ena v drugo:
*Pr-oblika- absorbira rdečo svetlobo(650-680nm)->neaktivna
*Pfr-oblika-absorbira dolgovalovno rdečo svetlobo(710-740nm)->aktivna
-Biosinteza poteka v citoplazmi in v plastidih. Apoprotein se sintetizira v citoplazmi na ribosomih in nato posttranslacijsko modificira. Fitokromonil se sintetizira iz hema v plastidih in nato prenese v citoplazmo, kjer se veže na apoprotein.
-Največ fitokroma je v delih rastline, ki se močno odzivajo na svetlobo(apikalni meristem, epikotil, korenina)
- Odsotnost svetlobe izzove močne spremembe v načinu rasti rastlin-ETIOLACIJA- odsotnost zelene barve, zmanjšana listna površina, rast v višino, vsebujejo etioplaste iz katerih se na svetlobi razvijajo kloroplasti.
-Fitokrom regulira etiolacijo in de-etiolacijo, regulira kalitve foro-dormantnih semen, regulira cirkadiane ritme, omogoča adaptacijo na različne svetlobne razmere(senčna morfologija rastlin- velik list, elongacija stebel, sončni in senčni listi)
-Občutljivi so na razmere med R in FR svetlobo, kar jim omogoča zaznavanje dnevne dolžine in sence- uravnavajo fotomorfogenezo. Uravnavajo cvetenje pri rastlinah, občutljivih na dnevno dolžino(kratek dan in dolg dan). Spodbujajo tudi diferenciacijo protoplastov v kloroplaste
-Fotomorfogenza: na soncu je visoko razmerjeR/FR- rdeča svetloba aktivira fitokrom, ki potuje v jedro, kjer se veže na PIF(phytocrome interacting factors) in na ta način zavira rast. V senci pa je razmerje R/RF nizko, tam se fitokrom ne aktivira in ni vezave na PIF. Transkripcija genov se poveča in rastlina pospešeno raste.
-Rastline preko fitokroma odgovarjajo na svetlobe različnih jakosti- trije tipi odgovorov:
*Zelo malo svetlobe: reakcije niso fotoreverzibilne, npr. simulacija rasti koleoptile ovsa v temi, kalitev navadnega repnjakovca
-Malo svetobe: reverzibilne reakcije-večina reakcij- etiolacij-deetioloacija, regulacija gibanja listov, kalitev solate
-Veliko svetlobe: reakcija ni fotoreverzibilna, potrebno je kontinuirano osvetljevanje- sinteza antocianinov, indukcija cvetenja, lahko tudi de-etiolacija
Predstavi fotoreceptorski pigment za modro svetlobo kriptokrom. Kaj regulira?
Kriptokrom je flavoprotein, iz apoproteina,ki je povezan z dvema kromoforskima skupinama- FAD in pterin. Absorbcija modre svetlobe povzročijo konformacijske spremembe v kriptokromu, ki sporžijo signalne kaskade in uravnava gensko ekspresijo v jedru.
-Skupaj s fitokromi delujejo pri uravnavanju fotomorfogeneze in cirkadianega ritma
- Stabilizirajo ključne transkripcijse faktorje, ki uravnavajo cirkadiani ritem
-Vključen je v zapiranje/odpiranje listnih rež
-Inhibira elongacijo hipokotila(de-etiolacijo)
Predstavi fotoreceptorski pigment za modro svetlobo fototropin. Kaj regulira?
Je fotoreceptor, ki regulira fototropizem, odpiranje listnih rež, etioloacijo in pritlikavost rastlin. Je flavoprotein z dvema domenoma(LOV1 in LOV2), ki vsebujeta kromofor, flavin mononukleotid(FMN). Domeni zaznata svetlobo(FMN se fosforilira) in spožita konformacijske spremembe, ki aktivirajo fototropin. Aktiviran fototropin sproži signalne kaskade, ki vključujejo fosforilacijo drugih proteinov in uravnavanje genskega izražanja.
Fototropizem: poganjki se ukrivijo proti svetlobi, avksini se premeščajo na osončeno stran.
Modra svetloba preko fototropina vpliva na aktivnost zapiralk v listnih režah. Ob rdeči svetlobi se skozi delovanje fitokroma samo delno odpirajo, modra svetloba pa to zelo ojača.
Senčenje kloroplastov-ob močni svetlobi se kloroplasti prerazporedijo.
Predstavi ritme pri rastlinah. Kakšen je njihov pomen?
Ritmi pri rastlinah so periodični fiziološki procesi, ki omogočajo rastlinam prilagajanje na redne spremembe v okolju, kot so dnevni in sezonski cikli. So ključni za uravnavanje številnih bioloških procesov, vključno z rastjo, razvojem, metabolizmom in odzivi na okolje. So endogeni ritmi, ki za zaključek potrebujejo eksogene dražljaje.
Cirkadiani ritmi: notranji biološki ritmi s približno 24-urnim ciklom, ki so sinhronizirani z dnevno-nočnimi spremembami. Odpiranje in zapiranje stomat, gibanje listov in izražanje specifičnih genov.
