植物的抗旱性
植物抗旱机理及抗旱性鉴定方法研究进展
植物抗旱机理及抗旱性鉴定方法研究进展植物的抗旱机理是指植物在干旱环境中如何调节水分平衡，以维持正常的生长和发育。
随着全球气候变暖，干旱问题日益严重，研究植物的抗旱机理和鉴定抗旱性的方法对于农业生产和生态恢复具有重要意义。
本文将介绍植物抗旱机理的研究进展和抗旱性鉴定方法。
植物的抗旱机理主要包括：减少蒸腾损失、增加水分吸收能力、调节植物生长和发育等方面。
在减少蒸腾损失方面，植物通过改变气孔的开闭来控制蒸腾速率。
一些植物能够在干旱条件下调节其气孔的开合，降低蒸腾速率，减少水分流失。
同时，植物根系的生长和分布也对抗旱起着重要作用。
植物根系的发达程度和分布范围影响着植物吸收水分和养分的能力，从而影响植物的抗旱性。
另外，植物还通过产生一些抗旱物质来调节自身的生理代谢，如抗氧化物质、谷胱甘肽等，以抵抗干旱引起的氧化应激。
目前，研究人员采用了多种方法来鉴定植物的抗旱性。
一种常用的方法是通过测定植物的生理指标来评估其抗旱性。
例如，测定植物的相对水分含量、叶绿素含量、脯氨酸含量等指标，可以反映植物在干旱条件下的水分状态和生理代谢水平。
另外，测定植物的根系性状也是评估抗旱性的重要指标。
根系的发育程度和分布范围可以反映植物的水分吸收能力和适应干旱的能力。
此外，还可以通过评估植物的生长和发育状况来判断其抗旱性。
例如，测定植物的生物量、叶面积指数、根冠比等指标，可以反映植物在干旱条件下的生长状况。
近年来，研究人员还采用了分子生物学和基因工程等方法来研究植物的抗旱机理和鉴定抗旱性。
例如，通过研究与植物抗旱相关的基因，可以揭示植物在干旱条件下的分子调控机制。
同时，通过转基因技术来提高植物的抗旱性也是研究的热点之一、通过引入抗旱相关基因或调控植物内源基因的表达，可以提高植物的抗旱能力，从而增加农作物的产量和耐旱性。
综上所述，植物的抗旱机理及抗旱性鉴定方法研究已经取得了一些进展。
随着研究的深入和技术的进步，相信将会有更多的抗旱机理被揭示，也将有更多的有效方法用于评估和提高植物的抗旱性。
18种最耐寒耐旱的植物
18种最耐寒耐旱的植物植物是地球上最为重要的生物之一，它们能够通过光合作用将太阳能转化为化学能，为我们提供氧气和食物。
然而，不同的植物对环境的适应能力也不同。
在极寒或干旱的环境中，一些植物展现出了惊人的耐寒耐旱能力。
下面将介绍18种最耐寒耐旱的植物。
1. 仙人掌（Cactaceae）：仙人掌是最著名的耐旱植物之一。
它们的叶片演化成了刺，能够减少水分蒸发。
同时，它们的根系能够储存水分，以应对干旱环境。
2. 寒莱（Orostachys）：寒莱是一种多肉植物，能够在极寒的环境中生存。
它们的叶片厚实，能够储存水分，并通过减少气孔开放来减少水分蒸发。
3. 云杉（Picea）：云杉是一种常见的耐寒树种，能够在寒冷的地区生长。
它们的叶片形状细长，能够减少水分蒸发。
4. 草木樨（Spiraea）：草木樨是一种耐寒灌木，能够在寒冷的环境中生长。
它们的根系能够储存水分，并且具有较强的抗寒能力。
5. 白桦树（Betula）：白桦树是一种耐寒树种，能够在寒冷的地区生长。
它们的树皮富含树脂，能够抵御寒冷环境和干旱。
6. 欧洲山楂（Crataegus）：欧洲山楂是一种耐旱灌木，能够在干旱的环境中生长。
它们的叶片小而厚实，能够减少水分蒸发。
7. 蓝花楹（Jacaranda）：蓝花楹是一种耐旱树种，能够在干旱地区生长。
它们的根系能够深入地下寻找水源，并且具有较强的抗旱能力。
8. 金露梅（Grevillea）：金露梅是一种耐旱灌木，能够在干旱环境中生长。
它们的根系能够储存水分，并且具有较强的抗旱能力。
9. 裸子植物（Gymnospermae）：裸子植物是一类耐寒植物，能够在寒冷的地区生长。
它们的叶片形状多样，能够适应不同的环境。
10. 苔藓植物（Bryophyta）：苔藓植物是一类耐寒植物，能够在寒冷的地区生长。
它们的叶片小而厚实，能够减少水分蒸发。
11. 蜀葵（Hibiscus syriacus）：蜀葵是一种耐旱灌木，能够在干旱环境中生长。
植物抗旱性的生理指标
植物抗旱性的生理指标1.水分平衡方面：a.相对含水量（RWC）：植物组织中的水分含量与组织在饱和状态下的水分含量之比，反映植物细胞的水分状态。
b.利用率效率（WUE）：单位水分下产生的干物质量，也可表示为单位蒸腾量下产生的干物质量，反映植物水分利用效率。
c.水势：植物体内的水分势，包括土壤水势、根部水势、茎、叶片的水势，反映植物体内的水分状况。
2.渗透调节方面：a.凝结蛋白含量：植物在干旱条件下可以积累凝结蛋白，提高植物细胞的渗透调节能力，维持细胞内外水分平衡。
b.渗透物质含量：植物在干旱条件下可以积累渗透物质，如脯氨酸、植酸等，增加细胞内的溶质浓度，提高细胞脆性和耐旱性。
