高温胁迫下植物抗性生理研究进展

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高温胁迫对植物生理影响的研究进展

高温胁迫对植物生理影响的研究进展

高温胁迫对植物生理影响的研究进展高温胁迫是指环境温度超过植物适宜的生长温度范围,对植物正常生长和发育产生不利影响的现象。

高温胁迫会引起植物体内一系列生理和生化变化,严重时甚至导致植物死亡。

针对高温胁迫对植物生理的影响,科学家们进行了大量的研究,取得了许多重要进展。

高温胁迫会对植物的生长和发育过程产生直接影响。

高温胁迫会抑制植物幼苗的生长,减少叶面积和叶片数量。

高温胁迫还会导致植物茎秆变短,叶片变小,根系发育不良。

这些变化通过影响植物细胞的分裂和伸长来实现,高温会抑制细胞分裂,减少细胞数量,导致植物器官发育不良。

高温胁迫会对植物的光合作用和呼吸作用产生影响。

高温胁迫会导致光合作用速率降低,影响植物的光合能力。

这是因为高温胁迫会使叶绿素失活,光合酶活性下降,叶绿体结构受损。

高温还会导致植物呼吸速率增加,产生较高的氧化代谢产物,进而导致氧化损伤。

高温胁迫还会对植物的抗氧化能力产生影响。

研究发现,高温胁迫会导致细胞内活性氧(ROS)的积累,进而引发细胞膜脂质过氧化、蛋白质氧化和DNA损伤等现象。

为了应对高温胁迫引起的氧化损伤,植物通过增加抗氧化酶活性和合成抗氧化物质来保护自身。

抗氧化酶包括超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)等。

这些酶能够清除细胞内ROS,减轻氧化损伤。

高温胁迫还会对植物激素的合成和信号转导产生影响。

高温胁迫会抑制ABA(脱落酸)的合成,从而干扰植物的生长和发育。

ABA是一种重要的抗逆激素,它在干旱和高盐等环境胁迫下起着重要作用。

高温还会影响其他激素如赤霉素、脱落酸和乙烯的合成和信号转导,进而调控植物对高温胁迫的响应。

高温胁迫对植物生理的影响主要包括抑制植物生长和发育、影响光合作用和呼吸作用、引发氧化损伤以及调控植物激素合成和信号转导等。

这些研究进展为进一步理解高温胁迫的分子机制以及培育高温胁迫耐受的植物品种提供了重要的科学依据。

高温胁迫对植物生理影响的研究进展

高温胁迫对植物生理影响的研究进展

高温胁迫对植物生理影响的研究进展高温胁迫是指环境温度超过植物的适宜生长范围,对植物正常生长和发育产生不利影响的现象。

随着全球气候变暖的影响,高温胁迫对植物生理的影响日益受到关注。

本文将综述高温胁迫对植物生理影响的研究进展。

高温胁迫对植物生理的影响主要体现在以下几个方面:1. 光合作用:高温胁迫下,植物的光合作用受到抑制,其原因主要是高温对叶绿素的稳定性和活性酶的功能造成损伤,降低了植物的光能利用效率。

2. 色素代谢:高温胁迫可导致植物叶绿素含量下降,同时增加类胡萝卜素含量,从而引起叶片颜色的变化。

这是植物适应高温环境的一种表现。

3. 水分代谢:高温胁迫下,植物水分的蒸腾增加,导致水分的损失加剧。

高温还会破坏植物根系的吸水功能,加剧植物的水分胁迫。

4. 氧化应激:高温胁迫会导致植物细胞内活性氧的累积,引发氧化应激反应。

这些活性氧分子会损伤细胞膜、核酸和蛋白质等生物大分子,从而影响细胞的正常功能。

5. 激素代谢:高温胁迫会调节植物中的激素合成和代谢,影响植物的生长和发育。

研究表明,高温胁迫下植物的ABA和乙烯含量会增加,而细胞色素和生长素含量则会下降。

6. 基因表达:高温胁迫下,植物会启动一系列抗逆相关基因的表达,调节植物的生理代谢过程。

近年来,通过转录组学和蛋白质组学等技术手段,研究人员发现了大量与高温胁迫相关的基因。

研究高温胁迫对植物生理的影响,不仅有助于揭示植物对高温逆境的适应机制,还可以为培育具有高温逆境耐受性的植物品种提供理论基础。

目前,研究者通过开展对高温胁迫下植物生理的调控研究,取得了一些重要进展,例如:1. 逆境信号传导途径的研究:研究发现,在高温胁迫下,植物中一些逆境信号传导通路被激活,如Ca2+信号、激活蛋白酶等。

