植物逆境生理学论文1

论植物的抗寒性和抗热性
姓名毛丹宁班级市场营销1101 学号20116512摘要：地球上的植物种类繁多，形态结构和生活习性各不相同，一定地区植物群落构成热带亚热带温带寒带四种植被类型【1】，植物的生长受各方面因素的影响，如温度气候等因素，在一定的温度范围内，温度与植物生长成正相关【2】。

而周围环境对植物生长也有很大的影响，对不同环境的适应体现了植物的抗逆性，如抗寒性，抗热性等。

关键词：抗热性，抗寒性，机理，措施
引言：植物的抗逆性是指植物对逆境的适应性反应，任何植物的抗逆性都不是突然形成的，而是逐步适应形成的【3】，植物的抗寒性与抗热性就是经过一段时间的锻炼而形成的。

1 植物的抗寒性
1·1寒害与植物抗寒性
由低温引起的植物伤害现象统称为寒害，包括冻害和冷害，植物对低温的适应性和抵抗能力统称为抗寒性【4】，植物寒害机制和抗寒性是同一个问题的两个方面，植物在冬季来临之前，随着温度的逐渐降低，体内发生一系列的变化，增强抗寒力，在气温回暖的过程中抗寒力又逐渐消失【3】。

1·2植物对抗寒的生理适应
植物在长期的进化过程中，对冬季低温在生长习性方面有各种特殊的适应方式，在冬季来临之前，随着气温的逐渐降低，体内发生了一系列的适应低温的生理变化，抗寒力逐渐加强，这个提高抗寒能力的过程称为抗寒锻炼，即使抗寒性很强的植物，在未进行过抗寒锻炼之前，对寒冷的抵抗能力还是很弱的【5】。

植物在生理生长方面对低温的适应性变化有：随着温度的下降，植物吸水较少，含水量逐渐下降，抗寒锻炼过程中细胞内吸水性胶体加强，束缚水含量提高，自由水含量减少，总含水量减少，使植物抗寒性得以加强；随着温度下降，呼吸逐渐减弱，消耗的糖分减少，增加糖的积累，代谢活动有利于对不良环境的抵抗；随着温度的降低，脱落酸含量增多；随着温度的降低，植物生长逐渐停止，并逐渐进入休眠期；当温度逐渐下降时，淀粉水解成糖比较旺盛，保护物质增多【5】。

1·3内外条件对抗寒性的影响
内部因素：各种植物原产地不同，生长期长短不同，对温度要求也不一样，同一作物不同品种之间抗寒性差别也很明显，而同一植物不同生长期的抗寒性也不相同，一般来说，各种较强的品种抗寒性较强，各种较弱的品种抗寒性弱。

外部因素：抗寒性强弱与植物所处休眠状态及抗寒锻炼情况有关，所以影响休眠和抗寒锻炼的
条件时植物的抗寒性将产生影响如：温度降低，植物进入休眠期，抗寒性降低，光照长短可影响植物进入休眠，同样影响抗寒能力的形成，此外光照强度，土壤含水量过多，土壤营养元素缺乏都会对抗寒能力造成一定的影响，降低抗寒性【5】。

1·4提高植物抗寒性的措施
低温锻炼植物对低温的抵抗是个适应锻炼的过程，在低温来临前对植物进行冷锻炼是提高植物抗寒性的有效措施之一，经低温锻炼，细胞内糖含量增加，细胞液冰点下降，膜脂的不饱和脂肪酸含量增加，相对温度降低，膜透性稳定，原生质黏度弹性增大，新陈代谢活动减弱，内源激素中的IAA和GA含量下降，ABA含量上升。

化学调控利用化学药物可诱导植物抗冷性提高，如施用脱落酸，2,4-D，多效唑，多按等均能提高植物的抗寒性。

合理施肥在低温来临之前，适当添加钾肥和磷肥，少施或不施速效氮肥，有助于提高植物抗冷性【3】。

2 植物的抗热性
2·1热害与植物抗热性
由高温引起植物的伤害称为热害，而植物对高温胁迫的适应则称为抗热性，不同种类的植物对高温的忍耐程度有很大的差异，根据不同植物对温度的反应可分为喜冷植物，中性植物和喜温植物，发生热害的温度与作用的时间有关，即可忍耐高温和暴露时间成反比，暴露时间越短，植物可忍耐的温度越高【6】。

