Metode și tehnici de analiză a plantelor supuse stresului de mediu

INTRODUCERE

Pe fondul dezvoltării rapide a economiei globale, o serie de probleme legate de resurse și de mediu, cum ar fi poluarea mediului, deficitul de energie și daunele ecologice, devin din ce în ce mai proeminente, în special schimbările climatice cauzate de dioxidul de carbon și alte gaze cu efect de seră, care au a devenit una dintre provocările severe cu care se confruntă dezvoltarea societății umane și un subiect fierbinte în domeniul cercetării academice [1].

Aceste schimbări climatice reprezintă una dintre principalele provocări pentru generațiile actuale și viitoare . Încălzirea globală afectează plantele și animalele și este responsabilă pentru pierderi considerabile de recolte [2]. Se prevede că schimbările climatice vor afecta cel mai mult producția agricolă, în primul rând la latitudini joase populate de țările în curs de dezvoltare, cu efecte adverse ale creșterii dioxidului de carbon și ale temperaturii ridicate, provocând cercetătorii să elaboreze strategii de adaptare [3].

De asemenea, poluarea cu ozon a fost considerată a fi cauza principală a declinului pădurilor și a decăderii copacilor în Europa de Est și de Vest și în toată Statele Unite. Stresul cauzat de ozon ar putea avea un impact puternic asupra utilizării luminii și producerii de produse de fotosinteză în plante [4].

Scopurile acestei lucrări reprezintă descrierea metodelor și a tehnicilor de analiză a plantelor supuse stresului de mediu (biotic sau abiotic).

CAPITOLUL I

1. Stres de mediu

Stresul de mediu poate fi de origine naturală sau antropică (adică, rezultat din acțiunile umane). Multe stresuri de mediu, cum ar fi majoritatea uraganelor, secetele, inundațiile și incendiile sunt o caracteristică periodică a vieții pe Pământ. În schimb, stresurile de mediu, cum ar fi producția și eliberarea de noi compuși chimici și schimbările la scară largă în utilizarea terenurilor, rezultă direct din acțiunile umane. În mod ironic, suprimarea stresului natural al mediului, cum ar fi incendiile și inundațiile, poate fi, de asemenea, o sursă de stres pentru sistemele biologice care rezultă din acțiunile umane [5].

Plantele sunt supuse unei varietăți de stres de mediu, ceea ce limitează productivitatea culturilor agricole. Stresul mediului care afectează plantele este de două tipuri: stres biotic și abiotic. Stresul abiotic include temperatura ridicată și scăzută (răcire, îngheț), radiațiile ultraviolete (UV-B și UV-A), salinitatea datorată Na+ excesiv, inundațiile, seceta, metalele grele, expunerea la ozon, nivel ridicat de dioxid de carbon, ceea ce duce la pierderea unor plante de cultură importante la nivel global, în timp ce stresul biotic se referă la daune cauzate de insecte, ierbivore, nematode, ciuperci, bacterii sau buruieni. Pentru a face față acestor stresuri, plantele au dezvoltat o serie de strategii [6].

1.1. Stres biotic

Stresul biotic la plante este cauzat de organismele vii, în special de viruși, bacterii, ciuperci, nematode, insecte, arahnide și buruieni. Agenții care provoacă stres biotic își privează direct gazda de nutrienții săi și duc la moartea plantelor. În ciuda lipsei sistemului imunitar adaptativ, plantele pot contracara stresul biotic evoluând către anumite strategii sofisticate. Mecanismele de apărare care acționează împotriva acestor stres sunt controlate genetic de codul genetic al plantelor stocat în ele. Stresul biotic poate deveni major din cauza pierderilor pre- și post-recoltare. În ciuda lipsei sistemului imunitar adaptativ, plantele pot contracara stresul biotic evoluând către anumite strategii sofisticate. Mecanismele de apărare care acționează împotriva acestor stres sunt controlate genetic de codul genetic al plantelor stocat în ele.

Acești agenți de stres biotic provoacă diferite tipuri de boli, infecții și daune plantelor de cultură și în cele din urmă afectează productivitatea culturii. Cu toate acestea, prin abordări de cercetare au fost dezvoltate diferite mecanisme pentru a depăși stresul biotic. Stresurile biotice ale plantelor pot fi depășite prin studierea mecanismului genetic al agenților care provoacă aceste stresuri [7].

1.2. Stres abiotic

Stresurile abiotice, cum ar fi seceta (stresul hidric), udarea excesivă (aglomerarea apei), temperaturile extreme (frig, îngheț și căldură), salinitatea și toxicitatea minerală au un impact negativ asupra creșterii, dezvoltării, randamentului și calității semințelor culturilor și altor plante. În viitor, se prevede că deficitul de apă dulce va crește și, în cele din urmă, intensitatea stresului abiotic va crește. Prin urmare, există o urgență de a dezvolta soiuri de culturi care să fie rezistente la stresul abiotic pentru a asigura securitatea și siguranța alimentară în următorii ani. Prima linie de apărare a plantelor împotriva stresului abiotic se află în rădăcinile sale. Șansele de a supraviețui în condiții stresante vor fi mari dacă solul care ține planta este sănătos și diversificat din punct de vedere biologic [7].