通过研究这些信号传导途径,在分子水平上了解高温胁迫对植物生理的影响机制。

2. 品质调控的研究:高温胁迫会改变植物的产量和品质,影响农作物的经济效益。

研究者通过调控转录因子、基因敲除等方法,探索提高农作物高温逆境耐受性和品质调控的新途径。

植物受高温胁迫机理及对玉米生长影响的研究进展

植物受高温胁迫机理及对玉米生长影响的研究进展

・综述・植物受高温胁迫机理及对玉米生长影响的研究进展卫晓轶,洪德峰,马俊峰,马毅,王稼苜,魏锋(河南省新乡市农业科学院,河南新乡453002)Study on the Mechanism of Plant Thermotolerance and its Effect on Maize WEI Xiaoyi,HONG Defeng,MA Junfeng,MA Yi,WANG Jiamu,WEI Feng摘要:了解植物对高温胁迫反应的分子机制对提高作物的耐高温特性具有重要意义。

本文综述了植物响应高温胁迫的分子机理,以及高温胁迫对玉米生长的影响,并以豫北一个玉米试验点河南省辉县市气象资料为例,说明应重点关注高温胁迫对玉米穗分化期、开花期和灌浆期造成的影响。

关键词:高温胁迫;玉米;耐热性中图分类号:S513文献标志码:A文章编号:1008-2239(2021)01-0041-05随着全球工业化的不断加快,煤炭、石油以及各种燃料使用产生的气体和温室效应的加剧,全球气候变暖的程度越来越明显[-4]。

全球气候的改变主要表现在平均气温的升高和大气层CO2浓度的增加,这些对植物的生长和产量产生了很大影响[5]。

有推测表明,到21世纪中期,极端年日最高气温将会增长1〜3 C[6]。

随着气候的改变,高温已成为影响主要粮食作物生长发育的重要因素[47]。

在植物生长季节,极端高温灾害下平均气温每增加1°C,其产量估计将损失6%〜7%[]。

植物已经进化出了应对复杂多变的环境温度气候条件以及对生长发育至关重要的相互联系的信号途径[910]。

了解植物对高温胁迫反应的分子机制对提高作物对高温的耐受性具有重要意义。

1热害胁迫的机理研究1.1热害胁迫对植物的影响研究认为,开花期高温胁迫会导致花粉成熟及花药开裂、花粉管的伸长受阻、花粉萌发受到影响,造成不育,导致结实率降低[411]。

