ABİYOTİK STRES.

... konulu sunumlar: "ABİYOTİK STRES."— Sunum transkripti:

1 ABİYOTİK STRES

2 Bitki fizyolojisi-normal (ideal) koşullar
Olumsuz çevresel koşullar Çevresel ve biyolojik faktörler Stresin süresi, şiddeti, bitkinin o anda bulunduğu gelişme evresi Sıfır stres Fizyolojik mekanizmaların normal ve stresli koşullardaki çalışma şekli Strese dayanıklı bitkiler elde etmek Tarımsal alanlar %10

3 OLUMSUZ ETKİLER-STRES
Mekanik bir terim Gerilim Stresin tanımı

4 STRESTEN KAÇMA VE SAKINMA
Stres koşulları başlamadan-KAÇMA - Çöl bitkileri Stressiz iç ortam oluşturma-SAKINMA - Derin kök sistemi - Sukulent organlar - Yaprak kıvrılması - Yaprak tüyleri - Hipostomatik yaprak

5

6

7

8 STRES TOLERANSI Strese dayanma yeteneği Kara yosunları-aşırı kuraklık Bazı bakteriler-yüksek sıcaklık Yeniden dirilen bitkiler-%7

9

10 Adaptasyon ve Aklimasyon
Adaptasyon-genetik kökenli değişimler Aklimasyon-genetik olmayan değişimler Aklimasyon-kuvvetlenme Soğuk aklimasyonu

11 Kalıcı ve geri dönüşümlü stres etkileri
Elastik stres (strain) Plastik stres (strain)

12 Bitkide stresin varlığı
Lipid peroksidasyonu Oransal (nisbi) su miktarı OSM= (Taze ağırlık-Kuru ağırlık)/(Taze ağırlık-Turgorlu ağırlık))*100 Su potansiyeli

13 Stres-genetik değişimler
Klasik ıslah yöntemleri Gen aktarımı Bezelye-düşük sıcaklık Dayanıklı genotipler elde etmek Adaptasyon gücü yüksek genotipler elde etmek

14 Stresten etkilenme derecesi
Dormant tohum ve tomurcuklar Meristemler, genç bitkiler ve organlar Büyüme ve gelişme – stres dayanıklılığı Çiçeklenme

15 STRES TİPLERİ Fiziksel Kimyasal Biyolojik Kuraklık Hava kirliliği
Rekabet Sıcaklık Allelokimyasallar Allelopati Radyasyon Besinler Simbiyosis Sel Pestisitler İnsan tahribatı Makinalar Toksinler Hastalık etkenleri Elektrik Tuzlar Böcekler Magnetik alan, rüzgar Toprağın pH’sı

16 Ozmotik stres=Su eksikliği
Kuraklığın ortaya çıkma şekilleri Polietilen glikol (PEG) Çözünür madde sentezi Mannitol Ozmoregülasyon Organik ya da iyonik maddeler Ozmolit Prolin, glisin-betain, mannitol, pinitol Ozmolit sentez genlerinin aktarımı

17 1- KURAKLIK STRESİ Tarla kapasitesi ve transpirasyon hızı Kuraklık=%26
Kuraklığın mekanik etkisi Membran yapısındaki değişimler Sıvı kristal-jel fazı dönüşümü Lateral ve rotasyonal hareketlerin kısıtlanması Hücresel zarlarda parçalanma-otoliz

18 Kuraklığın metabolik etkisi
Su-çözünme-yapısal kararlılık Kuraklık-konsantrasyon artışı-denatürasyon pH değişimleri Aminoasit ve NH3 birikimi DNA ve RNA hasarları Hormonal değişimler

19 Kuraklığın oksidatif etkisi
Serbest radikal oluşumu Süperoksit, hidroksil, peroksi, peroksinitrit radikali, singlet oksijen ve hidrojen peroksit Paylaşılmamış elektronların varlığı O2 + e- → O2.- (Mehler reaksiyonu) O2.- + Fe, Mn veya Cu → OH.- (Haber-Weiss veya Fenton reaksiyonu)