c.渗透调节物质的合成速率：如渗透物质合成酶（如脱氢酶、植酸合成酶）的活性，反映植物合成抗旱物质的能力。
3.气体交换方面：a.蒸腾速率（Tr）：植物叶片蒸腾的速率，反映植物的水分蒸发速率。
b.光合速率（Pn）：植物叶片光合作用的速率，反映植物在光照条件下固定二氧化碳并产生有机物质的能力。
c.蒸散比（E）：单位时间内植物蒸腾所失去的水分量与光合产物的干物质量的比值，反映植物进行水分和碳素的平衡。
4.叶片形态和结构方面：a.毛度和毛片密度：植物叶片表面的毛发和毛片的分布情况，影响植物叶片对水分的损失和保护。
b.叶片厚度：植物叶片的厚度与气孔的开合、水分的渗透等过程有关，影响植物水分的利用和保持。
5.激素调节方面：a.脱落酸（ABA）含量：植物在干旱条件下合成和积累ABA，调节气孔的开合，减少水分的散失。
b.生长素（IAA）含量：植物干旱时生长素含量下降，从而抑制植物生长，节约水分。
上述生理指标是评价植物抗旱性的常用方法，通过对这些指标的测定，可以了解植物在干旱条件下的适应能力和维持生理功能的机制。
需要注意的是，不同植物种类和环境条件对生理指标的表现可能存在差异，因此在实际研究中需要综合考虑多个指标来全面评价植物的抗旱性能力。
植物的抗旱、抗盐性
某些沙生植物为了适应环境，以干重计算 的根系比例竟占整株重的90% 。
仙人掌角质层 发达，通过角 质层丢失的水 分只占其总蒸 腾量的0.05%。
3.耐旱性
植物受旱时，能在较低的细胞水势下维持一定程 度的生长发育（低的基础代谢水平，低的蛋白质 水解合成比率，结构蛋白和功能蛋白的较易修复 等）和忍耐脱水的能力。
▪维持膨压 渗透调节 细胞壁弹性
细胞体积小
▪耐脱水或干化 原生质耐性
脯氨酸含量对干旱引起小麦叶片细胞膜损伤的影响
培养基
湿空气 水 25%脯氨酸 5.0%脯氨酸 7.5%脯氨酸
脯氨酸含量 （mg/g） 1.5 1.2 46.1 56.4 65.0
干旱引起的损 伤％ 63.9 70.1 23.7 12.0 1.9
3. 生理代谢紊乱 ✓ 抑制光合速率
Na+抑制Rubisco、PEPC的活性。
✓ 呼吸作用 低盐时植物呼吸受到促进，高盐时受 到抑制。
✓ 蛋白质合成受抑 降低蛋白质合成速率，加速贮藏蛋白 质的水解。
（二）次生盐害
1. 渗透胁迫 土壤盐分过多，降低土壤溶液的渗透势， 植物吸水困难, 导致生理干旱。
抗旱性（drought resistance): 植
物抵抗干旱的能力。
干旱条件下，在一定范围内，植物不但能 够生存，而且能维持正常的或接近正常的 代谢水平，维持基本正常的生长发育进程。
（一）干旱类型
大气干旱：空气过度干燥，相对湿度过低， 常伴随高温和干风。
土壤干旱：土壤中没有或只有少量的有效水， 这将会影响植物吸水，使其水分亏缺，引起 永久萎蔫。
• 暂时萎蔫 • 永久萎蔫
大豆对水分亏缺的反应
1.机械损伤 细胞失水或再吸水时，原生质体与细胞壁 均会收缩或膨胀，但是它们的弹性以及两 者之间的收缩程度和膨胀程度均不同。
植物的抗逆能力
植物的抗逆能力植物作为生物界的重要组成部分，具备了很强的适应能力和抗逆能力。
在面对各种不利环境因素时，植物能够通过一系列的调节机制来保持自身的生长和发育。
本文将从植物的抗旱、抗盐和抗寒三个方面来探讨植物的抗逆能力。
一、植物的抗旱能力干旱是全球范围内普遍存在的环境问题，对植物生长和发育产生了巨大的影响。
然而，植物通过一系列的适应机制来提高自身的抗旱能力。
首先，植物通过调控气孔开闭来减少水分蒸散，降低水分流失速度。
其次，植物在干旱条件下会启动一系列的抗氧化反应，增强细胞的抗氧化能力，减少氧自由基对细胞的损伤。
此外，植物在根系方面也发挥着重要的作用，通过增长根系长度和根毛数量来提高植物吸水的能力。
二、植物的抗盐能力盐碱地在全球范围内广泛存在，对植物的生长和发育造成了巨大的威胁。
为了适应盐碱环境，植物演化出了一系列的抗盐机制。
首先，植物通过积累渗透物质，如脯氨酸和可溶性糖类，来提高细胞的渗透压，减少盐分对细胞的损伤。
其次，植物根系的盐分排泄也对提高植物的抗盐能力起到了重要的作用。
此外，植物还可以通过调节离子通道的活性来控制盐分的吸收和排泄，从而降低盐分对植物的影响。
三、植物的抗寒能力寒冷环境对植物的生长和发育也有着重要影响。
为了适应低温条件，植物进化出了一系列的抗寒机制。
首先，植物通过增加细胞膜的不饱和脂肪酸含量来提高细胞膜的流动性，减少低温对细胞膜的损伤。
其次，植物还可以合成寒冷蛋白来提高细胞的抗寒能力。
此外，植物还可以通过调节抗氧化酶的活性和积累低分子量抗氧化物来对抗寒冷环境带来的氧化损伤。
综上所述，植物具备了很强的抗逆能力，可以通过一系列的适应机制来应对不利环境因素。
植物的抗旱、抗盐和抗寒能力是其适应环境变化的重要特征，对于维护生态平衡和农业生产具有重要意义。
