Cơ chế kháng hạn hán ở thực vật sa mạc

Các cơ chế chống hạn có thể được chia thành ba loại chính. Đầu tiên, thoát hạn là khả năng cây trồng hoàn thành vòng đời trước khi tình trạng thiếu nước nghiêm trọng của cây phát triển.

1. Thoát hiểm hạn hán :

Giấy báo hạn hán, hay phù du, xuất hiện nhanh chóng sau cơn mưa lớn trong cộng đồng sa mạc. Chúng phát triển nhanh chóng và tạo hạt giống trước khi nguồn nước trong đất cạn kiệt và người ta cho rằng chúng không có cơ chế sinh lý, hình thái hoặc sinh hóa đặc biệt để đối phó với tình trạng thiếu nước.

Tuy nhiên, người ta biết rằng nhiều phù du mùa hè có kiểu giải phẫu kiểu Kranz điển hình của con đường quang hợp C4 làm tăng hiệu quả sử dụng nước. Phù du dường như tồn tại trong môi trường khô cằn do sự tăng trưởng nhanh chóng và độ dẻo phát triển của chúng. Trong điều kiện khô ráo, sự phát triển sinh dưỡng ít xảy ra và có ít hoa và hạt, nhưng trong những năm ẩm ướt, thói quen sinh trưởng không xác định của chúng cho phép tạo ra một lượng lớn hạt giống.

2. Khả năng chịu hạn với tiềm năng nước mô thấp :

Thứ hai, khả năng chịu hạn ở tiềm năng nước mô thấp bằng các cơ chế cho phép duy trì turgor và / hoặc tăng khả năng chịu đựng của nguyên sinh chất để hút ẩm. Turgor có thể được duy trì khi tiềm năng nước giảm do sự tích tụ của các chất hòa tan như đường làm giảm tiềm năng thẩm thấu hoặc nó có thể được duy trì nhờ độ đàn hồi mô cao.

Vì một vài phép đo độ đàn hồi mô đã được thực hiện và dường như các mô mở rộng hoàn toàn sẽ tăng độ đàn hồi để đáp ứng với tiềm năng nước thấp, việc duy trì turgor dường như chủ yếu là do tích lũy chất tan. Munns et. al. (1979) đã phát hiện ra rằng các chất hòa tan chính tích lũy trong lá lúa mì trong thời kỳ căng thẳng hạn hán là đường và axit amin.

Trong các thực vật khác axit hữu cơ, kali và clorua được tích lũy đến mức đáng kể. Nhiều sự chú ý cũng đã được dành cho vai trò tích lũy proline và betaine trong thực vật khi bị căng thẳng nước. (Wyn Jones & Storey 1981). Sự tích lũy proline và glycinebetaine có thể là phản ứng trực tiếp của cây đối với stress hoặc có thể là sản phẩm phụ của stress do tác động của nó lên chuyển hóa tế bào như tổng hợp protein. Do đó, nó không tuân theo tỷ lệ hoặc mức độ tích lũy proline hoặc glycinebetaine là một chỉ số về khả năng chịu hạn có thể được sử dụng bởi các nhà nhân giống cây trồng.

Kháng nguyên sinh đối với sự thiếu hụt nước được thể hiện rõ nhất ở thực vật 'hồi sinh' và trong các loại rêu khô nhanh như Tortula nông thôn có thể phục hồi chuyển hóa tế bào bình thường trong vài phút sau khi bù nước. Có thể là proline, glycinebetaine hoặc các chất hòa tan không độc tế bào chất khác có thể tích tụ để bảo vệ màng và các đại phân tử khỏi mất nước nghiêm trọng.

3. Khả năng chịu hạn ở tiềm năng nước mô cao :

Khả năng chịu hạn ở tiềm năng nước mô cao chủ yếu là cơ chế tránh hạn hán bằng cách tránh mất nước mô.

Thực vật thuộc loại này có thể duy trì tiềm năng nước mô cao bằng các cơ chế sẽ duy trì sự hấp thụ nước hoặc giảm thất thoát nước trong điều kiện khô ráo. Sự hấp thu nước có thể được duy trì bằng cách tăng mật độ rễ hoặc tăng trưởng sâu hơn.

Cơ chế giảm mất nước bao gồm các quy định về khẩu độ lỗ khí và sự phát triển của lớp biểu bì không thấm nước. Thật không may, vì CO ₂ xâm nhập qua khí khổng làm giảm mất nước do giảm khẩu độ lỗ khí cũng dẫn đến giảm quang hợp và cuối cùng là năng suất của cây.

Tuy nhiên, mất nước có thể được giảm do chuyển động của lá và thay đổi độ phản xạ của lá làm giảm lượng bức xạ hấp thụ. Héo, sản xuất lông, sáp bề mặt hoặc muối đều làm tăng độ phản xạ của lá. Cuối cùng, rụng lá thấp hơn có thể làm giảm tỷ lệ mất nước của nhiều loài cây trồng.