Ultradiani ritmi: s ciklom krajšim do 24ur. Oscilacije v koreninski rasti in lateralnem transportu avksina, ki se lahko pojavijo v krajših časovnih intervalih.
Infradiani ritem: cikel je daljši od 24ur. Sezonski ritmi, kot je letno cvetenje, rast in dormanca pri lesnatih rastlinah. Cirkalunarni (28dni), cirkanualni(leto dni).
Čas cvetenja se uravnava glede na dolžino noči. Rastline zaznavajo dolžino dneva preko fitokromov in kriptokromov in prilagajajo čas cvetenja.
Dolgodnevne rastline- cvetijo ko je dan dolg oz. noč dolga. Fotoperioda mora biti daljša od kritične dolžine dneva. Mnoge potrebujejo dan enako dolg kot noč. Prisotnost Pfr od koncu dolgega dneva spodbuja cvetenje -če se ohrani zadostna količina Pfr. Pšenica, špinača.
Kratkodnevne rastline- cvetijo ko je dan kratek oz. noč dolga. Fotoperioda mora biti krajša od kritične dolžine dneva. Med nočjo se Pfr postopoma pretvarja nazaj v Pr. Dolga noč omogoča popolno pretvorbo, kar sproži cvetenje. Soja, krizanteme.
Dnevno nevtralne rastline- fotoperioda ne vpliva na inudkcijo cvetenja. Cvetijo, ko dosežejo doloženo stopnjo zrelosti ali ko so izpolnjeni drugi pogoji(temperatura, vlaga). Paradižnik, koruza.
Nekatere rastline potrebujejo cvetenje izmenjavo signalov dolgega/kratkega dneva ali dolge/kratke noči.
Kaj je termoperiodizem.
Vpliv dnevno nočnega nihanja temperatur na različne fiziološke procese. Rastline velikokrat bolje rastejo pri temperaturah, ki dnevno nihajo kot pri stalnih temperaturah.
Višje dnevne temperature spodbujajo fotosintezo, kar poveča proizvodnjo enegije in rast. Nižje nočne temperature zmanjšajo hitrost dihanja, kar ohranja energijo in zmanjšuje porabo sladkorjev.
Rastline, ki so prilagojene na termoperiodične spremembe so pogosto bolj odporne na temperaturni stres.
Kaj je to vernalizacija? Predstavi primer
To je indukcija cvetenja z obdobjem mraza- prekine se dormanca popkov, inducira se tvorba založnih organov in vegetativna rast.
Dvoletnice so pogosto rozetaste v prvem letu razvoja in cvetijo v drugem letu. Ko dosežejo določeno velikost postanejo dovzetne za vernalizacijo.
Najbolj učinkovite temperaturne za vernalizacijo so odvisne od vrste ratline, spodnjo mejo določa T, pri kateri se v celicah tvorijo kristali ledu. Trajanje izpostavitve nizkim T je odvisno od vrste, minimalno od 4 dni-8tednov. Učinek se krepi z trajanjem do nasičenja.
Pogosto je povezana s fotoperiodizmom. Da pride do indukcije cvetenja nekatere rastline najprej potrebujejo vernalizacijo in nato dolg dan. Fotoperioda lahko včasih nadomesti delovanje nizkih temperatur.
Vernalizacija se lahko prekine zaradi izpostavljenja visokim temperaturam. Brez mraza rastline, ki potrebujejo vernalizacijo zakasnjeno cvetijo ali pa sploh ne.
Na vernalizacijo je občutljiv rastni vršiček, ki ob tem postane kompetenten za pretvorbo v cvetni meristem-sprememba v ekspresiji genov, npr. metilacija DNA in s tem utišanje genov, ki zavirajo cvetenje.
Pšenica: Triticum aestivum. Zimska pšenica je primer , ki zahteva vernalizacijo za prehod iz vegatativnega v reproduktivno fazo. Poseje se jeseni, rastline kalijo in preživijo zimo v vegatativnem stanju. Ko temperatura spomladi naraste preidejo v reproduktivno fazo in cvetenje. Poleg tega je primer tudi tulipan.
Vernalizacija preprečuje prezgodnje cvetenje, ki bi lahko bilo neugodno zaradi mraza. Cvetenje sinhronizirajo z ugodnimi sezonskimi pogoji.
Kaj je to stratifikacija? Predstavi primer.
Prekinitev dorminance semen z obdobjem mraza. Nekatera semena brez tretiranja z mrazom sploh ne kalijo.
Lahko gre za temperature malo nad zmrzaljo ali pri nekaterih alpskih vrstah tudi pod zmzaljo.
Npr. Bombaž potrebuje namesto mraza toploto, da kali.
Stratifikacija deluje samo na imbibirana semena, na neimbibirana nima učinka. To nakazuje, da mraz vpliva na določeno metabolno pot, saj so samo imbibirana semena metabolno aktivna.
Breza: semena breze imajo obdobje dormance, ki preprečuje kalitev po dozorevanju. Za kalitev semen je potrebno obdobje mraza 1 do 3 mesece in nato toplejše temperature.