20 O2 + e- O2.- e-

21 Enzimatik antioksidantlar-süperoksit dismutaz, katalaz, glutatyon redüktaz, peroksidazlar, askorbat peroksidaz Enzimatik olmayan antioksidantlar-karotenoidler, askorbik asit, alfa tokoferol, glutatyon

22 ASKORBAT-GLUTATYON DÖNGÜSÜ

23 SU-SU DÖNGÜSÜ

24

25 Kuraklık stresi etkileri
Hücre büyümesi Çeper sentezi Protein sentezi ABA birikimi Stoma kapanması CO2 fiksasyonu Kavitasyon Prolin birikimi Çözünür şeker birikimi Klorofil sentezi Nitrat redüktaz enzimi

26 Kuraklık-Fotosentez Stomalara bağlı sınırlama
Stomalardan bağımsız sınırlama Rıbisco’ da yapısal bozulmalar

27 C4 ve CAM mekanizmaları Kavitasyon

28 KURAKLIK TOLERANS MEANİZMALARI
Sakınma Yağmur mevsiminde büyüme-kurak dönemde dormansi Sukulent organlar Ozmolit sentezi Sakınma-orta dereceli kuraklık Tolerans-şiddetli kuraklık Su kaybının ertelenmesi-transpirasyonun yavaşlatılması veya su alınımının hızlandırılması Kalın kütikula, tüy oluşumu, yaprak hareketleri, kök büyümesinin hızlanması

29 YAPRAK KIVRILMASI

30 2- TUZ STRESİ Sınırlı yağış Aşırı ve zamansız sulama 1- Halofitler
b- Oligohalofit 2- Glikofitler

31 Sodik topraklar (NaCl)
Elektriksel iletkenlik Su eksikliği ve iyonların toksik etkileri

32 TUZ TOLERANS MEKANİZMALARI
Düşük Na, yüksek K miktarı Na/H antiportu Sukulent yapılar Tuz salgılayan bezler Küçük yaprak, su depolayan tüy ve aerankima Yüksek konsantrasyonda iyon içerme Çözünebilir organik bileşik sentezi

33

34

35

36 3- SU FAZLALIĞI STRESİ VE ANAEROBİYOSİS
Toprakta oksijenin azalması Anaerobik ortam Hipoksi ve anoksi Oksijenli solunumun yapılamaması Su alınımı azalır Stoma iletkenliği azalır Fotosentetik verim azalır Etilen-epinasti Toprağın redoks potansiyeli değişir Toksik bileşikler birikir Anaerobik metabolizma uyarılır Laktat ve etanol birikimi Anaerobik stres proteinleri (ASP) Glikoliz enzimleri, sukroz sentaz

37 4- YÜKSEK SICAKLIK STRESİ
Poikilotermik canlılar Dünyanın ortalama yıllık sıcaklığı Dormant ve dehidrate olmuş yapılar daha dayanıklı Membran fonksiyonları Proteinlerde yapısal bozulmalar İyon sızıntısı Enzim aktivitesi Solunum ve fotosentez Fotosistem II

38 Sıcaklık kompensasyon noktası
Fotosentetik CO2 fiksasyonu=Solunumsal CO2 miktarı Gölge bitkilerinde SKN daha düşük Sıcaklık > SKN: Karbohidrat depoları azalır Sıcaklık tolerans sınırları

39 YÜKSEK SICAKLIK ADAPTASYONLARI
Yaprak açısı Işığın yansıtılması Yaprak rengi Kütikula Transpirasyon Parçalı lamina, yaprak kıvrılması Yüksek sıcaklık-kuraklık

40 ISI ŞOK PROTEİNLERİ (HSP)
5- 10 ºC’lik artış Bakteri, mantar, bitki ve hayvan Proteinlerde uygun katlanma kDa Üretim şekilleri Kuraklık, tuz, düşük sıcaklık ve yaralanma Isı şok elemntleri (HSE) ve ısı şok faktörleri (HSF) HSP21 ve HSP24 fotosentetik tolerans