未来的研究还需要深入探讨植物抗逆机制的分子基础，以期为植物的遗传改良和培育抗逆品种提供理论基础。
植物抗旱性鉴定评价方法及抗旱机制研究进展
四、应用前景及建议
植物抗旱性鉴定评价方法和抗旱机制研究进展在农业生产、生态修复等领域具 有广泛的应用前景。未来的研究应以下几个方面：
1、鉴定方法优化：进一步探索和优化植物抗旱性的鉴定物物种的需求。
2、机制深入研究：加强植物抗旱机制的深入研究，特别是不同植物物种间抗 旱机制的差异及其原因，为抗旱性育种提供理论依据。
3、抗氧化防御系统：植物在干旱条件下会面临氧化胁迫，通过激活抗氧化酶 体系、积累抗氧化剂来抵抗氧化损伤。
4、信号转导：植物在干旱条件下会通过感知环境信号、产生并传递信号来调 节基因表达、代谢途径和细胞结构，从而应对干旱环境。
这些机制的研究为植物抗旱性育种提供了理论基础，有助于提高植物抗旱性的 效果。然而，现有研究主要集中在模式植物上，对不同植物物种间抗旱机制差 异的研究还不够深入。因此，未来研究需要加强不同植物物种间抗旱机制的比 较和分析，从而为抗旱性育种提供更多有效的资源。
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植物抗旱性鉴定评价方法及抗旱机制研 究进展
目录
01 一、植物抗旱性鉴定 的背景
03
三、植物抗旱机制研 究进展
02
二、植物抗旱性鉴定 评价方法
04 四、应用前景及建议
植物抗旱性是指植物在干旱条件下能够正常生长和发育的能力。由于全球气候 变化和人口增长带来的水资源短缺问题，植物抗旱性研究已成为农业科学领域 的重要课题。本次演示将介绍植物抗旱性的鉴定评价方法和抗旱机制研究进展， 并探讨其应用前景。
3、基因编辑技术应用：利用基因编辑技术对植物进行抗旱性改良，培育具有 优良抗旱性能的新品种，提高农业生产力和生态环境的稳定性。
4、综合应用：将植物抗旱性鉴定评价方法、抗旱机制研究和实际应用相结合， 实现理论和实践的相互促进，推动植物抗旱性的研究发展。
植物的耐旱和耐寒机制
生化机制的比较
植物耐旱机制：植物通过减少水分损失和增加水分吸收来应对干旱环境，例如通过关闭气孔、 增加细胞壁弹性等。
植物耐寒机制：植物通过降低冰点、增加细胞内液体浓度、减少细胞内冰晶形成等方式来应对 寒冷环境。
比较：植物耐旱和耐寒机制在生化方面存在差异，例如在代谢途径、酶活性等方面。
共性：植物耐旱和耐寒机制也存在一些共性，例如在基因表达、信号转导等方面。
低温条件下，植物会合成一系列低温诱导蛋白，这些蛋白能够增强植物的抗寒性。
植物的抗氧化系统在耐寒机制中也起着重要作用，能够清除自由基，减轻氧化应激对植物的伤 害。
植物的基因组学适应
基因组变异：植物在寒冷环境中通过基因组变异来适应低温环境。 基因表达：植物通过调控基因表达来适应低温环境，如增加抗冻蛋白的合成。 细胞结构：植物在低温环境下改变细胞结构，以减少冰晶对细胞的损伤。 信号转导：植物通过信号转导来感知低温信号，并作出相应的适应反应。
生态学机制的比较
植物耐旱机制：减少水分损失和增加水分吸收，例如减少叶片面积、增加 根系深度等。 植物耐寒机制：降低冰点温度、增加膜流动性、增加细胞内糖分和氨基酸 含量等。
比较：耐旱植物更注重减少水分损失，而耐寒植物更注重降低冰点温度。
共性：植物的耐旱和耐寒机制都涉及到对细胞膜的保护和渗透调节等方面。
植物的生化适应
增加糖类物质 的积累，提高 细胞液浓度，
降低冰点
增加细胞膜脂 肪酸的链长度， 降低膜流动性
增加细胞内抗 氧化物质的含 量，减轻氧化
损伤
调节基因表达， 增加抗寒相关 蛋白的表达量
植物的生态学适应
植物的耐寒机制包括细胞膜流动性、低温诱导蛋白和抗氧化系统等。
植物通过增加细胞膜脂肪酸的含量和流动性，以保持膜的稳定性，从而适应低温环境。
植物的抗旱性
内容
一、干旱的相关概念 二、干旱胁迫对植物的伤害 三、园艺植物对干旱的适应性 四、提高园艺植物抗旱性的途径 五、树木抗旱基因与遗传的研究
一、干旱的相关概念
干旱（drought）是一种使植物产生 水分亏缺的环境状况，通常可分为大 气干旱和土壤干旱两种类型，这两种 干旱常结合在一起。这种情况下干旱 是一个气候概念。
干旱的伤害机制
三、园艺植物对干旱的适应性
植物对干旱的适应和抵抗能力叫抗旱性 (drought resistance)。由于地理位置、 气候条件、生态因素等原因，使植物形成了 对水分需求的不同类型：水生植物(如荷花、 菱角)、旱生植物(如仙人掌科花卉)和包括 绝大多数园艺植物在内的中生植物，不同类 型植物的抗旱性差别很大。
大气干旱
当大气温度高、光照强，空气中相对湿度低 (10％—20％)，尽管土壤中有水，根系活 动也正常，但由于蒸腾强烈，失水量大于根 系吸水量而使植物受害的现象，称为大气干 旱。如我国西北等地就常有大气干旱出现。 大气干旱如果持续时间过久便会引起土壤干 旱。
