Halotolerancja - Halotolerance

Halotolerance jest adaptacja żywych organizmów do warunków wysokim zasoleniu . Gatunki tolerujące halo mają tendencję do życia w obszarach takich jak jeziora nadsolne , wydmy przybrzeżne , pustynie solankowe , słone bagna oraz śródlądowe słone morza i źródła . Halofile to organizmy żyjące w bardzo zasolonych środowiskach i wymagają zasolenia, aby przetrwać, podczas gdy organizmy halotolerancyjne (należące do różnych domen życia) mogą rosnąć w zasolonych warunkach, ale nie wymagają zwiększonego stężenia soli do wzrostu. Halofity to rośliny wyższe tolerujące sól. Mikroorganizmy halotolerancyjne mają duże znaczenie biotechnologiczne.

Aplikacje

Obszary badań naukowych istotnych dla halotolerance m.in. biochemii , biologii molekularnej , biologii komórki , fizjologię , ekologię i genetyki .

Zrozumienie halotolerancji może mieć zastosowanie w takich obszarach, jak rolnictwo w strefach suchych , kserifikacja , akwakultura (ryb lub glonów), bioprodukcja pożądanych związków (takich jak fikobiliproteiny lub karotenoidy ) przy użyciu wody morskiej do wspomagania wzrostu lub rekultywacja gleb zasolonych . Ponadto wiele stresorów środowiskowych wiąże się lub wywołuje zmiany osmotyczne, więc wiedza zdobyta na temat halotolerancji może być również istotna dla zrozumienia tolerancji na ekstremalne warunki wilgotności lub temperatury.

Cele badania halotolerancji obejmują zwiększenie produktywności rolniczej na terenach dotkniętych zasoleniem gleby lub tam, gdzie dostępna jest tylko zasolona woda. Konwencjonalne gatunki rolnicze mogą być bardziej odporne na halotolerancje poprzez przeniesienie genów z gatunków naturalnie halotolerancyjnych (poprzez konwencjonalną hodowlę lub inżynierię genetyczną ) lub poprzez zastosowanie terapii opracowanych na podstawie zrozumienia mechanizmów halotolerancji. Ponadto, oczywiście halotolerant rośliny lub mikroorganizmy mogą rozwijać się w użyteczne rolniczych uprawach lub fermentacji organizmów.

Funkcje komórkowe w halofitach

Tolerancję warunków wysokiego zasolenia można uzyskać kilkoma drogami. Wysoki poziom soli dostający się do rośliny może wywołać zaburzenia równowagi jonowej, które powodują komplikacje w oddychaniu i fotosyntezie, co w ciężkich przypadkach prowadzi do zmniejszenia tempa wzrostu, obrażeń i śmierci. Aby być uznanym za tolerancyjnego na warunki zasolenia, protoplast musi wykazać się metodami równoważenia toksycznych i osmotycznych skutków zwiększonych stężeń soli. Halofityczne rośliny naczyniowe mogą przetrwać na glebach o stężeniu soli około 6%, aw skrajnych przypadkach do 20%. Tolerancję takich warunków osiąga się dzięki zastosowaniu białek stresu i kompatybilnych rozpuszczonych substancji osmotycznych cytoplazmy.

Aby egzystować w takich warunkach, halofity mają tendencję do wchłaniania przez komórki dużych ilości soli, co często jest wymagane do utrzymania potencjału osmotycznego niższego niż gleba, aby zapewnić wchłanianie wody. Wysokie stężenie soli w komórce może być szkodliwe dla wrażliwych organelli, takich jak chloroplast, więc obserwuje się sekwestrację soli. W ramach tego działania sól jest przechowywana w wakuoli, aby chronić tak delikatne obszary. Jeśli w wakuoli widoczne są wysokie stężenia soli, pomiędzy wakuolą a cytoplazmą powstanie wysoki gradient stężeń, co prowadzi do wysokiego poziomu nakładów energetycznych na utrzymanie tego stanu. W związku z tym można zaobserwować nagromadzenie kompatybilnych cytoplazmatycznych substancji rozpuszczonych osmotycznie, aby zapobiec wystąpieniu tej sytuacji. Wykazano, że aminokwasy, takie jak prolina, gromadzą się w halofitycznych gatunkach Brassica , czwartorzędowe zasady amoniowe, takie jak glicyna betaina i cukry, które działają w tej roli w halofitycznych członkach Chenopodiaceae, a członkowie Asteraceae wykazują gromadzenie się cyklitów i rozpuszczalnych cukrów. Nagromadzenie tych związków pozwala na zrównoważenie efektu osmotycznego przy jednoczesnym zapobieganiu powstawaniu toksycznych stężeń soli lub wymaganiu utrzymania wysokich gradientów stężeń

Bakteryjna halotolerancja

Zakres halotolerancji różni się znacznie wśród różnych gatunków bakterii. Szereg sinic jest halotolerancyjnych; przykładowe miejsce występowania takich cyjanobakterii znajduje się w Makgadikgadi Pans , dużym hipersolnym jeziorze w Botswanie .

Grzybica halotolerancji

Grzyby z siedlisk o wysokim stężeniu soli są w większości halotolerancyjne (tzn. nie wymagają soli do wzrostu) i nie halofilne. Grzyby halofilne są rzadkim wyjątkiem. Grzyby halotolerancyjne stanowią stosunkowo dużą i stałą część zbiorowisk środowiska nadsolnego , np. w solarnych solankach . Dobrze zbadane przykłady obejmują drożdże Debaryomyces hansenii i czarne drożdże Aureobasidium pullulans i Hortaea werneckii . Te ostatnie mogą rosnąć na podłożach bez soli, a także w prawie nasyconych roztworach NaCl . Aby podkreślić tę niezwykle szeroką zdolność adaptacyjną , niektórzy autorzy opisują H. werneckii jako „ekstremalnie halotolerancyjny”.

Zobacz też

Bibliografia