Wanneer een plant wordt beroofd van water, treedt een cascade van cellulaire gebeurtenissen op, wat leidt tot een afname van zijn gezondheid en uiteindelijk, de dood als de waterstress aanhoudt. Hier is een uitsplitsing van de belangrijkste cellulaire processen die worden beïnvloed:

1. Waterpotentieel en turgordruk:

* Verlies van turgordruk: Plantencellen vertrouwen op een hoog waterpotentieel in de cel in vergelijking met de externe omgeving om de turgordruk te behouden, de druk die het celmembraan tegen de celwand duwt. Wanneer water schaars is, neemt het waterpotentieel in de cel af, wat leidt tot een verlies van turgordruk. Dit resulteert in verwelken en hangen van bladeren en stengels.

* Plasmamembraanintegriteit: Het verlies van turgordruk kan ook de integriteit van het plasmamembraan beïnvloeden, waardoor het meer permeabel en vatbaar is voor schade.

2. Cellulair metabolisme en fotosynthese:

* Verminderde fotosynthese: Water is essentieel voor fotosynthese, het proces waarmee planten zonlicht omzetten in energie. Met minder water vertraagt ​​de snelheid van fotosynthese aanzienlijk. Dit komt door verschillende factoren:

* Sluiting van de huidmondjes: Om water te behouden, sluiten planten hun huidmondjes, de kleine poriën op bladeren die gasuitwisseling mogelijk maken. Dit beperkt de inname van koolstofdioxide die nodig is voor fotosynthese.

* ATP -productie verminderd: Water is cruciaal voor elektronentransportketens in chloroplasten, die verantwoordelijk zijn voor het genereren van ATP (energievaluta). Zonder voldoende water neemt de ATP -productie af en beïnvloedt het gehele fotosynthetische proces.

* verminderde enzymactiviteit: Veel enzymen die betrokken zijn bij cellulaire processen, waaronder fotosynthese, vereisen water voor de juiste functie. Waterdeprivatie kan leiden tot een afname van enzymactiviteit, waardoor het metabolisme verder wordt belemmerd.

3. Cellulaire signalering en stressrespons:

* Productie van stresshormoon: Planten produceren hormonen zoals abscisinezuur (ABA) in reactie op waterstress. ABA activeert verschillende reacties, waaronder:

* Sluiting van de huidmondjes: Zoals hierboven vermeld, helpt dit water te besparen.

* Rootgroeiregulatie: ABA bevordert de wortelgroei, waardoor de plant effectiever naar waterbronnen kan zoeken.

* Genexpressie verandert: ABA activeert specifieke genen die betrokken zijn bij droogtetolerantie en beïnvloedt cellulaire processen om met stress om te gaan.

* Accumulatie van reactieve zuurstofsoorten (ROS): Wanneer waterstress aanhoudt, produceren cellen reactieve zuurstofspecies (ROS), die zeer reactieve moleculen zijn die celcomponenten kunnen beschadigen. Dit draagt ​​bij aan oxidatieve stress en verergert verder de negatieve effecten van waterdeprivatie.

4. Celdood en plantendaling:

* geprogrammeerde celdood (apoptose): Als waterstress aanhoudt, kunnen cellen geprogrammeerde celdood (apoptose) ondergaan om verdere schade aan de plant te voorkomen. Dit kan leiden tot blad- en wortelafscheiding, wat uiteindelijk de overleving van de hele plant beïnvloedt.

Uiteindelijk hangt de ernst van de cellulaire schade af van de graad en duur van waterstress. Milde uitdroging kan omkeerbaar zijn, maar langdurige watergebrek kan leiden tot onomkeerbare schade en uiteindelijk de dood.

Opmerking: Planten hebben verschillende mechanismen ontwikkeld om met waterstress om te gaan, maar deze aanpassingen hebben limieten. Het is cruciaal om planten voldoende water te bieden om hun gezondheid en vitaliteit te waarborgen.