土壤干旱
当土壤中缺乏可被植物吸收利用的水分，根 系吸水困难，植物体内水分平衡遭到破坏、 致使植物生长缓慢或完全停止生长的现象， 称为土壤干旱。受害情况比大气干旱严重， 我国的西北、华北、东北等地区均常有土壤 干旱发生。
（水分胁迫是环境对植物的作用，结果造成植 物水分亏缺）
植物水分亏缺的程度可用水势（water potential）或相对含水量(relative water content，RWC)来表示。Hsiao(1973)将 一般中生植物水分胁迫程度划分为如下三个 等级：
1.轻度胁迫 水势比处在缓和的蒸发条件下供 水良好时略降低零点几个MPa；或相对含 水量降低约8％～10％。
植物抗旱性研究进展
植物抗旱性研究进展植物抗旱性是植物对干旱胁迫的抵抗能力。
随着全球气候变暖和水资源短缺的日益加剧，植物抗旱性的研究成为了当下热门的科研领域。
本文将介绍植物抗旱性研究的新进展。
植物抗旱性的机制研究是重点。
植物抗旱性的机制主要包括根系生理特性的改变、气孔调控、脱水保护物质的积累以及内源激素的作用等。
近年来，研究人员在这些方面取得了重要进展。
根系生理特性的改变是植物适应干旱环境的关键。
研究表明，根系生理特性的改变能够提高植物的水分吸收能力，从而增强植物的抗旱性。
一些机制研究发现，在干旱条件下，植物的根系长度和体积会增加，以增加根系表面积，提高水分吸收效率。
气孔调控是植物抗旱性的另一个重要机制。
气孔是植物光合作用和水分蒸腾的关键组织，通过调节气孔的开闭程度来减少水分蒸腾损失。
研究表明，一些植物在干旱条件下能够调节气孔的开闭机制，从而减少水分蒸腾，增强植物的抗旱性。
激素调控在气孔调控中扮演了重要角色，研究人员对激素调控机制的研究也成为了热点。
脱水保护物质的积累是植物抗旱性的另一个重要机制。
一些植物在干旱胁迫下可以合成和积累大量的脱水保护物质，如蛋白质、脂类和可溶性糖等，这些物质可以保护植物细胞免受脱水损害。
研究人员通过研究脱水保护物质的生成和积累机制，为培育抗旱植物提供了理论基础。
内源激素的作用也对植物抗旱性起着重要影响。
研究发现，一些内源激素可以在干旱胁迫下调节植物的生长和发育，提高植物的抗旱性。
研究人员对内源激素的作用机制进行研究，对培育抗旱植物具有重要意义。
植物抗旱性研究取得了一系列新的进展。
根系生理特性的改变、气孔调控、脱水保护物质的积累以及内源激素的作用等机制的研究不仅为了解植物适应干旱环境提供了理论基础，也为培育抗旱植物提供了科学依据。
随着对植物抗旱性研究的不断深入，相信未来会有更多的突破和应用。
植物抗旱性鉴定
实验17 植物抗旱性鉴定水分亏缺是一种最普遍的影响植物生产力的环境胁迫，尽管蔬菜作物一般都在水源充足的地区栽培，但是通常蔬菜需水量大，而且几乎整个生育期对水分的要求都比较多；而果树大多栽培于丘陵、土地，更易受到水分亏缺的影响。
因此深入研究植物的抗旱性，进行抗旱育种显得特别重要。
抗旱育种的成败在很大程度上取决于拥有抗性资源的多少和深入研究的程度，因此，种质资源的抗旱性鉴定、评价与筛选是抗旱育种的关键环节，受到世界各国育种工作者的重视。
进行抗旱性鉴定所采用的方法很多，主要包括田间直接鉴定法、干旱棚法、人工气候室法、盆栽法及室内模拟干旱条件法等。
这些方法各有优缺点，适用于不同时期、不同目的抗旱性鉴定与研究。
本实验将以抗旱性存在差异的普通小麦品种为试材介绍植物抗旱性鉴定的主要方法和步骤。
一、试材及用具小麦幼苗，发芽箱，滤纸，培养皿，打孔器，天平，干燥器，电导仪，20ml具塞刻度试管，双面刀片，恒温水浴锅，温度计，玻璃棒，研钵，过滤漏斗，容量瓶（50ml），移液管（2ml、5ml、10ml），高速台式离心机，分光光度计，微量进样器，荧光灯（反应试管处光照强度为4000lx）；刻度吸管，G3垂熔玻璃漏斗等。
二、方法步骤（一）田间直接鉴定当土壤干旱来临时，尤其在小麦孕穗至灌浆阶段发生旱性时，植株因失水而逐渐萎蔫，叶片变黄并干枯。
在午后日照最强、温度最高的高峰过后根据小麦叶片萎蔫程度分5级记载。
级数越小，抗旱性越强。
“1”级无受害症状；“2”级小部分叶片萎缩，并失去应有光泽，有较少的叶片卷成针状；“3”级大部分叶片萎缩，并有较多的叶片卷成针状；“4”级叶片卷缩严重，颜色显著深于该品种的正常颜色，下部叶片开始变黄；“5”级茎叶明显萎缩，下部叶片变黄至变枯。
以上是根据凋萎程度定性鉴定品种的抗旱性，也可以把各品种分别种植于旱地（胁迫）和水地（非胁迫），测定旱地小区产量和水地小区产量，以下列公式定量评定品种的抗旱性。
抗旱系数（DC）＝）非胁迫下的平均产量（）胁迫下的平均产量（PDYY抗旱指数（DI）＝的平均值所有品种）旱地产量（）抗旱系数（DDCYYD×品种的抗旱系数或抗旱指数越大，其抗旱性越强。
植物的抗旱性..