2·2热胁迫及其对植物的影响
在高温胁迫下，植物生长发育会受到不同程度的影响，外观主要表现在形态结构的变化上：树干(特别是向阳部分)干燥，裂开；叶片出现死斑，叶片变黄，变褐，鲜果（如葡萄，番茄等）烧伤，后来受伤处与健康处之间形成木栓，有时甚至整个过失死亡；出现雄性不育，花序或子房脱落等异常现象高温对植物的危害是复杂的，多方面的，归纳起来可以分为直接伤害和间接伤害两个方面【7】。

（一）直接伤害
高温直接影响组成细胞质的结构，在短期（几秒到几十秒）内出现症状，并可从受热部位向非受热部位传递蔓延。

其伤害实质较复杂，可能原因如下：
1 蛋白质变性高温破坏蛋白质空间构型，由于维持蛋白质空间构型的氢键和水键键能较低，所以高温易使蛋白质失去二级与三级结构，蛋白质分子展开，失去其原有的生物学特性。

蛋白质变性最初是可逆的，在持续高温下，很快转变为不可逆的凝聚状态：高温使蛋白质凝聚的原因与冻害相似，蛋白质分子的二硫基含量增多，疏基含量下降。

在小麦幼苗，大豆下胚轴都可以看到这种情
况【6】。

一般植物器官，细胞含水量愈少，其抗热性愈强。

因为第一，水分子参与蛋白质分子的空间构型，两者通过氢键连接起来，而氢键易于受热断裂，所以蛋白质分子构型中水分子愈多，受热后越易变性。

第二，蛋白质含水充足，他的自由移动与空间构型的展开更容易，因而受热后也越易变性。

故种子越干燥，其抗热性越强；幼苗含水量越多，越不耐热。

2 脂类液化生物膜主要由蛋白质和脂类组成，他们之间靠静电和疏水键相联系。

高温能打断这些键，把膜中的脂类释放出来，形成一些液化的小囊泡，从而破坏了膜的结构，使膜失去半透性和主动吸收的特性。

脂类液化程度决定了脂肪酸的饱和程度，饱和脂肪酸愈多愈不易液化，耐热性愈强。

经比较耐热藻类的饱和脂肪酸含含量显著比中生藻类的高【8】。

（二）间接伤害
间接伤害是指高温导致新陈代谢的异常，逐渐使植物受害，其过程是缓慢的。

高温引起植物过度的蒸腾失水，此时与旱害相似，因细胞失水而造成一系列代谢失调，导致生长不良。

1 饥饿高温下呼吸作用大于光合作用，即消耗多与合成，若高温时间长，植物体就会出现饥饿甚至死亡。

光合作用的最适温度一般都低于呼吸作用的最适温度。

呼吸速率和光合作用速率相等时的温度，称为温度补偿点，当温度高于补偿点时，就会消耗体内储藏的养料，使淀粉与蛋白质等的含量显著减少。

饥饿的产生也可能是由于运输受阻或接纳能力降低所致。

2 毒性高温使氧气的溶解度减少，抑制植物的有氧呼吸，同时积累无氧呼吸所产生的有毒物质，如乙醇，乙醛。

如果提高高温时的氧分压，则可显著减轻热害。

高温抑制氮化合物的合成，促进蛋白质的降解，使体内的氨过度积累而毒害细胞。

3 缺乏某些代谢物质高温使某些生化环节发生障碍，使得植物生长所必需的活性物质如维生素等缺乏，从而引起植物生长不良或出现伤害。

4 蛋白质合成下降高温破坏了氧化磷酸化的偶联，丧失了蛋白质的合成能力，此外高温还破坏核糖体和核酸的生物活性，从根本上降低了蛋白质的合成能力。

2·3植物耐热性机理
不同生长习性的植物耐热性不同。

一般来说，生长在干燥炎热环境下的植物耐热性高于生长在潮湿阴凉环境下的植物。

植物不同发育时期部位，其耐热性也有差异。

成长叶片的耐热性大于嫩叶，更大于衰老叶；种子休眠时耐热性最强，随着种子吸水膨胀，耐热性下降；果实越趋成熟，耐热性越强；细胞汁液含水量越少，蛋白质分子越变性，耐热性越强。

