Mrozoodpornosc roślin nie jest cechą gatunkową, ale zależy od warunków, w jakich są one uprawiane. Jest ona wynikiem procesu aklimacji, czyli poddawania roślin niskiej temperaturze (0-10º C), który w warunkach naturalnych zachodzi w okresie od póżnej jesieni do wczesnej zimy.

Naukowcy zidentyfikowali i scharakteryzowali geny odpowiedzialne za mrozoodpornosc. Aktywacja tych genow wymaga okresu niskich temperatur (0-10º C) i jest konieczna dla wywołania odporności. Dodatkowo, czynnikiem wymaganym dla aktywacji tych genow jest światlo, co może tłumaczyc niska mrozoodporność traw uprawianych w warunkach zacienionych (Danneberger, 2006).

Mrozoodpornosc jest w dużym stopniu uzależniona od reakcji roślin na odwodnienie komórek. Gdy temperatura powietrza spada poniżej zera, woda znajdująca się w przestrzeniach międzykomorkowych zamarza, co powoduje obniżenie jej potencjalu. W rezultacie woda znajdująca się w komórkach zaczyna się przemieszczać na zewnatrz (zgdnie ze spadkiem wartości potencjału wody) gdzie również zamarza. Proces ten prowadzi do odwodnienia komórek rośliny. Im niższa temperatura, tym więcej wody przemieszcza sie do przestrzeni międzykomórkowych. Przy temperaturze -10º C, 90% osmotycznie czynnej wody przemieszcza się na zawnątrz komórki (Thomashow, 1998). Istotne jest to, że temperatura zamarzania wody w przestrzeniach międzykomórkowych jest wyższa niż wewnatrz komórek, co zmniejsza prawdopodobienstwo wewnatrzkomórkowej krystalizacji wody, a co za tym idzie śmierci komorek.

Podczas gdy woda przemieszcza sie z wnętrza komórki do przestrzeni międzykomórkowej, błona komórkowa kurczy się i zaczyna odstawać od ściany komórkowej. Wraz z nadejściem wyższych temperatur, pozakomórkowy lod zaczyna topnieć, a woda zaczyna przemieszczać się z powrotem do wnętrza komórek, prowadząc do ich ponownego uwodnienia. Jeśli podczas procesu dehydratacji (odwodnienia) nie nastąpiła utrata integralności błony komórkowej, komórki sa żywe i funkcjonalne. Jednak w sytuacji, gdy doszło do jej uszkodzenia (przerwania czy podziurawienia), następuje śmierć komórki.

Pomimo przejścia okresu aklimacji, uszkodzenia mrozowe mogą być wciąż problemem na wiechlinie rocznej (Poa annua) oraz życicy trwałej (Lolium perenne). Najbardziej powszechny typ uszkodzenia mrozowego występuje przy temperaturze od -2 do -4º C (najczesciej w okresie od późnej zimy do wczesnej wiosny) i jest wynikiem następujących cyklicznie procesów zamarzania i rozmarzania roślin. W takiej sytuacji utrata odporności na mróz jest związna z ekspansją błony komórkowej.

W celu zwiększenia prawdopodobienstwa przetrwania zimy przez rosliny należy:

· W przypadku traw tropikalnych (C4) zwiększyć wysokość koszenia jesienią, co zapewni lepszą ochronę węzłów krzewienia przed mrozem.

· Zapewnić dobry drenaż w miejscach zbierania się nadmiernej ilości wody. W czasie następujących po sobie procesów zamarzania i odmarzania nadmierna wilgotność może zwiększyć prawdopodobienstwo uszkodzenia roślin.

· Kontrolować odkładanie się filcu. Gruba warstwa filcu powoduje wyniesienie węzłów krzewienia traw ponad powierzchnię gleby, wystawiając je tym samaym na działanie niskich temperatur.

· Nawozić potasem. Nawożenie potasowe, w celu zwiększenia odporności na mróz, jest szczególnie efektywne na trawach tropikalnych. Jony potasu obniżaja potencjał osmotyczny wewnątrz komórek zapobiegając przemieszczaniu się wody do przestrzeni miedzykomórkowych.

· Zredukować prawdopodobienstwo aktywnego wzrostu roślin późną jesienią. Przesadna stymulacja wzrostu roślin prowadzi do nadmiernego uwodnienia tkanek, które są bardziej podatne na uszkodzenia mrozowe.

· Ograniczyć zacienienie. Mimo tego, iż nie jest to do końca zbadane, istnieje związek między stopniem zacienienia i skalą uszkodzeń powodowanych przez mróz. Niedobór swiatła może obniżać mrozoodporność ponieważ: 1) rośliny rosnące w cieniu charakteryzują się nadmiernym uwodnieniem komórek oraz większymi przestrzeniami międzykomórkowymi; 2) komórki roślin zawierają mniej węglowodanów, co może wpływać na ich potencjał osmotyczny oraz zapotrzebowanie energetyczne roślin; 3) miejsca zacienione są zazwyczaj bardziej wilgotne, co zwiększa prawdopodobieństwo wystapienia oraz skalę uszkodzeń mrozowych.

Literatura:

Danneberger, T.K. 2006. Another brick in the winter fortress. Golfdom 62(11):38.

Thomashow, M.F. 1998. Role of cold-responsive genes in plant freezing tolerance. Plant Physiology 118:1-8.