Η μελέτη των φυσιολογικών και βιοχημικών χαρακτηριστικών κατά τη διάρκεια του εγκλιματισμού παρέχει σημαντικές πληροφορίες σχετικά με τους μηχανισμούς προσαρμογής των φυτών στο ψύχος.

Έρευνες έχουν αποδείξει ότι από τις πρώτες κιόλας μέρες της σκληραγώγησης των φυτών, πραγματοποιούνται αλλαγές στη φυσιολογία και στα βιοχημικά χαρακτηριστικά των φυτών. Η συσσώρευση διαλυτών σακχάρων στα κύτταρα των φυτών τα οποία προέχονται είτε από την υδρόλυση του αμύλου, είτε από τη φωτοσύνθεση έχουν καίριο ρόλο στην αντίσταση των φυτών στο ψύχος. 

Πιο συγκεκριμένα, η συσσώρευση των σακχάρων στο χυμοτόπιο του κυττάρου συμπυκνώνει τον κυτταρικό χυμό, μειώνοντας έτσι το σημείο πήξης του, καθιστώντας τον κυτταρικό χυμό λιγότερο ευάλωτο στο πάγωμα. Επίσης, η συσσώρευση αυτών των διαλυτών συντελεί στην αδρανοποίηση των αυξίνων, μειώνοντας έτσι την αύξηση των φυτών πριν από την έλευση του χειμώνα.

Η σκληραγώγηση του σιταριού

Για παράδειγμα, η αντοχή του σιταριού αυξάνεται σταδιακά στις χαμηλές θερμοκρασίες όσο πλησιάζει ο χειμώνας, με αποτέλεσμα τη συσσώρευση προστατευτικών ενώσεων και δομικών μεταβολών στο πρωτόπλασμα.

Ο ερευνητής Tumanov κατέγραψε ότι στην πρώτη φάση του εγκλιματισμού όταν η μέση ημερήσια θερμοκρασία κυμαίνεται μεταξύ +5 και +1 ^OC, στο φυτό συσσωρεύονται διαλυτά σάκχαρα. Η φάση αυτή διαρκεί 20-30 ημέρες ανάλογα με την ποικιλία σιταριού.

Το δεύτερο στάδιο επάγεται από έκθεση σε χαμηλές θερμοκρασίες, η έναρξη του οποίου εντοπίζεται κατά την εκδήλωση του πρώτου παγετού όπου επικρατούν θερμοκρασίες κάτω του μηδενός (μεταξύ -2 και -6 ^OC) και διαρκεί περίπου 3-5 ημέρες και το κύτταρο σταδιακά αφυδατώνεται.

Επιπλέον, ο Milica C.I. παρατήρησε ότι η σύσταση των διαλυτών σακχάρων του σιταριού αλλάζει κατά τη διάρκεια του εγκλιματισμού, με τη σακχαρόζη να αυξάνεται σημαντικά κατά τη δεύτερη φάση. Αυτή η ποικιλομορφία στα διαλυτά σάκχαρα μπορεί να συμβάλλει στην προστασία των κυττάρων και στην εξασφάλιση της αντοχής των φυτών σε χαμηλές θερμοκρασίες.

Η σκληραγώγηση των οπωροφόρων

Στην περίπτωση των οπωροφόρων δένδρων με πρώιμη άνθηση, η αποφυγή ζημιών από όψιμες παγωνιές μπορεί να γίνει με ψεκασμούς συνθετικών αυξίνων, επιβραδύνοντας την άνθηση για αρκετές ημέρες. Αυτό δίνει στα δένδρα περισσότερο χρόνο να αναπτύξουν μεγαλύτερη αντοχή στις χαμηλές θερμοκρασίες πριν την πλήρη άνθιση.

Εκτός από τις παραπάνω αντιδράσεις που συμβαίνουν στα φυτά κατά την περίοδο σκληραγώγησης εντοπίζονται και οι εξής διεργασίες:

✔ Φωτεινές Αντιδράσεις: Κατά την αρχική φάση της σκληραγώγησης όπου η πτώση της θερμοκρασίας δεν είναι ιδιαίτερα σημαντική, οι φωτεινές αντιδράσεις (μετασχηματισμός φωτεινής ενέργειας σε χημική) δεν επηρεάζονται από τη μείωση της θερμοκρασίας. Οι φωτεινές αντιδράσεις συμβαίνουν κατά τη διάρκεια της φωτοσύνθεσης, όταν τα φυτά χρησιμοποιούν το φως για την παραγωγή ενέργειας.

✔ Αντιδράσεις Δέσμευσης και Αναγωγής του CO₂: Οι αντιδράσεις αυτές σχεδόν σταματούν, με αποτέλεσμα το περίσσευμα των βιολογικών μορίων όπως ATP, NADPH2 και αναγωγική ισχύς ευνοούν την παραγωγή RNA, πρωτεϊνών και φωσφολιπιδίων, τα οποία ενισχύουν το σύστημα της άμυνας των φυτών. Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι οι αντιδράσεις αυτές να είναι περαστικές και μπορούν να επανέλθουν σε κανονικά επίπεδα όταν οι συνθήκες βελτιωθούν.

✔ Προλίνη και Αντοχή στο Ψύχος: Έχει καταγραφεί ότι η προλίνη που είναι ένα αμινοξύσυνδέεται άμεσα με την αντοχή των φυτών στο ψύχος καθώς λειτουργεί ως "αποθηκευτική" ουσία για τα φυτά κατά τη διάρκεια του χειμώνα. Κατά τη διάρκεια περιόδων ψύχους, η προλίνη συσσωρεύεται στα κύτταρα των φυτών και λειτουργεί ως κρυοπροστατευτικό μόριο. Επιπλέον, η προλίνη μπορεί να συμβάλει στη διατήρηση της ακεραιότητας των μεμβρανών και να ενισχύσει τον μεταβολισμό, προσφέροντας στα φυτά μια καλύτερη αντίδραση στο ψύχος.

✔ Αμινοξέα με Θείο και Μεμβράνες: Επίσης, τα αμινοξέα με θείο εντοπίζονται στις πρωτεΐνες των μεμβρανών, προσδίδοντάς τους σταθερότητα και διατηρώντας τη λειτουργικότητά τους σε χαμηλές θερμοκρασίες.

✔ Αντιψυκτικές Πρωτεΐνες: Τέλος, κατά την περίοδο ψύχους τα φυτά αυξάνουν τη παρουσία αντιψυκτικών πρωτεϊνών που προστατεύουν τα κύτταρα από το κρύο, σταθεροποιώντας τις μεμβράνες και αποτρέποντας τον σχηματισμό παγοκρυστάλλων.

Η κατανόηση αυτών των μηχανισμών είναι σημαντική όχι μόνο για τη βελτίωση της γεωργίας και της παραγωγής τροφίμων αλλά και για την κατανόηση του πώς τα φυτά αντιδρούν σε περιβαλλοντικές αλλαγές.

Πηγή

Δρ. Λουκάς Τ. Πιστόλης, Διαφυλλικές Λιπάνσης - Συνδρομή στις Υψηλές και Ποιοτικές Αποδόσεις και στην Προστασία του Περιβάλλοντος, Μέρος Ά, Εκδόσεις Αθ. Σταμούλης, Αθήνα 2008