Засухоустойчивость

ЗАСУХОУСТОЙЧИВОСТЬ, способность растений переносить засуху; характерна для растений (ксерофитов), обитающих в условиях постоянного дефицита воды в почве и перегрева воздуха в течение большей части вегетационного периода (верблюжья колючка, молочай, полынь, кактусы и др.). Различные способы адаптации к недостатку воды и перегреву выработались и генетически закрепились у них в процессе эволюции: поддержание необходимой для нормальной жизнедеятельности оводнённости тканей, быстрое завершение развития растений до наступления засушливого периода и др. Менее засухоустойчивы мезофиты (обитают в условиях умеренной влажности), к которым относится большинство культурных растений. Мезофиты выносят кратковременный водный дефицит, перегрев и обладают большой приспособляемостью к условиям среды; в отличие от ксерофитов вырабатывают защитные механизмы в течение жизненного цикла лишь в ответ на засуху. В основном эти механизмы направлены на увеличение поступления воды из почвы с помощью корневой системы и сокращение потерь воды. Растения с глубоко проникающими стержневыми корнями используют глубинную воду (например, корень верблюжьей колючки уходит на глубину 18-20 м), а обладающие поверхностным типом корневой системы ориентированы на максимальное использование осадков в момент их выпадения.

Сокращение потерь воды растением достигается с помощью ряда физиологических и молекулярных адаптаций. Первые связаны с закрытием устьиц, уменьшением площади листовой поверхности (частичное или полное сбрасывание листьев, свёртывание их в трубки), развитием толстого слоя жирового вещества кутикулы или воскового налёта, покрывающих поверхность наземных органов, а также с густым опушением из бесцветных волосков на листьях и стеблях, повышением вязкости цитоплазмы и увеличением концентрации клеточного сока, аккумуляцией осмотически активных веществ, или осмолитов (пролина, бетаина, сахаров и других низкомолекулярных соединений), понижающих водный потенциал, переключением С3-типа фотосинтеза на С4- или CAM-тип (смотри Фотосинтез). В основе молекулярных механизмов лежит активация генов, кодирующих белки, ответственные за защиту клеточных структур от сильного обезвоживания, ферменты, участвующие в синтезе осмолитов и аквапоринов, регулирующих перенос молекул воды через мембраны.

Своеобразную группу засухоустойчивых растений составляют суккуленты. Главный механизм, обеспечивающий их выживание, связан с накоплением в различных тканях и органах больших количеств воды и медленным её расходованием (например, у кактусовых).

В селекции при выведении засухоустойчивых сортов культурных растений широко используется отбор растений на приспособленность к недостатку воды, повышенной температуре и пониженной влажности воздуха. К засухоустойчивым зерновым культурным растениям относится сорго, к среднезасухоустойчивым - пшеница, ячмень, кукуруза, просо, к слабозасухоустойчивым - овёс, рис. Повышение засухоустойчивости достигается также закаливанием растений, агротехническими приёмами, внесением удобрений в почву.

Лит.: Кузнецов В. В., Дмитриева Г. А. Физиология растений. М., 2005.