Sıcaklığın 0 C’ın altına düşmesi sonucu oluşan don stresinin olumsuz etkisi
çevre sıcaklığının
düşük olmasından çok hücre suyunun donmasından kaynaklanır. Bu sıcaklıkta metabolizma en aza iner ve hayati tüm faaliyetler durur.
Buz oluşumu hücreler arası boşlukta başlar. Buradaki suyun donması osmotik bir etki yaparak hücre içindeki (simplast) suyun hücre arası boşluğa (Apoplast) geçmesine ve donmasına yol açar.
Bu durum hücrelerde su eksikliğine neden olur. Başlangıçta sadece hücreler arasındaki su donduğundan bitki fazla zarar görmez.
Ayrıca hücre içerisindeki su miktarı da azalmış olduğundan hemen donmayacaktır. Ancak soğuğun sürmesiyle hücre içindeki su da donar. Oluşan buz kristalleri hücredeki biyolojik zarları parçalayarak ölmelerine neden olur. Bazı
bitkiler ise henüz tam olarak açıklanamayan mekanizmalarla buz kristallerinin oluşmasını engelleyerek dona dayanıklılık gösterirler.
Mekanizması henüz aydınlatılamamış olsa da bazı bitkilerin hücrelerinde şeker gibi bazı moleküllerin miktarını arttırdıkları, buna karşılık su miktarını azalttıkları yine suyun donmasını geciktiren antifriz özellikte maddeler sentezledikleri bilinmektedir.
Tüm bilgiler ışığında soğuğa dayanıklı bitkilerin donmaya karşı direnci üç şekilde gösterdikleri söylenebilir;
a) Hücre zarının güçlendirilmesi: Donma evresinde zar yapısı değişirken proteinler denatüre olur.
Zarın yağ kompozisyonuyla birlikte, yağ asitleri, fosfolipitler ve çeşitli steroidler yanında, özellikleri de önemli ölçüde değişmektedir.
b) Sitoplazma içeriğinin değiştirilmesi: Başta basit şekerler olmak üzere, prolin gibi diğer bileşikler (yoğunluğu arttıran) hücrede birikirler.
Ayrıca donmayı engelleyen özel antifriz proteinleri de birikmektedir.
c) Gen kontrolündeki değişiklikler: Dona karşı direncin sağlanmasında çeşitli genlerin görev aldığı bulunmuştur.
Ancak genlerin bu işlevi nasıl gerçekleştirdikleri henüz aydınlatılamamıştır.6. Işık Stresi: Işık stresi gün ışığının bitkilerde oluşturduğu stres olup öncelikle fotosentez üzerine etkilidir. Işık
şiddetinin azlığı ya da fazlalığı bitkide metabolik işlevler üzerinde de önemli etkiler yapar.
Güneş ışığı fotosentezi etkilemesinin yanında bitkinin sıcaklığını ve ışığa bağlı tepkimeleri de etkileyerek stres yapar.
Yeryüzüne ulaşan güneş enerjisinin miktarı, havadaki tozlar, kirlilik, bulutlanma durumu, enlem ve boylam derecelerine göre değişir. Denilebilir ki bitkilerin yararlandığı güneş enerjisinin miktarı çeşitli çevre faktörlerinin etkisiyle azaltılmaktadır. Bu nedenle bitkilerde ışık stresi genellikle ışığın fazlalığından değil yetersizliğinden kaynaklanmaktadır.
Güneş enerjisinin gücü yalnızca atmosferdeki faktörlerle azaltılmaz, bitkilerin konumu ve durumundan da etkilenir. Fotosentezin oluştuğu yaprakların üst üste gelmeleri ve bitkilerdeki dizilişleri nedeniyle ışıktan yararlanma kademeli olarak gerçekleşir. Bitki yoğunluğu, bitki boyu ve yaprakların şekli yararlanılan ışığın kalite ve miktarını etkiler. Yaprağın yapısı ve kalınlığı ışık geçirgenliği üzerinde etkilidir.
Gölge ve güneş bitkilerinin ışık şiddeti karşısındaki tepkileri farklıdır. Bir bitkinin değişik bölgelerde yetişme başarısı sıcaklık, su vb. yanında düşük ışık karşısında fotosentezi sürdürme yeteneğiyle de ilgilidir.
Gölge ve güneş bitkilerinde bulunan kloroplastlar yapı olarak birbirinden önemli ölçüde farklıdırlar.
Kloroplastlardaki klorofil miktarları gibi klorofil a ve klorofil b miktarları da farklıdır.
Bitkinin ışık tutma gücü birim alandaki klorofil miktarına bağlıdır. Gölge koşullarında bitkideki klorofil miktarı azalır.
Işığın yetersiz olması durumunda ortaya çıkan streste bitkilerde karbonhidrat üretimi azalır. Bunu bir seri metabolik değişim izler. Karbonhidratlar solunumda da kullanıldığından hücredeki miktarı düşmeye başlar. Bu durumda bitkiler köklere daha az besin göndererek kök gelişimini yavaşlatırlar. Ayrıca yaprak alanlarını genişleterek ve ışığı daha az yansıtmak için incelterek güneş ışığından daha fazla yararlanmaya çalışırlar. Işığın fazla olduğu durumlarda ise yaprakların kalınlaştığı görülür.
Güneş bitkileri fazla ışık aldıklarında fotosentezi hızlandırırlar. Ayrıca yapraklarında mantarlaşma artar, mum tabakası oluşur ve kütikula tabakası kalınlaşır. Böylece ışığı daha fazla yansıtırlar.
Gölge bitkileri genellikle yüksek ışık şiddetine maruz kaldıklarında ölürler. Bunun nedeni fotosentezin artması sonucu oluşan ve yapraktan uzaklaştırılamayan oksijen radikalleri ve hidrojen peroksit gibi zehir etkisi yapan ürünlerin birçok biyolojik molekülle tepkimeye girerek yapısını bozmasıdır.
UV ışınları da yüksek miktarda enerji taşıdıkları için zararlı etkiler gösterebilirler. Özellikle proteinlerdeki disülfit bağlarını parçalar ve DNA’nın yapısını bozarlar. Yüksek bitkiler özellikle kütikula tabakasındaki mumlar ve sitoplazmalarındaki bazı maddelerle UV ışınlarını tutarak korunmaya çalışırlar.