Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Галотолерантность - это адаптация живых организмов к условиям высокой солености . [1] Галотолерантные виды, как правило, обитают в таких районах, как гиперсоленые озера , прибрежные дюны , солончаковые пустыни , солончаки и внутренние соленые моря и источники . Галофилы - это организмы, которые живут в сильно засоленной среде и нуждаются в солености, чтобы выжить, в то время как галотолерантные организмы (принадлежащие к разным доменам)жизни) могут расти в засоленных условиях, но не требуют повышенных концентраций соли для роста. Галофиты - солеустойчивые высшие растения. Галотолерантные микроорганизмы представляют значительный биотехнологический интерес. [2]

Приложения [ править ]

Области научных исследований, относящиеся к галотолерантности, включают биохимию , молекулярную биологию , клеточную биологию , физиологию , экологию и генетику .

Понимание галотолерантности может быть применимо к таким областям, как сельское хозяйство в засушливых зонах , ксерискапирование , аквакультура (рыб или водорослей), биопродукция желаемых соединений (таких как фикобилипротеины или каротиноиды ) с использованием морской воды для поддержки роста или восстановления засоленных почв. . Кроме того, многие факторы окружающей среды включают или вызывают осмотические изменения, поэтому полученные знания о галотолерантности также могут иметь отношение к пониманию толерантности к экстремальным условиям влажности или температуры.

Цели изучения галотолерантности включают повышение продуктивности сельского хозяйства на землях, затронутых засолением почвы или где доступна только соленая вода. Обычные сельскохозяйственные виды можно сделать более галотолерантными путем переноса генов от естественно галотолерантных видов (путем традиционной селекции или генной инженерии ) или путем применения методов лечения, разработанных на основе понимания механизмов галотолерантности. Кроме того, из естественно галотолерантных растений или микроорганизмов можно превратить полезные сельскохозяйственные культуры или ферментационные организмы.

Клеточные функции у галофитов [ править ]

Устойчивость к высоким солевым условиям может быть достигнута несколькими способами. Высокий уровень соли, попадающей в растение, может вызвать ионный дисбаланс, который вызывает осложнения дыхания и фотосинтеза, что в тяжелых случаях приводит к снижению скорости роста, травмам и смерти. Чтобы считаться толерантным к солевым условиям, протопласт должен демонстрировать методы уравновешивания токсических и осмотических эффектов повышенных концентраций соли. Галофитные сосудистые растения могут выжить на почвах с концентрацией соли около 6% или до 20% в крайних случаях. Устойчивость к таким условиям достигается за счет использования стрессовых белков и совместимых осмотических растворенных веществ цитоплазмы. [3]

Чтобы существовать в таких условиях, галофиты, как правило, подвержены поглощению высоких уровней соли своими клетками, и это часто требуется для поддержания более низкого осмотического потенциала, чем у почвы, для обеспечения поглощения воды. Высокие концентрации соли внутри клетки могут повредить чувствительные органеллы, такие как хлоропласт, поэтому наблюдается секвестрация соли. Благодаря этому в вакуоли накапливается соль, которая защищает такие деликатные участки. Если в вакуоли наблюдаются высокие концентрации соли, между вакуолью и цитоплазмой будет установлен высокий градиент концентрации, что приведет к значительным затратам энергии на поддержание этого состояния. Таким образом, можно увидеть, что накопление совместимых цитоплазматических осмотических растворенных веществ предотвращает возникновение такой ситуации. Аминокислотытакие как пролин, накапливаются в галофитных видах Brassica , четвертичные аммониевые основания, такие как Glycine Betaine и сахара, как было показано, действуют в этой роли в галофитных членах Chenopodiaceae, а представители Asteraceae демонстрируют накопление циклитов и растворимых сахаров. Накопление этих соединений позволяет уравновесить осмотический эффект, предотвращая при этом образование токсичных концентраций соли или требуя поддержания высоких градиентов концентрации.

Бактериальная галотолерантность [ править ]

Степень галотолерантности широко варьируется у разных видов бактерий. [4] Ряд цианобактерий галотолерантны; примерное место обитания таких цианобактерий - Макгадикгади Панс , большое гиперсоленое озеро в Ботсване . [5]

Грибковая галотолерантность [ править ]

Грибы из местообитаний с высокой концентрацией соли в основном галотолерантны (т. Е. Им не требуется соль для роста) и не галофильны. Галофильные грибы - редкое исключение. [6] Галотолерантные грибы составляют относительно большую и постоянную часть сообществ в гиперсоленой среде, например, в солнечных соляных озерах . [7] Хорошо изученные примеры включают дрожжи Debaryomyces hansenii и черные дрожжи Aureobasidium pullulans и Hortaea werneckii . [8] Последний может расти в средах без соли, а также в почти насыщенных растворах NaCl . Чтобы подчеркнуть эту необычайно широкую адаптивность, некоторые авторы описывают H. werneckii как «чрезвычайно галотолерантный». [9]

См. Также [ править ]

  • Реакция Arabidopsis thaliana на засоление
  • Устойчивость урожая к морской воде
  • Контроль солености
  • Солеустойчивость сельскохозяйственных культур
  • Засоление почвы

Ссылки [ править ]

  1. ^ Уолтер Ларчер (2001) Физиологическая экология растений ISBN  3-540-43516-6
  2. ^ Margesin, R .; Шиннер, Ф. (2001). «Возможности галотолерантных и галофильных микроорганизмов для биотехнологии». Экстремофилы: жизнь в экстремальных условиях . 5 (2): 73–83. DOI : 10.1007 / s007920100184 . PMID 11354458 . 
  3. ^ Гупта, Бхаскар; Хуанг, Бингру (3 апреля 2014 г.). «Механизм солености растений: физиологические, биохимические и молекулярные характеристики» . Международный журнал геномики . 2014 : 701596. дои : 10,1155 / 2014/701596 . PMC 3996477 . PMID 24804192 .  
  4. ^ Dieter Haussinger и Helmut Sies (2007) Osmosensing и Osmosignaling , Academic Press, 579 страниц ISBN 0-12-373921-7 
  5. ^ С. Майкл Хоган (2008) Макгадикгади , Мегалитический портал, изд. А. Бернхэм
  6. ^ Gostinčar, C .; Grube, M .; De Hoog, S .; Залар, П .; Гунде-Цимерман, Н. (2010). «Экстремотолерантность грибов: эволюция на грани» . FEMS Microbiology Ecology . 71 (1): 2–11. DOI : 10.1111 / j.1574-6941.2009.00794.x . PMID 19878320 . 
  7. ^ Zajc, J .; Залар, П .; Plemenitaš, A .; Гунде-Цимерман, Н. (2012). «Микобиота солончаков». Биология морских грибов . Прогресс в молекулярной и субклеточной биологии. 53 . С. 133–158. DOI : 10.1007 / 978-3-642-23342-5_7 . ISBN 978-3-642-23341-8. PMID  22222830 .
  8. ^ Gunde-Cimerman, N .; Ramos, J .; Племениташ, А. (2009). «Галотолерантные и галофильные грибы». Микологические исследования . 113 (11): 1231–1241. DOI : 10.1016 / j.mycres.2009.09.002 . PMID 19747974 . 
  9. ^ Gostinčar, C .; Ленасси, М .; Gunde-Cimerman, N .; Племениташ, А. (2011). Адаптация грибов к чрезвычайно высоким концентрациям соли . Успехи прикладной микробиологии. 77 . С. 71–96. DOI : 10.1016 / B978-0-12-387044-5.00003-0 . ISBN 9780123870445. PMID  22050822 .