Prasad等[12]认为,高温胁迫下代谢过程会受到严重影响,花粉活力及萌发能力明显下降。

高温胁迫对植物生理影响的研究进展

高温胁迫对植物生理影响的研究进展

高温胁迫对植物生理影响的研究进展高温胁迫对植物生理的影响是一个研究热点,并且与气候变化的加剧有着密切的关联。

在过去的几十年里,全球气温的上升已经导致了高温条件下植物生理的变化,对农作物的种植和全球农业生产产生了重大的影响。

本文将综述高温胁迫对植物生理的影响以及近年来的研究进展。

高温胁迫会对植物的生长和发育产生负面影响。

高温会导致细胞膜的脂质过氧化和破坏,进而影响细胞的完整性和功能。

高温也会导致叶片的光合作用受到抑制,从而降低植物的生长和产量。

高温还会影响植物的气孔开放,增加水分蒸散速率,导致植物水分失衡和蒸腾作用过度。

这些生理生化变化都会对植物的适应性和生存能力造成负面的影响。

近年来,研究人员通过分子生物学、遗传学和生物化学等方法,深入探索了高温胁迫对植物生理的影响机制。

其中一个研究的焦点是植物对高温胁迫的应答和适应机制。

研究发现,高温胁迫会导致植物产生一系列的应答蛋白和调节因子,这些蛋白和因子可以参与调节植物对高温的适应性。

这些蛋白和因子包括热休克蛋白、转录因子和激素信号通路等。

研究人员也发现,一些特定基因在植物对高温胁迫的应答和适应中起到了关键的调节作用。

研究发现了一些热休克蛋白的基因突变体,这些基因突变体在高温胁迫下表现出更强的抗性和耐受性。

另一个研究的焦点是高温胁迫对植物的基因表达调控。

研究人员通过转录组学和代谢组学等方法,研究了高温胁迫下植物基因表达的变化。

研究发现,高温胁迫会导致大量基因的表达发生变化,这些基因涉及到许多代谢途径和生物过程的调控。

一些转录因子和miRNA也被发现在高温胁迫下发挥重要的调节作用。

这些研究揭示了高温胁迫下植物基因表达调控的复杂性和差异性,并为进一步解析高温胁迫机制提供了重要的线索。

最近一些研究还关注了高温胁迫对植物光合作用和光合器官结构的影响。

高温胁迫会导致叶绿素含量的下降和光合色素蛋白复合物的损失,进而降低光合作用效率。

高温还会引起叶片细胞和叶绿体结构的破坏,进而影响光合器官的功能和稳定性。

高温胁迫对植物生理影响的研究进展

高温胁迫对植物生理影响的研究进展

高温胁迫对植物生理影响的研究进展近年来,全球气候变暖日益加剧,高温胁迫已成为制约农业生产和生态环境稳定的重要因素之一。

高温胁迫对植物生理的影响已成为研究的热点之一。

本文将从生理学、生化学和分子生物学三个方面综述高温胁迫对植物生理的影响。

高温胁迫使植物体内的生理代谢发生变化。

高温使植物体内的酶活性受到抑制,降低了植物体内的代谢速率,影响了植物体内的能量供应和物质合成过程。

高温还会导致叶片蒸腾速率加快,导致水分蒸发过快,造成植物脱水,从而导致生长抑制。

高温还会引起植物体内活性氧产生量的增加,导致氧化应激反应的累积,进而影响植物体内的抗氧化系统。

生化学上,高温胁迫破坏了植物体内的膜结构。

高温使膜脂的流动性增加,导致膜的稳定性下降和通透性增加,影响了膜内外的物质交换和电子传输过程。

高温还会使脂肪酸合成和脂质过氧化速率增加,从而破坏了膜的完整性。

高温还会影响植物体内的蛋白质合成和降解过程,导致蛋白质的合成和修复速率下降。

分子生物学上,高温胁迫会导致植物基因表达发生变化。

高温胁迫可激活特定的高温应激响应基因,并抑制一些正常的基因表达。

高温应激响应基因的调控可促进或抑制抗氧化剂的合成和抗氧化酶的活性,从而调节植物体内活性氧的代谢。

高温胁迫还可能影响植物基因的转录和转录后调控,进而影响植物的生长发育。

高温胁迫对植物生理的影响主要表现在生理学、生化学和分子生物学三个方面。

高温胁迫导致植物体内的代谢速率下降和脱水等生理变化,破坏了膜结构和蛋白质合成过程,还会导致基因的表达和调控发生变化。

为了更好地了解高温胁迫对植物生理的影响,未来的研究可以从这几个方面深入探讨,并寻找高温胁迫下植物的适应机制和调控途径。

关于植物高温胁迫的研究进展

关于植物高温胁迫的研究进展

实验,表明Calvin 循环活性在高温下比PS‖
的光化学效率更敏感。
金松恒、郑炳松等2010年,以大叶黄杨幼苗 做实验材料,研究发现:在高温条件下,rubisco 酶活性和PS‖电子传递的量子产量(ФPS‖)均减少,
而叶绿素荧光的能量依赖性猝灭却增加了。
Bukhov et al 1999实验表明:在适度高温下
类囊体膜变得可透过,造成光子泄露和RuBP(核
酮糖-1,5-二磷酸)的再生;
然而,Haldimann and Feller 2004年用橡
树叶做实验表明:在高温下,类囊体膜没有明
显破坏。 因此,严格说来,高温如何抑制光合作用 仍然需要继续讨论。
(二)高温胁迫对植物叶片生理生化
特性的影响
1、对叶片相对含水量(RWC)的影响
3、对脯氨酸(Pro)含量的影响
脯氨酸是最重要和有效的有机渗透调节物质之 一 。几乎在所有逆境条件下都会造成脯氨酸的积 累。在逆境下Pro的作用:(1)作为渗透调节物
质,保持渗透平衡,防止失水;(2)与蛋白质结
合,增强蛋白质的可溶性和减少可溶蛋白质的沉 淀,保护生物大分子的稳定。(Buchanan, Grui -ssen和Jones,2002)
相对含水量是反应植物水分状况的参数,在 一定程度上反映了植物在逆境胁迫下的生存状 态以及抗逆性能力。Levitt指出 在不同环境胁 迫作用下植物体内的水分,都会受到影响 植物 会出现脱水现象。
2、对叶片抗氧化保护酶活性的影响
郭培国等认为夜间高温胁迫下,水稻植株内 超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)
(3)政府间气候变化专门委员会(IPCC) 第一工作组于2007年 2月 2日发布的第四 次评估报告明确指出 ,近100 年(19062005 年 )地球表面平均温度上升了 0.74℃,预计到21 世纪末全球地表平均 增,1.1-6.4℃。(IPCC 2007) 因此,研究植物的高温胁迫就势在必 行!!!

