Elk organisme heeft een optimaal temperatuurbereik waarbinnen een gezonde groei en fysiologisch functioneren kan plaatsvinden. Aan de uiteinden van dit bereik zal er een minimum- en maximumtemperatuur zijn die biologische processen onderbreken.
Wanneer de omgevingsdynamiek buiten de optimale limiet voor een bepaalde soort valt, verandert het metabolisme en het functioneren, wat wordt gedefinieerd als stress. Planten reageren op stress door veranderingen in genexpressie op gang te brengen, wat leidt tot aanpassingen in het metabolisme en de ontwikkeling van planten om homeostase te bereiken.
Planten behouden de vloeibaarheid van het membraan tijdens temperatuurschommelingen
Celmembranen in planten zijn over het algemeen een van de eerste structuren die worden beïnvloed door een verandering in omgevingstemperatuur. Deze membranen vormen voornamelijk fosfolipiden, cholesterol en eiwitten, waarbij het lipidegedeelte lange ketens van onverzadigde of verzadigde vetzuren omvat. Een van de belangrijkste strategieën die planten is het aanpassen van het lipidecomponent van hun membranen als reactie of de temperatuursverandering. Planten zullen de onverzadigdheid van membraanlipiden bij hoge temperatuur verlagen en deze bij lage temperatuur verhogen, waarbij de vloeibaarheid van het membraan behouden blijft.
Heat Shock-eiwitten
De blootstelling van plantenweefsel of cellen aan plotselinge stress bij hoge temperatuur resulteert in tijdelijke expressie van heat-shock-eiwitten (HSP's). Ze vervullen essentiële fysiologische functies als moleculaire chaperonnes, voorkomen de aggregatie van gedenatureerde eiwitten of bevorderen de renaturatie van geaggregeerde eiwitmoleculen.
Stomatale geleiding
Verhogingen in temperatuur boven het typische gemiddelde bereik hebben invloed op de fotosynthetische activiteit en de stomatale fysiologie van planten. Als de temperatuur stijgt, zullen planten hun huidmondjes sluiten om stomatale geleiding en waterverlies door transpiratie te verminderen.
Ophoping van opgeloste stof in plantencellen
Extreem lage temperaturen kunnen de wateropname door planten verminderen vanwege het lage waterpotentieel, wat kan leiden tot uitdroging. Veel planten reguleren hun osmotische potentiaal en behouden het watergehalte door de opeenhoping van opgeloste stoffen zoals suikers – sucrose, glucose en fructose, in hun cellen. Deze ophoping van opgeloste stoffen kan ook het bevriezen van water in het weefsel vertragen door het vriespunt te verlagen.