生理干旱
有时土壤水分并不缺乏，只是因为土温过 低、土壤溶液离子浓度过高、土壤缺氧或 土壤积累有毒物质等原因，使根系正常的 生理活动受到阻碍，不能吸水而使植物受 旱，这种干旱称为生理干旱。
水分胁迫
水分胁迫（water stress）包括干旱胁迫和 淹水胁迫，但通常是指由于干旱缺水所引起 的对植物正常生理功能的干扰。实际应用中 常将水分胁迫与水分亏缺（water deficite） 或干旱胁迫混同。 （水分胁迫是环境对植物的作用，结果造成植 物水分亏缺）
植物水分亏缺的程度可用水势（water potential）或相对含水量(relative water content，RWC)来表示。Hsiao(1973)将 一般中生植物水分胁迫程度划分为如下三个 等级： 1.轻度胁迫 水势比处在缓和的蒸发条件下供 水良好时略降低零点几个MPa；或相对含 水量降低约8％～10％。
５．内源激素的变化 干旱可改变植物内源激素平衡，一般是促 进生长的激素减少，而延缓或抑制生长的 激素增多，主要表现为细胞分裂素合成受 抑，脱落酸含量大幅增加，乙烯合成加强。
６．水分重新分配Biblioteka 植物在水分亏缺时，不同器官或不同组织间 的水分按其水势大小重新分配。例如，干旱 时，幼叶从老叶夺取水分，促使老叶的枯萎 死亡，使光合面积下降；地上部分从根系夺 水，造成根毛死亡；叶片从花蕾或果实中吸 水，造成落花落果或果实发育不良等现象。
（三）对基本生理过程的影响
１.对光合作用的影响 干旱使植物的光合作 用受到抑制，其原因既有对C02同化的气孔 性限制，又有非气孔性限制。
前者指水分亏缺使气孔开度减小，气孔阻力 增大，甚至气孔完全关闭，明显抑制了对 CO2的吸收，因而光合作用减弱。
非气孔性限制指水分亏缺使叶绿体的片层结 构受损，希尔反应减弱，光系统Ⅱ活力下降， 电子传递和光合磷酸化受抑，RuBP羧化酶 和PEP羧化酶活力下降，叶绿素含量减少等， 总体表现为叶绿体的光合活性下降。 如番茄叶片水势低于﹣0.7MPa时，光合作 用开始下降，当水势达到﹣1.4MPa时，光 合作用几乎为零。
植物抗旱性实验心得体会
植物抗旱性实验心得体会
植物抗旱性实验是探究植物对干旱条件的适应能力的重要研究。
在进行该实验过程中，我有一些心得体会：
首先，选择适宜的植物材料非常重要。
根据实验的目的和研究对象的特点，选择耐旱性较强的植物进行实验，这样能更好地观察植物在干旱条件下的反应。
其次，合理设定实验组和对照组。
实验组是给予植物一定程度的干旱处理，而对照组则在正常水分条件下进行观察。
通过比较两组植物的生长状态、生理指标等，可以评估植物的抗旱能力。
另外，制定合理的实验方案和干旱处理方法也很关键。
在给予实验组植物干旱处理时，需要确保控制好干旱程度和处理时间，以避免给植物造成过大的伤害。
实验过程中的观察和记录也非常重要。
可以通过观察植物的叶片形态、颜色、生长情况等来判断植物的抗旱能力。
同时，还可以测量一些相关的生理指标，如叶片相对含水量、叶绿素含量、叶片蒸腾速率等，来评估植物的水分状况和适应能力的变化。
最后，在实验结果分析时要注意客观性和科学性。
通过统计和对比实验数据，可以得出结论，进一步探究植物的抗旱机制和相关影响因素。
总的来说，植物抗旱性实验需要综合考虑植物的选择、实验方案的设计与操作、数据的观察记录和结果的分析等环节，这样才能得到较为准确和可靠的实验结果。
植物生理学：第三节 水分(亏缺)胁迫及植物的抗旱性
Aerenchyma: continuous, columnar intracellular
spaces formed in root cortical tissues
Aerenchyma development in root cortex of maize after oxygen deprivation. (A) under aerobic conditions, (B) under 72h of hypoxia
• Effect of manipulating ABA concentration in xylem sap on stomatal conductance of leaves (abaxial
epidermis) in maize.
透调节物质(osmolyte) :
高度水溶性、不干预细胞代谢的有机化合物。
• (B) Photographs comparing internode elongation in aerobic ( l e f t ) and submerged (right) plants. Arrows indicate positions of nodes.