高温胁迫对植物生理影响的研究进展

高温胁迫对植物生理影响的研究进展

高温胁迫对植物生理影响的研究进展高温胁迫是指环境温度超过植物正常生长需求范围的情况下,植物受到的生理、生化和形态上的各种负面影响。

在全球气候变化的背景下,高温胁迫正逐渐成为限制植物生产和发展的主要因素之一。

因此,对高温胁迫下植物生理学和生化学方面的影响进行深入研究是非常必要的。

高温胁迫对植物生长发育的影响主要表现在以下几个方面:1. 形态结构发生变化。

高温胁迫会导致植物叶片、花青素、气孔等结构形态的改变,形态破坏使得植物的生物量减少,最终影响植物的生长发育。

2. 生理代谢失调。

高温胁迫下,植物体内发生的代谢反应发生改变,使得植物不能正常的进行光合作用和呼吸作用,导致减缓生长速度,降低植物的产量。

3. 生化反应的变化。

高温胁迫使植物体内多种酶的活性减弱或破坏,如过氧化物酶、超氧化物脱氢酶等,进而植物受到更多的有害物质的攻击,导致细胞色素失效。

因此,高温胁迫对植物的生长、幸存性和产量产生了极大的负面影响。

为了应对这一问题,科学家们在植物学中研究出了一些方法。

其中,要点有:1. 基因改良。

基因改良是目前应对高温胁迫的最有效的方法之一。

科学家们通过研究不同物种、不同品种在高温胁迫下的表现和生理响应,在分子水平上研究其中诱导灵敏的基因和信号通路。

通过基因技术改良植物,提高植物对高温胁迫的抗性,以保证植物的生长发育和生产效率。

2. 植物物质代谢。

可以利用植物自身的化合物来突破高温胁迫,如脯氨酸、多糖、营养剂等,以增加植物的抗性,并促进植物的恢复。

3. 植物栽培技术。

合理调整植物栽培技术可以提高植物的抗胁迫性。

如浇水和施肥等,也可以正向影响植物的抗性和优化生产。

总之,高温胁迫对植物生理的影响是全面的,通过研究高温胁迫的生理和环境因素,不断健全解决高温胁迫的方法,可以帮助科学家们更好的发展农业,提高农业生产质量和增加效益。

