Stres (biológia)

Stres v biológii, najmä botanike, je zaťaženie organizmu mimoriadne nepriaznivými podmienkami okolitého prostredia, resp. stav organizmu, ktorý toto zaťaženie vyvoláva.

Rastliny ako živé objekty reagujú na zmenu vonkajších podmienok. Samotný pojem stres sa v biológii použiva dosť nejednotne, ale vo fyziológii rastlín ide v podstate o záťaž organizmu spôsobenú nepriazňou prostredia, a o odpoveď organizmu na novú situáciu.

Typy stresových faktorov

Nepriaznivé podmienky prostredia nazývame stresové faktory. Rozdeľujeme ich na:

abiotické faktory (extrémy teploty, sucho, zatopenie, zasolenie, toxické látky, nadmerné osvetlenie, UV žiarenie a iné)
biotické faktory (požiar, vírusy, baktérie, hubové ochorenia a podobne)

Odpoveď rastlín na stres

Stresové faktory môžu v rastlinách vyvolať genetické zmeny, t. j. menia ich evolučným mechanizmom prirodzeného výberu, adaptáciou. Okrem toho rastliny reagujú aj dočasnými (negenetickými) odpoveďami, ktoré nazývame aklimácia.

Odpoveď na abiotický stres

Obranné mechanizmy rastlín na abiotický stres zahrňujú:

tvorba stresových bielkovín
príjem, alebo syntéza osmoregulačných zlúčenín (soli, cukry…)
syntéza zlúčenín znižujúcich bod mrazu vody (napr. glycerol)
syntéza zlúčenín odstraňujúcich toxické látky (napr. organické kyseliny vyzrážajú hliník)
odstraňovanie reaktívnych foriem kyslíka
zmeny hladiny hormónov

Odpoveď na biotický stres

Rastliny sú vo všeobecnosti schopné rozoznávať napadnutie patogénom, a to pomocou špecifických látok, ktoré nazývame elicitory. Sú to látky, ktoré dokážu rastlinné bunky rozoznávať svojimi receptormi. Môžu to byť jednak látky uvoľňované z tela patogéna, alebo vzniknuté rozkladnou činnosťou patogéna na bunky rastliny. Tieto látky po naviazaní na receptor spúšťajú v rastlinách poplachový signál. Poplachový signál vyvolá v rastlinách odpoveď vo forme tvorby obranných látok. Obranné látky môžu byť bielkovinové, alebo aj menšie organické látky toxické pre patogénov (fytoalexíny). Okrem toho sa môžu tvoriť aj látky tvoriace mechanické bariéry pre šírenie choroby, alebo „odpornej“ chuti (hlavne proti bylinožravcom). Jedným zo spôsobov obrany je aj hypersenzitívna reakcia, čo je rýchle lokálne odumretie rastlinného pletiva a jeho odpadutie (čím vznikajú napr. otvory v listoch).

Odpoveď rastlín na napadnutie patogénom môže byť len lokálna, ale rastliny dokážu prenášať poplašný signál po celom svojom tele. Táto schopnosť rastlín je v istom zmysle analogická imunitnému systému živočíchov.

Existuje viacero mechanizmov systémovej obrany rastlín.

Systémovo získaná rezistencia sa označuje sa skratkou SAR (z angl. systemic acquired resistance). Za prenos poplašného signálu z lokálnej úrovne na celorastlinnú je v nej zodpovedná kyselina salicylová. Uplatňuje sa hlavne pri obrane proti patogénom.
Indukovaná systémova reakcia sa označuje skratkou ISR. Na rozdiel od SAR nezávisí od kyseliny salicylovej, ale od kyseliny jasmónovej. Dôležitou signálnou molekulou je v nej aj systemín, čo je polypeptid, zložený zo 18 aminokyselín, prvýkrát izolovaný z rajčiaku. ISR sa uplatňuje pravdepodobne proti patogénom, ale aj požeru hmyzom, alebo iným živočíchom.

Veda zaoberajúca sa chorobami rastlín a obrannými reakciami rastlín na biotický stres sa nazýva fytopatológia.