During short-term acclimation to anoxic conditions, plants generate ATP through glycolysis and fermentation
Ethylene promotes long-term acclimative
responses:
including formation of aerenchyma and stem
elongation
Treatment
Action
植物抗旱性研究进展
植物抗旱性研究进展随着全球气候变化的日益加剧，旱灾成为了世界各地越来越突出的环境问题。
幸运的是，许多植物已经发展出了对干旱的适应策略，并表现出较强的抗旱性。
这些适应策略包括生理、形态和分子水平上的变化。
本文将就植物抗旱性研究的相关进展进行探讨。
一、植物的生理适应1.叶片的生长由于叶片是植物进行光合作用的主要器官，因此它们对抗旱有着特殊的适应方式。
在水分缺乏的环境下，许多植物具备生长叶片的能力。
这类叶片有较小的表面积，使得光合作用的水分的流失减少，从而保持了水分的平衡状态。
2.调节渗透压植物对水分的平衡是通过调节细胞的渗透压实现的。
在干旱条件下，植物会发生渗透调节和保持水分平衡的反应。
其中，渗透压的调节特别重要，植物通过调整细胞中的有机物和无机物的浓度来调节渗透压。
3.激素调节植物内部的激素关系着植物的生长发育和适应能力。
许多研究已经表明，植物的激素水平与其抗旱能力密切相关。
例如，研究表明，ABA在植物的抗旱适应中具有特别重要的作用，能够调节植物的渗透压和关闭气孔，降低水分消耗。
1.根系适应植物的根系是其吸取水分和养分的主要器官，因此在干旱条件下，许多植物调整其形态来适应干旱条件。
这些适应措施包括生长更深的根系和增加根系表面积以便更有效地吸收水分。
2.叶片形态适应由于叶片表面积的大小与水分的流失量直接相关，许多植物会调整叶片的形态来降低水分的消耗。
这种适应措施包括叶片较小、更加厚实、更加紧密排布等变化。
1.蛋白质调节在应对干旱的过程中，植物的蛋白质活动发生了变化，借以适应干旱条件下的生长。
例如，几种研究表明，在干旱条件下，植物的蛋白质修饰模式发生了变化，从而导致了一些蛋白质的功能调节和抗旱性能的提高。
2.基因表达调节植物是复杂的基因调节系统，许多基因可以调节植物的抗旱性。
在干旱条件下，植物会调节一些基因的表达以增强其抗旱性。
例如，许多基因编码有关水分调节和渗透压调节的关键酶，调控它们的表达可以对植物的抗旱性产生重要的影响。
植物抗旱性研究进展
植物抗旱性研究进展植物是受环境因素影响最为严重的生物之一，其生长发育和生存状态往往取决于所处环境。
在干旱等水分紧缺的情况下，植物会受到很大的挑战，但是为适应这些条件，植物进化出了一系列抗旱机制，以保证其生存和生长发育。
本文将介绍植物抗旱性研究的进展及相关机制，同时讨论如何通过遗传改良来提高植物的抗旱能力。
植物抗旱性研究的进展植物抗旱性的研究可以追溯至19世纪初。
早期的研究集中在观测植物在干旱等水分缺乏条件下的生长变化，如植物的枯萎程度、叶片水分含量等。
随着科学技术和实验手段的不断发展，研究者可以更深入地了解植物抗旱性的机制。
当前，植物抗旱性研究主要涉及以下方面：1.植物水分平衡的调节植物在水分充足状态下，可以通过调节根系吸收、根际土壤水分利用率、水分的输运等方式来平衡水分。
同时，植物也能够通过调控茎叶的气孔开关，减少蒸腾量等方法来减少水分的损失。
在水分缺乏的情况下，植物可以通过调控细胞内外的渗透压、促进根系吸水能力、调控植物激素等途径来平衡整个水分系统。
2.植物对环境温度和土壤盐度的适应性温度和土壤盐度也是影响植物抗旱性的重要因素之一。
一些植物通过转录调控、蛋白合成等机制来适应不同的环境温度和土壤盐度条件，从而提升自身的抗旱能力。
3.植物抗氧化压力的机制水分缺乏等环境因素会诱导植物产生活性氧自由基，从而引发氧化损伤，对植物造成损害。
植物通过在适应条件下诱导一些类胡萝卜素、维生素C、E等含有抗氧化能力的物质来降低氧化压力，调节植物内部的氧化还原状态，从而提高植物的抗旱能力。
4.植物逆境适应信号传递系统的研究植物逆境适应信号传递系统能够感受外界环境变化并传递信号，从而使植物逆境适应。
研究表明，植物的类UV-B激发蛋白、蛋白激酶等可被激活，从而传递信号。
5.生物学家利用转基因技术来提高植物抗旱性通过外源基因介导的手段，科学家可以将一些具有抗旱、耐盐等特性的基因或基因组引入到植物体内，来提高植物的抗旱性。
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构域的调节蛋白，并结合到具有ACGT或G盒的ABA反 应元件ABER上。 不依赖ABA的途径Ⅲ：在植物干旱胁迫的信号转导中， 水分胁迫被细胞膜上的“渗透感应器”，如双组分的组 氨酸激酶感知，不需要ABA的介入直接触发第二信使传 递系统(Ca2+／IP3／CDPK磷酸化和去磷酸化反应)传 递信息，最终激活了相应的转录因子而导致特定的基因 被诱导表达。
