Halotoleranse - Halotolerance

Halotoleranse er tilpasning av levende organismer til forhold med høy saltholdighet . Er salttolerant art har en tendens til å leve i områder som hypersaline sjøer , kystsanddynene , saltholdige desserter , salt myrer og innlandet salt sjø og fjærer . Halofiler finnes organismer som lever i sterkt saltholdige miljøer, og som krever et saltinnhold for å overleve, mens salttolerant organismer (som hører til forskjellige domener av livet) kan vokse under saltholdige betingelser, men ikke krever forhøyede konsentrasjoner av salt for vekst. Halofytter er salttolerante høyere planter. Halotolerante mikroorganismer er av betydelig bioteknologisk interesse.

applikasjoner

Vitenskapelige forskningsområder som er relevante for halotoleranse inkluderer biokjemi , molekylærbiologi , cellebiologi , fysiologi , økologi og genetikk .

En forståelse av halotoleranse kan gjelde for områder som jordbruk i tørre soner , xeriscaping , akvakultur (av fisk eller alger), bioproduksjon av ønskelige forbindelser (som fykobiliproteiner eller karotenoider ) som bruker sjøvann for å støtte vekst, eller sanering av saltpåvirkede jordarter. . I tillegg involverer eller induserer mange miljøstressorer osmotiske endringer, så kunnskap som er oppnådd om halotoleranse kan også være relevant for å forstå toleranse for ekstremer i fuktighet eller temperatur.

Mål for å studere halotoleranse inkluderer å øke landbruksproduktiviteten til land som er berørt av saltvann eller hvor bare saltvann er tilgjengelig. Konvensjonelle landbruksarter kan gjøres mer halotolerante ved genoverføring fra naturlig halotolerante arter (ved konvensjonell avl eller genteknologi ) eller ved å anvende behandlinger utviklet ut fra en forståelse av mekanismene for halotoleranse. I tillegg kan naturlig halotolerante planter eller mikroorganismer utvikles til nyttige jordbruksavlinger eller fermenteringsorganismer .

Cellulære funksjoner i halofytter

Toleranse for høye saltforhold kan oppnås gjennom flere ruter. Høye nivåer av salt som kommer inn i planten kan utløse ioniske ubalanser som kan forårsake komplikasjoner i respirasjon og fotosyntese, noe som kan føre til redusert vekst, skade og død i alvorlige tilfeller. For å bli ansett som tolerant overfor saltvannstilstander, må protoplasten vise metoder for å balansere de toksiske og osmotiske effektene av de økte saltkonsentrasjonene. Halofytiske karplanter kan overleve på jord med saltkonsentrasjoner rundt 6%, eller opptil 20% i ekstreme tilfeller. Toleranse for slike forhold oppnås ved bruk av stressproteiner og kompatible cytoplasma -osmotiske oppløsninger.

For å eksistere under slike forhold har halofytter en tendens til å bli utsatt for opptak av høye nivåer av salt i cellene, og dette er ofte nødvendig for å opprettholde et osmotisk potensial lavere enn jordens for å sikre vannopptak. Høye saltkonsentrasjoner i cellen kan være skadelig for følsomme organeller, for eksempel kloroplasten, slik at det blir sett opp salting av salt. Under denne handlingen lagres salt i vakuolen for å beskytte slike delikate områder. Hvis høye saltkonsentrasjoner sees i vakuolen, vil det bli etablert en høy konsentrasjonsgradient mellom vakuolen og cytoplasma, noe som fører til høye energinvesteringer for å opprettholde denne tilstanden. Derfor kan akkumulering av kompatible cytoplasmatiske osmotiske oppløsninger sees for å forhindre at denne situasjonen oppstår. Aminosyrer som prolin akkumuleres i halofytiske Brassica -arter, kvartære ammoniumbaser som glycin Betaine og sukker har vist seg å fungere i denne rollen innen halofytiske medlemmer av Chenopodiaceae og medlemmer av Asteraceae viser oppbygging av syklitter og oppløselige sukkerarter. Oppbyggingen av disse forbindelsene muliggjør balansering av den osmotiske effekten samtidig som det forhindrer etablering av giftige saltkonsentrasjoner eller krever vedlikehold av høye konsentrasjonsgradienter

Bakteriell halotoleranse

Omfanget av halotoleranse varierer mye blant forskjellige bakteriearter. En rekke cyanobakterier er halotolerante; et eksempel på forekomst av slike cyanobakterier er i Makgadikgadi -pannene , en stor hypersalinsjø i Botswana .

Sopphalotoleranse

Sopp fra naturtyper med høy saltkonsentrasjon er for det meste halotolerante (dvs. de krever ikke salt for vekst) og er ikke halofile. Halofile sopp er et sjeldent unntak. Halotolerante sopp utgjør en relativt stor og konstant del av hypersalinsamfunn, for eksempel de i solsalternene . Godt studerte eksempler inkluderer gjær Debaryomyces hansenii og svarte gjær Aureobasidium pullulans og Hortaea werneckii . Sistnevnte kan vokse i medier uten salt, så vel som i nesten mettede NaCl -løsninger. For å understreke denne uvanlig brede tilpasningsevnen , beskriver noen forfattere H. werneckii som "ekstremt halotolerant".

Se også

Referanser