В данной статье рассматриваются адаптивные механизмы, которые растения могут внедрять для решения проблем, связанных с солевым стрессом. Растения, устойчивые к NaCl, проводят серию адаптаций к следующим условиям минерализации, включая морфологические, физиологические и биохимические изменения. Эти изменения включают в себя увеличение соотношения корень/ствол и содержания хлорофилла в листе в дополнение к изменениям в его составе. Анатомия, которого в конечном итоге приводит к предотвращению токсичности листьев, тем самым поддерживая статус воды в организме, чтобы ограничить потери воды и защитить процесс фотосинтеза. Кроме того, мы имеем дело с тем влиянием солевого стресса на фотосинтез и флуоресценцию хлорофилла и некоторые механизмы его воздействия для защиты фотосинтетического оборудования, включая цикл ксантофилла, фотореспирации и круговорот воды. Наконец, я также привожу обновленную информацию о влиянии окислительного стресса на субклеточном уровне и его влияние на антиоксидантные механизмы в солеустойчивых организмах и чувствительных к соли растениях. Цель представленной здесь статьи состоит в том, чтобы расширить наше понимание того, как соленость может влиять на физиологические характеристики растений.
Соленость является одной из наиболее серьезных экологических проблем, ограничивающих производство в сельском хозяйстве, особенно в засушливом и полузасушливом климате. Засоление оросительной воды и почв является одним из наиболее распространенных абиотических ограничений, с которыми сталкивается сельское хозяйство во всем мире, и за последнее время ситуация ухудшилась. Засоление почв затрагивает около 800 млн. га пахотных земель по всему миру и вызывает значительное снижение урожайности большинства сельскохозяйственных культур. Как следствие, ионная токсичность, приводит к хлорозу и некрозу растения, главным образом, из-за накопления Na+, что создаёт препятствия во многих физиологических процессах в организме.
Вредное воздействие солености может варьироваться в зависимости от климатических условий, интенсивности света, растений видов или почвенных условий. В зависимости от способности растений расти в соленой среде, они классифицируются либо как гликофиты, либо как эугалофиты, и их реакция на солевой стресс различается в терминах поглощения токсичных ионов, отделения и/или исключения ионов, осмотической регуляции, ассимиляции CO2, перенос фотосинтетических электронов, содержание и флуоресценция хлорофилла, виды реакционного кислорода.
Большинство адаптивных механизмов адаптации к солености в растениях сопровождается определенными морфологическими и анатомическими изменениями. Гликофиты, которые включают в себя большинство сельскохозяйственных культур не могут расти при наличии высокого уровня соли; их рост замедляется или даже полностью прекращается с увеличением концентрацией NaCl до 100-200 мг, что приводит к гибели растений. Такое торможение роста может произойти даже в краткосрочной перспективе. В противоположность этому, эугалофиты могут выжить в наличие высоких концентраций NaCl (300-500 мг), поскольку они обладают лучшей солеустойчивостью.
Эугалофиты (растения, растущие в засоленных средах обитания) могут справиться с последствиями солевого стресса путем разработки различных механизмов сопротивления. Эти растения могут регулировать содержание солей следующими способами;
Исключение соли: предотвращает попадание солей в сосудистую систему.
Удаление соли: железы и волосы активно удаляют соли, удерживая при этом концентрацию в листьях ниже определенного порога.
Соляное сочувствие: Если объем хранения клеток постепенно увеличивается с поглощением соли (как например клетки устойчиво поглощают воду), концентрация соли может поддерживаться на достаточно постоянном уровне в течение длительного времени.
Перераспределение соли: Na+ и Cl- могут быть легко перенесены во флоэму так, что высокие концентрации, возникающие в листьях, могут быть перераспределены по всему растению.
Эугалофиты также могут накапливать соль в своем клеточном соке до уровня, при котором их осмотический состав потенциал ниже, чем в почвенном растворе. В дополнение к солям, углеводы играют важную роль в поддержании низкого потенциала осмотического клеточного сока. Способность протоплазмы выдерживать высокие концентрации соли также зависит от селективной компартиментализации ионов, поступающих в клетку. Большая часть ионов соли аккумулируется в вакуолях. Солевой стресс сначала воспринимается корневой системой и замедляет рост растений, в краткосрочной перспективе вызывая осмотический стресс, вызваны дефицитом воды. В долгосрочной перспективе, засолением почв ионная токсичность, обусловлена дисбалансом питательных веществ в цитозоле. Таким образом, две основные угрозы из-за засоления вызываются осмотическим стрессом и ионной токсичностью, связанной с избытком Cl- и Na+, что приводит к дефициту Ca2+ и K+ и другим дисбалансам питательных веществ. Кроме того, солевой стресс также проявляется как окислительный стресс. Все эти реакции на засоление воды способствуют вредным воздействиям на растения. Что безусловно наносит вред сельскому хозяйству и экологии в целом.