41 DÜŞÜK SICAKLIK STRESİ Endüstriyel faaliyetler-ısınmanın engellenmesi
Üşüme ve donma stresi Dormant olmayan yapılar, genç organlar, kuraklık, mineral eksikliği-üşümeye duyarlılık Membran geçirgenliği, iyon sızıntısı Up regulation ve down regulation

42 Üşüme-dehidrasyon-stoma kapanması-CO2 fiksasyonu
Karbohidratların taşınımı Kısa süreli üşüme-solunumun artması Uzun süreli üşüme-solunumun azalması Etanol ve laktat birikimi Plastidler en duyarlı Üşüme stresine aklimasyon

43 DONMA STRESİ Kök büyümesi azalır- su ve besin alınımı azalır
Tropikal bitkiler Ilıman bölge bitkileri ve arktik bitkiler İçsel donma Buz kristalleri-mekanik hasarlar Buz oluşumu-kuraklık İlk donma hücreler arası boşluklarda Konsantrasyon artışı, pH değişimleri Buz nükleatörleri Pseudomonas syringea ve Erwinia herbicola

44 Radyasyon donması Advektif donma Araceae-ısı üreten dokular Donmaya dayanıklılık Protoplazmanın su miktarının azalması Membranların korunmasını sağlayan bileşiklerin sentezi Donmanın geciktirilmesi (şeker, antifiriz protein birikimi) ABA

45 SOĞUK ETKİSİYLE SENTEZLENEN PROTEİNLER
CAP79-denatüre olan proteinler COR proteinleri (cold regulated proteins) Denatürasyondan korumak GAPT (gliserol-3-fosfat açil transferaz) Ekstensin proteinleri Sitoplazmik karbohidrat miktarının artırılması ile ilgili enzimler

46 RADYASYON STRESİ Işığın kalitesi ve miktarı Güneş ışığının % 47’si nm Görünür ışık Fotosenteik etkinliğin azalması Fotooksidatif stres UV ışınlar İyonize ışınlar

47 ULTRAVİYOLE IŞINLAR Deniz seviyesinde %7 UV Flavoproteinler, ABA, IAA, proteinler, nükleik asitler DNA, mutasyon hızı, kromozom ayrılmasını engelleme Büyümede yavaşlama, fotosentez Büyüme düzensizliği Kutikula, yansıtma, yaprak açısı Flavonoidler, DNA onarımı

48 İYONİZE RADYASYON X ışınları ve gama ışınları Proton ve elektron
Serbest radikal oluşumu Poliploidi Mitotik aktivite, gal oluşumu Erken senesens, stres dayanıklılığında değişim İzotopların kullanımı

49 STRES CEVAPLARININ MOLEKÜLER KONTROLÜ
Fosfolipid yıkımı sağlayan enzimler, protein kinazlar, ozmotik sensörler Transkripsiyon faktörleri Stres cevabıyla ilgili genlerin uyarılması Homeostasinni sağlanması

50 STRES VE SİNYAL İLETİMİ
Stresin algılanması (reseptörler)-erken sinyal iletimi (lipidler, aktif oksijen türleri, kalsiyum, fosforilasyon-hormonal değişimler-transkripsiyon faktörlerinin uyarılması- hedef genler-stres cevabı protein kinazlar, transkripsiyon faktörleri, fosfolipaz C, fosfatazlar

51 FONKSİYONEL PROTEİNLER
1- Akuaporinler Plazma zarı ve tonoplast Su alınımı 2- LEA (geç embriyogenesis) proteinleri Dehidrasyona karşı koruma COR-LEA benzerliği 3- Dehidrinler Kuraklık 4- Şaperonlar Uygun protein katlanmaları Taşınıma uygun hale getirmek Renatürasyon

52 Glisin-betain Karbohidratlar Rafinoz Fruktanlar Antioksidant sistem Transport proteinleri (Na-K dengesi)