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植物抗逆性

[日期:2013-08-26]
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摘要:植物体是一个开放体系,生存于自然环境,自然环境不是恒定不变的,天南地北,水热条件相差悬殊,即使同一地区,一年四季也有冷热旱涝之分。对植物产生伤害的环境称之为逆境,又称胁迫,胁迫包括生物胁迫和非生物胁迫。生物胁迫有又病害,虫害,杂草;非生物胁迫包括寒冷,高温,干旱,盐渍等。有些植物不能适应这些不良环境,无法生存。有些植物却能适应这些环境,生存下去。对不良环境的适应性和抵抗力,叫做该植物的抗逆性。抗性是植物长期进化过程中对逆境的适应形成的。植物的抗逆有两种形式:一种是比避逆性,即植物整个生育期不与逆境相遇;二是耐逆性,即植物通过自身的形态和代谢来忍耐逆境,大多数植物属于此类。
    关键词:逆境;植物;抗逆性

    逆境会伤害植物,严重时导致死亡。逆境会使膜系统破坏,细胞脱水,一切位于膜上的酶活性紊乱,各种代谢无序进行,透性加大。生物膜是细胞的基本结构,各细胞器都是由生物膜构建而成的膜系统,按照生物膜的流动镶嵌学说,膜的双分子层脂质的物理状态与温度有关,温度高时为液晶相,温度低时为凝胶相。实验表明,正常状态下,膜质呈液晶相。当温度降到一定程度时,冷敏感的植物的膜的形态发生了变化,从液晶相变为凝胶相,膜出现裂缝,所以透性增大,而后受害的组织离子外渗,破坏了原来的离子平衡。由于膜相改变,膜上的酶系统活性降低,有机物分解占优势。在逆境条件下,细胞内的自由基的产生和清除平衡遭到破坏,造成自由基的累积,从而破坏了膜的选择透性。正常情况下,细胞内的自由基的产生和清除处于平衡状态,自由基的水平很低,不会伤害植物。当植物收到胁迫时,这个平衡就会被打破。我们都知道没有氧,就没有植物生命。好氧植物是离不开氧的,一旦氧被氧化,形成对植物有害的活性氧,这种植物的需氧性和氧对植物的潜在危害性,是植物界普遍存在的重大矛盾问题。

    杨德光等用间接测定活性氧自由基O2-和H2O2的方法证实,抽穗期间进行不同程度的水分胁迫下,玉米的叶片中O2-和H2O2随胁迫强度的增大而大量的产生和积累。逆境会使光合速率下降,通话物形成减少,由于组织缺水引起气孔关闭,叶绿体受伤,叶绿素的含量以及叶绿素a/b的值也会变化。有关光合作用的酶失活或变性。逆境下呼吸速率也发生变化,它的变化类型由逆境的种类而异。冰冻,高温,盐渍和淹水胁迫时,呼吸逐渐下降;零上低温和干旱胁迫时,呼吸速率先上升后下降:呼吸作用对于干旱的敏感程度小于光合作用,轻度干旱使植物的叶,茎以及整株植物的呼吸速率增高,而后随干旱程度的增大呼吸速率逐渐下降,根系呼吸对干旱的敏感性大于地面部分。水分胁迫的玉米根系在NaCl和甘油平衡后,其耗氧量明显降低;感染病菌时,呼吸速率显著升高。当植物处于缺水的环境中时,植物会因为吸水不足或者因不能弥补蒸腾失水时常发生组织脱水,这时植物可以通过植物本身的气孔调节蒸腾作用,从而减小或者避免干旱的损害,减少其空的蒸腾作用也是抗旱的一个有效的方法。不同的玉米杂交种在水分胁迫时,气孔阻力明显增大,以此减少植物体内水分的散失,不同品种之间其气孔阻力增加幅度不同,抗旱性强的增加幅度较大,而抗旱性差的增加的幅度较小。大家都知道,我国北方晚秋以及早春时,寒潮入侵,气温骤然下降,造成果木和冬季作物严重的冻害,冻害在我国是普遍存在的,我国每年受低温冻害面积可达到200多万平方千米,多农业的影响很大。而我们东北地区尤为严重。在冬季来临之前,随着气温的降低,植物的体内会发生一系列的适应低温的生理生化变化,抗寒的能力逐渐加强,这种抗寒能力的提高的过程,称为抗寒锻炼。尽管植物的抗寒性强弱是植物长期对不良环境的适应结果,是植物的本性。但是,即使是抗寒性很强的植物,在未进行过抗寒锻炼之前,对寒冷的抵抗能力还是很弱。所以我们要注意植物的抗寒锻炼,以便用来增加植物的抗寒性。是植物可以在寒冷的环境中更好的生长和生存。

    在寒冷的环境中,植物的的含水量会下降,随着温度的下降,植物的吸水量会减少,植物本身的含水量也会逐渐下降。随这抗寒锻炼的推进,细胞内的亲水性的胶体加强,使束缚水的含量相对提高,而使自由水的含量相对减少。由于束缚水不易结冰和蒸腾,所以,使得含水量减少和束缚水含量相对增多,有利于植物的抗寒性的增强。在寒冷的环境中,植物的呼吸随着温度的下降而逐渐减弱,其中抗寒性弱的植物或者品种减弱的很快,而抗寒性强的则减弱的比较慢,比较平稳。细胞的呼吸微弱,消耗糖分少,有利于糖分的积累;细胞呼吸微弱,代谢活动低,有利于对不良环境的抵抗。多年生树木的叶子,随着秋季日照变短,气温降低,逐渐形成较多的脱落酸,并且运送到生长点,抑制茎的伸长,并且形成休眠芽,叶子脱落。植物进入休眠阶段,以用来提高植物的抗寒能力。经大量的实验证明,脱落酸水平和抗寒性呈正相关。冬季来临之前,树木呼吸减弱,脱落酸含量增多,顶端分生组织的有丝分裂活动减少,生长速度变慢,节间缩短。在电子显微镜下观察得知,在活跃的生长期,细胞核膜都具有相当大的孔或者口;当进入寒冬季节,核膜开口逐渐关闭,因此认为这种核膜开口动态,可能是细胞分裂和生长的活动的一个控制和调节因素。核膜开口不关闭,核与质之间继续交流物质,植物就继续生长米秋林在他60年工作的总结也认为,控制植物生长,也可以提高抗寒性。温度下降时,淀粉水解成可溶性比较旺盛,所以在冬天你植物体内淀粉含量减少,可溶性糖(主要是葡萄糖和蔗糖)的含量增多,含糖量与温度呈负相关。可溶性糖的增多对于植物的抗寒性有良好的效果:提高细胞液的浓度,使冰点降低,又可缓冲细胞质过度脱水,保护细胞质胶体不致遇冷凝固。因此,可溶性糖是植物抗寒性的主要保护物质。抗寒性强的植物,在低温时其可溶性糖的含量比抗寒性弱的高。而且除了可溶性糖之外,脂质也是植物抗寒性的保护物质之一。

    逆境的种类是多种多样的,但是他们都能引起生物膜破坏,细胞脱水,以及各种代谢无序进行。然而植物细胞经过序列变化,有抵抗逆境的伤害的本领,例如形成胁迫蛋白(热激蛋白,抗冻蛋白),提高保护酶系统的(SOD,CAT,POD)活性,形成渗透物质(脯氨酸,甜菜碱)和增加脱落酸水平。随着科学的发展与进步,我们会找到更多的抵抗逆境的方法,提高植物的抗逆性。

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