Термогенные растения обладают способностью повышать свою температуру выше температуры окружающего воздуха. В митохондриях выделяется тепло в качестве вторичного процесса клеточного дыхания, называемого термогенезом . Альтернативная оксидаза и разобщающие белки, подобные тем, которые обнаруживаются у млекопитающих, запускают этот процесс, который до сих пор плохо изучен.
Роль термогенеза [ править ]
Ботаники не совсем уверены, почему термогенные растения выделяют большое количество избыточного тепла, но большинство согласны с тем, что это как-то связано с увеличением скорости опыления. Наиболее широко распространенная теория утверждает, что эндогенное тепло способствует распространению химических веществ, привлекающих опылителей к растению. [1] Например, лилия вуду использует тепло, чтобы распространять запах гниющего мяса. [2] Этот запах привлекает мух, которые начинают искать источник запаха. Обыскивая все растение в поисках мертвой тушки, они опыляют растение. [3]
Другие теории утверждают, что тепло может обеспечить опылителю тепловую награду: опылители тянутся к цветку за его тепло. Эта теория имеет меньшую поддержку, потому что большинство термогенных растений встречается в тропическом климате.
Еще одна теория заключается в том, что тепло помогает защитить от повреждений морозом, позволяя растению прорасти и прорасти раньше, чем в противном случае. Например, капуста скунса выделяет тепло, которое позволяет ей таять сквозь слой снега ранней весной. [4] Однако тепло в основном используется для распространения резкого запаха и привлечения опылителей.
Характеристики термогенных растений [ править ]
Большинство термогенных растений имеют тенденцию быть довольно большими. Это связано с тем, что растениям меньшего размера не хватает места для создания значительного количества тепла. С другой стороны, большие растения обладают большой массой для создания и сохранения тепла. [5]
Термогенные растения также являются протогинными , что означает, что женская часть растения созревает раньше, чем мужская часть того же растения. Это значительно снижает инбридинг, так как такое растение можно удобрять только пыльцой другого растения. Вот почему термогенные растения выделяют резкий запах, привлекающий насекомых-опылителей.
Примеры [ править ]
Термогенные растения встречаются во множестве семейств, но особенно много таких видов есть у Araceae . Примеры из этого семейства включают арум мертвой лошади ( Helicodiceros muscivorus ), восточную скунсовую капусту ( Symplocarpus foetidus ), батат из слоновьей лапки ( Amorphophallus paeoniifolius ), слоновье ухо ( Philodendron selloum ), лорды и леди ( Arum maculatum ) и лилия вуду ( Typhonium venosum ). Титаном Арум ( Аморфофаллус титанический) использует термогенно созданный водяной пар, чтобы рассеять свой запах - запах гниющего мяса - над холодным воздухом, который покрывает его ночью в его естественной среде обитания. Вопреки распространенному мнению, западная скунсовая капуста , близкий родственник семейства Araceae, не является термогенным. [6] За пределами Araceae священный лотос ( Nelumbo nucifera ) является термогенным и эндотермическим , способен регулировать температуру своего цветка в определенном диапазоне, [7] способность, присущая по крайней мере одному виду нефотосинтетического паразитического рода Rhizanthes , Rhizanthes lowii . [8]
Производство тепла [ править ]
Многие виды эндотермических растений полагаются на альтернативную оксидазу (АОХ), которая является ферментом в органелле митохондрий и является частью цепи переноса электронов. [9] Снижение окислительно-восстановительного потенциала митохондрий альтернативной оксидазой увеличивает непродуктивное дыхание. Этот метаболический процесс создает избыток тепла, которое нагревает термогенные ткани или органы. [10] Растения, содержащие эту альтернативную оксидазу, не подвержены воздействию цианида, потому что АО действует как акцептор электронов, собирая электроны из убихинола.в обход третьего электронного комплекса. Затем фермент АОХ восстанавливает молекулы кислорода до воды без протонного градиента, который, в свою очередь, очень неэффективен, приводя к падению свободной энергии от убихинола к кислороду, который выделяется при нагревании. [11]
Ссылки [ править ]
- ^ Plantguy (16 января 2010). «Растения, которые сами себя греют» . Как работают растения . Проверено 4 декабря 2012 года .
- ^ Тернер M (август 2010). «Растение месяца: Вудуская лилия» . Фотографы Тернера . Проверено 4 декабря 2012 года .
- ↑ Schultz N (22 декабря 2008 г.). «Гигантский зловонный цветок» . NewScientist . Проверено 4 декабря 2012 года .
- ^ "Скунс Капуста" . Национальная федерация дикой природы. Архивировано из оригинального 25 ноября 2012 года . Проверено 4 декабря 2012 года .
- Перейти ↑ Seymour R, Schultze-Motel P (1997). "Теплопроизводящие цветы" (PDF) . Endeavour . 3. 21 (3): 125–129. DOI : 10.1016 / s0160-9327 (97) 80222-0 . Архивировано из оригинального (PDF) 25 мая 2014 года.
- ↑ Онда Й, Като Й, Абе Й, Ито Т, Морохаши М, Ито Й и др. (Февраль 2008 г.). «Функциональная совместная экспрессия митохондриальной альтернативной оксидазы и разобщающего белка лежит в основе терморегуляции термогенных соцветий капусты скунса» . Физиология растений . 146 (2): 636–45. DOI : 10.1104 / pp.107.113563 . PMC 2245847 . PMID 18162588 .
- ↑ Yoon CK (1 октября 1996 г.). «Жар лотоса привлекает насекомых и ученых» . Нью-Йорк Таймс . Проверено 14 ноября 2012 года .
- ^ Патиньо S, Грейс Дж, Bänziger Н (август 2000 г.). «Эндотермия по цветкам Rhizanthes lowii (Rafflesiaceae)». Oecologia . 124 (2): 149–155. Bibcode : 2000Oecol.124..149P . DOI : 10.1007 / s004420050001 . PMID 28308173 . S2CID 22301706 .
- ^ Уотлинг JR, Грант Н., Миллер RE, Робинсон SA (август 2008). «Механизмы терморегуляции у растений» . Сигнализация и поведение растений . 3 (8): 595–7. DOI : 10.4161 / psb.3.8.6341 . PMC 2634508 . PMID 19704809 .
- ↑ Ито К., Сеймур RS (декабрь 2005 г.). «Экспрессия разобщающего белка и альтернативной оксидазы зависит от липидных или углеводных субстратов в термогенных растениях» . Письма о биологии . 1 (4): 427–30. DOI : 10.1098 / RSBL.2005.0338 . PMC 1626365 . PMID 17148224 .
- ^ Ито К, Огата Т, Т Seito, Umekawa Y, Какизаки Y, Osada Н, Мур А.Л. (сентябрь 2020). «Деградация митохондриальной альтернативной оксидазы в придатках Arum maculatum» . Биохимический журнал . 477 (17): 3417–3431. DOI : 10.1042 / BCJ20200515 . PMID 32856714 .
