Усто́йчивость расте́ний (стресс-толерантность растений), способность растений сохранять динамическое постоянство состава и свойств внутренней среды (гомеостаз) и осуществлять жизненный цикл в условиях действия стрессоров – неблагоприятных факторов окружающей среды биотической (растительноядные насекомые, болезнетворные вирусы, бактерии и грибы) и абиотической (высокие и низкие температуры, избыток солей и воды, почвенная и воздушная засуха и др.) природы.

Основные виды устойчивости растений

Биологическая устойчивость растений определяется максимальным значением экстремального фактора, при котором растения ещё образуют жизнеспособные семена.

Уровни устойчивости одного и того же вида или сорта растений к воздействию разных факторов часто не совпадают (например, зимостойкий вид может быть слабоустойчивым к засухе). Поэтому растения характеризуются по их устойчивости к конкретному типу экстремального фактора (стрессора):

• газоустойчивость – к газообразным стрессорам (ядовитым газам и другим вредным газообразным веществам);

• жароустойчивость – к повышенным температурам;

• засухоустойчивость – к засухе;

• зимостойкость – к неблагоприятным условиям зимнего периода;

• иммунитет – к патогенным микроорганизмам и вирусам;

• морозоустойчивость (одна из форм зимостойкости) – к низким отрицательным температурам;

• радиоустойчивость – к действию радиоактивных излучений (радиации);

• солеустойчивость – к избытку растворимых солей в почве;

• холодоустойчивость теплолюбивых растений – к низким положительным температурам;

• устойчивость к переувлажнению почвы и её следствию – гипоксии (недостатку кислорода).

Вариабельность устойчивости растений

Устойчивость растений к действию неблагоприятных факторов окружающей среды биотической и абиотической природы определяет характер распределения видов по климатическим зонам Земли. В районах с неблагоприятными условиями сформировались устойчивые дикорастущие формы и местные сорта культурных растений: засухоустойчивые – в Нижнем Поволжье и других районах с резким недостатком влаги, солеустойчивые – в долинах Средней и Западной Азии, изобилующих засолёнными почвами, морозоустойчивые – в Восточной Сибири и т. д.

Устойчивость к действию абиотических стрессоров изменяется с возрастом растений. Молодые растения наиболее чувствительны к действию стрессоров. С возрастом их устойчивость к действию абиотических стрессоров повышается, вплоть до начала заложения цветков. При образовании гамет и в период цветения устойчивость растений резко снижается. После окончания цветения устойчивость растений снова повышается. Наиболее устойчивы растения, находящиеся в покое (в виде семян, клубней, корневищ и др.).

Адаптация растений к неблагоприятным факторам окружающей среды

В ответ на действие неблагоприятных факторов растительный организм переходит либо в состояние стресса, либо приспосабливается к ним. Уровень устойчивости, присущий растениям, выявляется лишь при действии экстремального фактора среды, вызывающего резкое отклонение от нормы ряда физиологических параметров и быстрое возвращение их к норме. Если же интенсивность (доза) стрессора превышает защитные возможности организма (пороговые значения), то растение получает повреждение (тормозятся ростовые процессы, нарушается метаболизм и т. д.) или может даже погибнуть. В случае если действие стрессора не достигло порогового значения, растение адаптируется (приспосабливается), т. е. устойчивость растений является конечным результатом адаптации.

При пассивной адаптации растения могут уйти от действия стрессора благодаря наличию анатомо-морфологических приспособлений. Например, некоторые ксерофиты имеют глубоко проникающую в грунт корневую систему; суккуленты для перенесения засухи – листья-иголки, толстую кутикулу, мясистый стебель и др. Многие виды растений избегают действия неблагоприятных факторов, переходя в состояние покоя или пребывая в виде семян, другие (например, эфемеры) имеют короткий вегетационный период. Виды семейства паслёновые защищаются от насекомых-фитофагов за счёт биосинтеза токсичных вторичных метаболитов.

Активная адаптация осуществляется в пределах нормы реакции: растения перестраивают свой метаболизм – изменяют баланс фитогормонов, скорость и направление биохимических реакций, экспрессию генов, синтезируют новые соединения (белки, совместимые осмолиты и др.), которые обеспечивают защиту клетки и протекание метаболизма в изменившихся условиях среды.

Растения, прошедшие адаптацию, значительно меньше реагируют на повторное или усиливающееся воздействие стрессора. На этом основан процесс закаливания растений.

Методы определения устойчивости растений

Лабораторные методы определения устойчивости растений применяют в фитотронах, где поддерживаются на определённом уровне многие экологические факторы, важные для жизнедеятельности растений. В ходе работ определяют либо выживаемость растений после действия на него определённого стрессора, либо физиологические и биохимические показатели, связанные с устойчивостью. Полевые методы занимают больше времени, чем лабораторные, и зависят от погодных условий.

Часто для раскрытия механизмов устойчивости растений используют математические методы – корреляционный анализ и моделирование.

Значение устойчивости растений в сельском хозяйстве

Устойчивость к основным биотическим и абиотическим стрессорам – одно из требований, предъявляемых к современным сортам сельскохозяйственных культур. В связи с этим выделяют агрономическую устойчивость – способность растений давать высокий урожай в неблагоприятных условиях. Показателем устойчивости растений является степень снижения урожая или иного показателя хозяйственной эффективности возделываемых растений под влиянием стрессоров.

Повысить устойчивость растений ко многим неблагоприятным факторам окружающей среды можно различными агротехническими приёмами, посредством закаливания – воздействием стрессовыми факторами неповреждающего характера, обработкой семян или наземной части антистрессорными и антиоксидантными препаратами, микроэлементами (микроудобрения), при помощи селекции и методов генетической инженерии.