高温胁迫对植物生理影响的研究进展

高温胁迫对植物生理影响的研究进展

高温胁迫对植物生理影响的研究进展随着全球气候变化越来越严峻,高温胁迫对植物的影响越来越引人关注。

研究高温胁迫对植物生理的影响,不仅可以为寻找改善高温下植物生长的途径提供理论基础,而且可以为预测和防止气候变化对植物生产与生态系统的影响提供科学依据。

本文将综述近年来高温胁迫对植物生理影响的研究进展。

高温胁迫对植物的影响包括许多方面,如水分利用、光合作用、呼吸作用、叶片生理状况、细胞壁组成和结构等。

在高温条件下,植物的水分利用能力将受损。

研究发现,高温胁迫条件下利用正常水分水平供应的植物可出现蒸腾速率降低、茎叶水势降低、蛋白酶活性增加、细胞壁改变等症状。

这些症状的出现与植物细胞膜的透性变化、细胞蛋白和细胞质液体的热不稳定性、酶活性下降等有关。

同时,高温条件下光合作用过程也受到抑制。

研究已经发现,高温胁迫条件下,植物光合色素含量下降、PSⅡ的蛋白质组成和结构改变、光反应的光能转换效率下降等现象。

这些都导致了植物吸收的光能不能完全转化为生物质积累。

呼吸作用也是受到高温胁迫的影响。

高温胁迫条件下,由于叶片生理状况发生改变,导致植物呼吸作用速率降低。

细胞膜的稳定性和透性在高温下也容易受损,因此叶片细胞内的超氧化物歧化酶等酶活性受到抑制,最终导致细胞膜损伤。

此外,研究还发现,高温条件对植物细胞壁的结构和组成也有影响。

高温下,植物细胞壁的纤维素和木质素的含量变化,细胞壁的厚度和硬度变化,导致植物细胞形态和器官发生变化。

总的来说,高温胁迫对植物生理影响的研究尚处于初级阶段。

未来的研究方向应包括对植物适应高温胁迫的机制的深入研究,对于高温胁迫下植物生长和生物化学过程中的酶类反应的调控机制的研究以及对植物适应高温胁迫的分子机制进行深入探讨。