五、树木抗旱基因与遗传研究
5.1水通道蛋白
水通道蛋白(aquaporin)是指作为跨膜通道的主嵌入蛋 白(MIP)家族中具有运输水分功能的一类蛋白质，能够 促进和调节水分跨膜的被动交换，包括植物体内的跨细 胞和胞内水分流动，是水分跨膜运输的重要途径之一。 水通道蛋白的结构分析解释了蛋白质调节的膜水分运输 的一般机制。MIP可以形成专一水分通道，提高细胞膜 的透水性，便于水分的吸收，从而使脱水胁迫下的细胞 保持一定的膨压．以维持正常的生命活动。通过调节植 物体内的水分流动，水通道蛋白在维持植物内水分稳定 方面可能起到了一个主要作用。
5.3树木抗性的遗传变异
研究树木种内抗旱的遗传变异性，对于抗旱品 种选育无疑具有重要的意义。关于植物抗旱性 遗传研究的资料较少，但对于遗传型间某个抗 旱因素变异性的研究则很多。 在干旱胁迫条件下，植物产量的高低综合地反 映了某抗旱能力的大小，通过测定胁迫下的产 量比值等方法，可以说明不同品种对干旱胁迫 的反应不同，即存在着遗传变异。
植物水分亏缺的程度可用水势（water potential）或相对含水量(relative water content，RWC)来表示。Hsiao(1973)将 一般中生植物水分胁迫程度划分为如下三个 等级： 1.轻度胁迫 水势比处在缓和的蒸发条件下供 水良好时略降低零点几个MPa；或相对含 水量降低约8％～10％。
５．内源激素的变化 干旱可改变植物内源激素平衡，一般是促 进生长的激素减少，而延缓或抑制生长的 激素增多，主要表现为细胞分裂素合成受 抑，脱落酸含量大幅增加，乙烯合成加强。
６．水分重新分配
植物在水分亏缺时，不同器官或不同组织间 的水分按其水势大小重新分配。例如，干旱 时，幼叶从老叶夺取水分，促使老叶的枯萎 死亡，使光合面积下降；地上部分从根系夺 水，造成根毛死亡；叶片从花蕾或果实中吸 水，造成落花落果或果实发育不良等现象。
3.氮谢
干旱时植物体内的蛋白质分解加速，合成减 少，这与蛋白质合成酶的钝化和能源(ATP) 的减少有关 。植物体内游离氨基酸特别是 脯氨酸含量增高，可增加达数十倍甚至上百 倍之多。因此脯氨酸含量常被用作衡量抗旱 性的生理指标，也有人提出可用于鉴定植物 遭受干旱的程度。
４．核酸代谢
干旱使RNA酶活性增加，RNA分解加快， 而DNA和RNA的合成代谢则减弱，因此 DNA和RNA含量减少。有人认为，干旱 之所以引起植物衰老甚至死亡，是同核酸 代谢受到破坏有直接关系的。
干旱对园艺植物的花芽分化有显著影响。一 般在花芽分化临界期之前适度控制水分（60 ％左右的田间持水量）能抑制营养生长，促 进光合产物的积累和花芽分化，但过于干旱 则会产生不利影响。干旱对果实的大小、品 质甚至成熟期都有一定影响。
干旱的伤害机制
三、园艺植物对干旱的适应性
植物对干旱的适应和抵抗能力叫抗旱性 (drought resistance)。由于地理位置、 气候条件、生态因素等原因，使植物形成了 对水分需求的不同类型：水生植物(如荷花、 菱角)、旱生植物(如仙人掌科花卉)和包括 绝大多数园艺植物在内的中生植物，不同类 型植物的抗旱性差别很大。
（四）对细胞原生质的机械损伤
干旱对细胞的机械损伤是造成植株死亡的 重要原因。当细胞失水或再吸水时，由于 原生质体与细胞壁的收缩或膨胀不协调， 致使原生质被撕破，最终可造成细胞死亡。
（五）对生长发育的影响
发生水分胁迫时，分生组织细胞分裂减慢或 停止，细胞伸长受到抑制，生长速率大大降 低。因此干旱胁迫对植物影响最明显的结果 之一就是植株低矮，叶面积明显减少，导致 产量显著降低。 干旱胁迫还会影响根系的生长，使得木质化 加快，自疏现象严重。实际上根系对干旱的 抵抗能力要比叶片低得多，在叶片出现萎蔫 前根系的生长已经受到了影响。
（三）对基本生理过程的影响
１.对光合作用的影响 干旱使植物的光合作 用受到抑制，其原因既有对C02同化的气孔 性限制，又有非气孔性限制。
前者指水分亏缺使气孔开度减小，气孔阻力 增大，甚至气孔完全关闭，明显抑制了对 CO2的吸收，因而光合作用减弱。
非气孔性限制指水分亏缺使叶绿体的片层结 构受损，希尔反应减弱，光系统Ⅱ活力下降， 电子传递和光合磷酸化受抑，RuBP羧化酶 和PEP羧化酶活力下降，叶绿素含量减少等， 总体表现为叶绿体的光合活性下降。 如番茄叶片水势低于﹣0.7MPa时，光合作 用开始下降，当水势达到﹣1.4MPa时，光 合作用几乎为零。
