低温和高温胁迫对植物生长的影响和机制

低温和高温胁迫对植物生长的影响和机制
植物生长对温度的适应性是快速适应其环境的关键。

当植物生长在低温或高温
条件下时，植物的生长和发育将遭受一定程度的损害，严重的情况下植株可能无法生存。

因此，深入研究低温和高温胁迫对植物生长的影响和机制具有极其重要的理论和实际意义。

低温对植物生长的影响
低温是指环境温度低于植物的生理和生化适宜温度范围。

植物在低温下的生理
和生化过程会发生变化，最终导致它们的生长和发育受到影响。

低温对植物的生长影响因植物种类和低温程度而异，普遍影响包括：成熟期延长、代谢率减缓、植物叶片色泽变浅，在严重情况下，低温还可能导致植物死亡。

低温引起植物叶片失绿是由于低温导致合成叶绿素的过程受到抑制，同时同时
植物叶片中的叶绿素降解程度增加。

此外，低温条件下植物膜的渗透率会发生变化，膜脂质会变得更加活性，组成会发生变化，近而导致对温度的响应和适应程度下降。

低温胁迫引起的代谢变化具有复杂的机制。

低温胁迫会通过调节蛋白质的翻译
和转录过程，调控与代谢相关的基因，从而改变植物代谢的速率。

以水稻为例，当其生长在低温条件下时，能促进游离氨基酸的积累，这是由于低温会抑制氨基酸脱羧酶的活性，从而导致氨基酸的代谢路转向游离氨基酸的合成。

低温会增加植物的生物碱含量。

生物碱是一类富含氮或吡咯环结构化合物的次
级代谢物。

除了丰富的生理功能，某些生物碱如藜芦碱还具有抗氧化作用，可以有效地防止氧化应激所导致的细胞和组织损伤。

生物碱的积累与低温胁迫的响应机制密切相关。

高温对植物生长的影响
高温是指环境温度高于植物的生理和生化适宜温度范围。

高温胁迫会对植物产
生严重的影响，包括光合作用的抑制、代谢率加速以及产生氧化损伤等。

生物膜的结构在高温下会发生一定的改变，使得细胞膜的通透性增强，导致ATP产生减少，卡诺循环下降，最终导致光合作用的抑制。

高温引起的氧化损伤是由于高温引起的氧化应激增加导致的。

氧化应激的产生
主要是由于细胞中的ROS（反应性氧气物质）含量增加，过量ROS可导致蛋白质、核酸和脂类的氧化性损伤。

由于聚集导致细胞器的功能丧失、细胞膜的通透性增强并诱导细胞凋亡等不良后果，抗氧化剂能够有效地减轻高温引起的氧化损伤。

高温对植物其他生理和生化过程的影响也愈发受到关注。

例如，研究发现，高
温可直接影响植物根系功能，高温处理会引起根系游离氨基酸、糖、溶质的聚集，同时抑制植物根系的生长和发展，从而减缓植物的形态生长。

同时，进入高温状态会加速酶的活性，包括亚硝化酶、蛋白酶等，这些与植物病害削弱、营养素流失等紧密相关。

胁迫响应的途径
植物对低温和高温胁迫的响应是通过一系列细胞信号响应途径而实现的。

在低
温和高温胁迫下，植物中的特定信号传递通路将被活化，引导植物针对恶劣环境的适应性反应。

例如，通过一种叫做MAPK（丝裂原活化蛋白激酶）途径的信号通路，在低温和高温胁迫下引导植物快速响应并适当调整其代谢、基因表达和生长发育模式，以适应不断变化的环境。

此外，植物还可以通过脱落酸（ABA）途径对低温和高温胁迫进行反应。

ABA 可以调节植物代谢和生长发育，调整其形态和生理状态，从而更好地适应恶劣环境。

特别是在干旱、寒冷和高温等环境胁迫下，ABA的作用尤为突出。

ABA对植物生
长发育的调控和对环境胁迫的响应十分关键。

结论
总之，低温和高温胁迫对植物生长的影响十分显著。

虽然植物对环境温度的适应性较好，但不同类型和不同程度的温度胁迫依然会影响植物的生长发育、代谢、光合作用和其它生理和生化过程。

如何适应逆境，并确保植物的正常生长和健康，需要深入研究胁迫响应的途径、代谢和基因表达模式等问题，为改善和提高植物栽培质量提供科学的保障。