耐热性强的植物在代谢上的基本特点是构成原生质的蛋白质对热稳定，蛋白质的热稳定性主要取决于化学键的牢固程度与键能大小，耐热植物体内合成蛋白质速度很快，可以及时补充因热害而
造成的蛋白质的损耗。

生长在沙漠干热地区的一些植物，在高温下产生较多的有机酸，有机酸与NH4+结合，可消除NH3的毒害，一般植物也有以增加有机酸来提高耐热能力的。

温度对植物的耐热性有直接影响，如干旱环境下生长的藻类在夏天高温时，耐热性强，冬天低温时，耐热性差；高温处理会诱导植物形成热击蛋白，其种类和数量可以作为植物抗热性的生化指标；湿度与植物的坑热性也有关，通常湿度高时，细胞含水量高，而抗热性降低；矿质营养与植物的抗热性关系表现在氮素过多，耐热性降低，而一般情况下一价离子可使植物耐热性降低，二价离子可加固分子结构，增强热稳定性。

2·4提高植物耐热性的措施
提高植物耐热性的途径除了利用传统及转基因技术获得抗热品种外，主要包括高温锻炼，改善栽培措施以及利用化学药剂处理等。

高温锻炼高温锻炼能提高植物抗热性，一般是将萌动的种子在适当的高温下锻炼一段时间在播种，可明显提高植物的抗热性，抗热锻炼提高植物耐热性的原理是在经受短时间热激处理后，植物体内可积累一系列热激蛋白。

改善栽培措施栽培作物是通过及时灌深水，增加小气候适度，促进蒸腾，有利于降温；采用高杆与矮杆，耐热植物与不耐热植物间作套种，采用人工遮阳平衡施肥合理密植等配套技术实施科学栽培，提高作物抗高温干旱能力。

化学药剂处理喷洒Cacl2等化学物质可增加生物膜的热稳定性，防止高温造成损伤，例如对葡萄，水稻，番茄等植物的许多研究表明对上述植物喷施SA ABA等植物生长调节剂，能促进植物体内合成较多的热激蛋白，提高植物的抗热性【9】。

3 结论或展望
研究各种环境因素对植物的影响，如：抗寒性，抗热性，抗冷性，抗盐性等，有助于对抗寒，抗热，抗盐品种的培育，在探究植物对环境的适应方面有很大的影响，研究发现很多作物的常规育种，种植中普遍存在抗热遗传资源，随着细胞和组织培养技术的快速发展，对培养细胞热反应的研究成果将很快应用于抗热选择【10】。

对各种逆境因素对植物的影响的研究也有助于提高植物各方面的抵抗力，培育抗逆品种。

参考文献
【1】贺学礼《植物生物学》科学出版社2009-7 P454-P457
【2】邹良栋《植物生长与环境》高等教育出版社2010-6 P214
【3】武维华《植物生理学（第二版）》科学出版社2008-8 P444 P469-P470
【4】李合生《现代植物生理学（第二版）》高等教育出版社2006-7 P341
【5】潘瑞炽《植物生理学（第四版）》高等教育出版社2001 P283-P286
【6】王宝山《逆境植物生物学》高等教育出版社2010-8 P198
【7】赵福庚何龙飞罗庆云《植物逆境生理生态学》化学工业出版社2004-4 P175 【8】郑炳松朱诚金松恒《高级植物生理学》浙江大学出版社2011 P229
【9】利容千王建波《植物逆境细胞及生理学》武汉大学出版社2002-12
【10】张福锁《环境胁迫与植物育种》农业出版社1993 P164。