暂时萎蔫只是叶肉细胞临时水分失调，而永 久萎蔫会造成原生质严重脱水，引起一系列 生理生化进程的紊乱，时间持续过久，就会 导致植物死亡。 除了萎蔫，有些园艺植物的旱害还有其它外 观症状，例如果树在不同阶段发生干旱时的 主要表现是：早春萌芽前发生干旱时，萌芽 不整齐或延迟萌发；落花落果，坐果率降低、 花期缩短；枝梢生长受到削弱；果实发育受 到抑制或落果严重等。
内容
一、干旱的相关概念 二、干旱胁迫对植物的伤害 三、园艺植物对干旱的适应性 四、提高园艺植物抗旱性的途径 五、树木抗旱基因与遗传的研究
一、干旱的相关概念
干旱（drought）是一种使植物产生 水分亏缺的环境状况，通常可分为大 气干旱和土壤干旱两种类型，这两种 干旱常结合在一起。这种情况下干旱 是一个气候概念。
生理干旱
有时土壤水分并不缺乏，只是因为土温过 低、土壤溶液离子浓度过高、土壤缺氧或 土壤积累有毒物质等原因，使根系正常的 生理活动受到阻碍，不能吸水而使植物受 旱，这种干旱称为生理干旱。
水分胁迫
水分胁迫（water stress）包括干旱胁迫和 淹水胁迫，但通常是指由于干旱缺水所引起 的对植物正常生理功能的干扰。实际应用中 常将水分胁迫与水分亏缺（water deficite） 或干旱胁迫混同。 （水分胁迫是环境对植物的作用，结果造成植 物水分亏缺）
一般来说，中生植物的抗旱性是指在干旱 条件下，不仅能够生存，而且能维持正常 或接近正常的代谢水平，从而保证较稳定 的产量。
四、提高园艺植物抗旱性的途径
植物对干旱的适应和抵抗方式多种多样，大 体可分为三种：一是避旱性，主要是通过缩 短生育期以逃避干旱缺水的季节；二是御旱 性，主要利用形态结构上的特点，保持一定 的水分内环境，使植物在干旱条件下维持较 正常的生理功能；三是耐旱性，指在干旱条 件下不受伤害或减少和修复胁迫引起的伤害 的能力。
2、对呼吸作用的影响
缺水条件下，呼吸作用在一段时间内加强， 这是因为细胞中酶的作用方向趋于水解，即 水解酶的活性加强，合成酶的活性降低，甚 至完全停止，从而增加了呼吸基质。在严重 干旱条件下会导致氧化磷酸化解偶联，P／O 比下降，因此呼吸产生的能量多半以热的形 式散失掉，ATP合成减少，从而影响多种代谢 过程和生物合成的进行。随着水分亏缺程度 加剧，呼吸作用逐渐降低到正常水平以下。
在植物体内，水通道蛋白分布于液泡膜上的液泡膜嵌入 蛋白(TIP)，分布于细胞质膜上的胞质膜嵌入蛋白(PIP) 和根瘤细胞中。大多数水通道蛋白在维管组织和幼嫩组 织的细胞中表达显著。
5.2逆境信号转导
植物在水分胁迫下会引起一系列分子反应和信号传递， 干旱胁迫诱导基因表达一些重要的功能蛋白和调节蛋白 以保护细胞不受水分胁迫的伤害。干旱胁迫诱导基因的 活化至少涉及4条途径：植物细胞可能通过膨压变化或 膜受体的构象变化感知水分胁迫，将胞外信号转为胞内 信号，从而触发相应的信号途径，并可导致第二信使 (Ca2+／W3)生成。在这原始信号被逐级传递放大的过 程中，其中2条传递途径星依赖ABA的，另外2条传递 途径是不依赖ABA的。ABA信号转导途径可能包括一个 蛋白激酶／磷酸酶级联交互作用Ca2+。依赖ABA的途 径I和途径Ⅱ：途径I的干旱胁迫诱导的基因表达不需要 蛋白质的生物合成，是ABA激活一种具有亮氨酸拉链结
植物的抗旱性
植物的抗旱性
全世界14多亿公顷的耕地面积中，6亿公顷 位于干旱、半干旱地区，约占43％，由此造 成的产量减少超过其它自然灾害的总和。在 我国约有48％的土地面积处于干旱、半干旱 地带。 即使在通常非干旱缺水的地区，植物也是常 受到大气干旱的胁迫。生长在沙地、丘陵和 山地等水利条件较差的地方，干旱情况更为 常见。
（二）对细胞膜结构的破坏
植物细胞脱水后，破坏了细胞膜的有序结 构 。正常状况下膜脂分子呈双分子排列， 这种排列靠磷脂极性头部与水分子相互连接， 所以膜内必须有一定的束缚水，才能保持这 种膜脂分子的双层排列。而干旱使细胞严重 失水，膜脂分子结构即呈无序的放射状排列， 膜上出现空隙和龟裂，透性增大，无机离子、 氨基酸和可溶性糖等向外渗漏。
大气干旱
当大气温度高、光照强，空气中相对湿度低 (10％—20％)，尽管土壤中有水，根系活 动也正常，但由于蒸腾强烈，失水量大于根 系吸水量而使植物受害的现象，称为大气干 旱。如我国西北等地就常有大气干旱出现。 大气干旱如果持续时间过久便会引起土壤干 旱。
土壤干旱
当土壤中缺乏可被植物吸收利用的水分，根 系吸水困难，植物体内水分平衡遭到破坏、 致使植物生长缓慢或完全停止生长的现象， 称为土壤干旱。受害情况比大气干旱严重， 我国的西北、华北、东北等地区均常有土壤 干旱发生。
2.中度胁迫 水势下降稍多一些，但一般不 超过1.2～1.5Mpa；或相对含水量降低大 于10％小于20％。 3.严重胁迫 水势下降超过1.5MPa或相对含 水量降低20％以上。 这种划分为衡量水分胁迫程度提供了一般性 的概念，在抗旱研究进行胁迫处理时可以参 考。
二、干旱胁迫对植物的伤害