同时,应通过建立高温胁迫下植物适应性与耐受性评价指标和预测模型,探究不同物种对高温胁迫的适应和响应机制。

高温胁迫对植物生理影响的研究进展

高温胁迫对植物生理影响的研究进展

高温胁迫对植物生理影响的研究进展高温胁迫对植物生理的影响是近年来研究的热点之一。

随着全球气候变暖的加剧,高温胁迫对植物的生长和发育产生了重要影响,进而影响农作物的产量和质量。

研究高温胁迫对植物生理的影响,对于农业生产的可持续发展和粮食安全具有重要意义。

本文将对高温胁迫对植物生理的影响的研究进展进行概述。

高温胁迫对植物生理的影响主要表现在以下几个方面:叶片生理、光合作用、呼吸作用以及水分和养分吸收等。

高温对植物叶片生理产生了重要影响。

高温胁迫会导致植物叶片的衰老和叶片脱落。

研究表明,高温胁迫会诱导植物中一系列的肉桂酰辅酶A还原酶基因的表达,进而导致叶片衰老和脱落现象的发生。

高温胁迫还会对植物叶片中次生代谢物质的积累和释放产生影响,比如类黄酮和酸性乙酸等物质的积累会增加,进而对植物的生长和发育产生不良影响。

高温对植物光合作用产生了重要影响。

高温胁迫会导致光合作用受损,从而影响植物的生长和发育。

研究表明,高温胁迫可以导致植物中光系统II(PSII)的电子传递受损,从而降低光合作用效率。

高温还可引起光化学反应和碳同化反应的分离,进而抑制植物中碳同化作用。

高温胁迫还会导致气孔关闭,降低植物的CO2吸收。

高温胁迫对植物呼吸作用产生了重要影响。

高温胁迫会导致植物中呼吸作用速率的增加,进而导致植物产生更多的能量和二氧化碳。

高温还会导致呼吸作用产生的氧化损伤,从而降低植物的能量利用效率。

高温胁迫还会对植物的水分和养分吸收产生影响。

高温胁迫会导致植物中根系的生长受到抑制,进而影响植物对水分和养分的吸收。

高温还会导致植物中可溶性糖的积累,从而降低植物对氮、磷等元素的吸收。

高温胁迫对植物生理影响的研究进展

高温胁迫对植物生理影响的研究进展

高温胁迫对植物生理影响的研究进展高温胁迫是指环境温度超过植物所能耐受的范围,导致植物生理代谢和生长发育受到不良影响的现象。

近年来,随着全球气候变暖问题的日益严重,高温胁迫对植物生理的影响引起了广泛关注。

本文将探讨高温胁迫对植物生理的影响以及相关的研究进展。

高温胁迫对植物光合作用产生了重要的影响。

高温胁迫下,光合作用的速率和净光合速率都会显著降低。

这是因为高温胁迫会导致植物内部的气孔关闭,限制了二氧化碳的进入;高温胁迫还会破坏光合机构,如叶绿体和光系统。

研究发现,高温胁迫会导致叶绿素含量减少、叶绿体破裂和光系统中电子传递链的损害等。

高温胁迫对植物的生长发育也产生了重要的影响。

高温胁迫会抑制植物的生长,降低植物的生物量积累。

研究表明,高温胁迫会导致植物细胞分裂和伸长受到抑制,细胞壁松弛度下降,限制了植物组织的生长。

高温胁迫还会影响植物根系的发育,导致植物对养分和水分的吸收能力降低。

高温胁迫还会对植物的抗氧化系统和脂质过氧化产生负面影响。

高温胁迫会导致细胞内氧化应激的加剧,进一步造成氧自由基的产生和脂质过氧化的加剧。

这会导致细胞膜的氧化损伤和细胞器的功能障碍,进一步影响植物的生理代谢和抗病能力。

一些研究也指出,高温胁迫对植物的生理影响也存在种间差异。

有些植物能够通过多样的机制来适应高温胁迫,如表达热休克蛋白、调节水分平衡和调节激素水平等。

这些机制可以提高植物对高温胁迫的抵抗能力。

高温胁迫对植物生理的影响是多方面的。

研究进展表明,高温胁迫会影响植物的光合作用、生长发育、抗氧化系统和脂质过氧化等方面。

不同植物种类对高温胁迫的抵抗能力也各不相同。

今后的研究应继续探索高温胁迫对植物的影响机制,并应用这些研究成果为植物育种和农业生产提供参考。

高温胁迫对植物生理影响的研究进展

高温胁迫对植物生理影响的研究进展

2019·08nong y e q i x iang业象气农植物生长期间会受到很多非生物因素的影响,在众多胁迫因素当中,温度是影响植物生长的重要因素之一。

各种生物体都会在高温的胁迫下形成热激反应,在此情况下会对高温作出相应的反应。

植物本身具备在超过适合生长温度下存活的能力,同时还具备抵御致死热高温的耐性能力,这两种能力称为基本耐热性与获得耐热性,它们会让植物在数小时以内及时得到耐热性能,以更好地抵挡可能导致死亡的高温,然而,对于不同植物其可以承受的高温极限也是不同的,通常喜温植物要比喜凉植物耐高温性能好。

1高温胁迫对植物光合作用所产生的影响光合作用可以实现植物体内物质的转换与能量代谢,其对于温度变化的反应非常强烈。

植物本身的净光合速率会随温度增高而明显降低。

光合速率之所以会随着高温的胁迫而降低,这与高温对于光合作用的影响是分不开的。

在叶绿体当中,实施新陈代谢的基质与实施光化学反应的类囊是在热胁迫下受伤害最为严重的地方。

在高温胁迫的情况下,会使光合系统从有活性中心转向无活性中心,由此也会不同程度地使净光合速率有所降低。

而且在高温胁迫下,还会损害植物内叶绿体结构、降低二氧化碳溶解度、降解植物体叶绿素,降低二磷酸核酮羚化酶对于二氧化碳的亲和力与光合系统组分的热稳定性,这些因素的存在都会对植物光合速率产生影响[1]。

2高温胁迫对植物呼吸作用所产生的影响高温胁迫因为会对呼吸酶活力产生影响,在此情况下也会对植物呼吸作用产生影响。

高温之后以能力植物呼吸作用产生影响,主要是由呼吸作用温度系数所决定的。

当低于最低温度适应值的时候,植物呼吸速率会随温度增大而有所下降。

形成这一现象的主要原因是由于高温加快了植物呼吸作用下酶分子的钝化,形成无法挽救的存活,并且在此过程中,还使生物合成、蛋白质和运输周转速度有所提升,因而造成能量需求的不断增大。

植物呼吸作用还可对高温下植物体内的有害物质起到清除和降解的作用,其与抗热性存在较紧密的联系,能够不同程度地降低高温环境下的危害。

热胁迫对植物生理影响的研究进展

热胁迫对植物生理影响的研究进展

热胁迫对植物生理影响的研究进展热逆境是影响植物生理过程的重要生态因子之一。

近年来,伴随着全球气温变暖,热胁迫对植物的影响愈加显著。

该文从高温胁迫对植物叶片功能(包括叶绿素含量、光合作用、蒸腾速率)、细胞膜结构、渗透调节物质、抗氧化物质等方面的影响的研究进展进行了综述,旨在为植物抗热性品种的选育提供参考。

各种非生物因子的胁迫,如高温、寒害、盐渍、干旱等都会影响到植物的生长发育过程,导致植物产量降低[1-3],其中温度更是影响植物生理过程的重要因素。

人类的活动产生了温室气体,致使全球气候变暖,冬季的降水量在增加,夏季的异常高温及严重干旱类恶劣气候在局部地区频繁发生,从而影响了植物的生理生态和正常生长活动。

因此,研究热胁迫对不同植物的生理影响,对于培育和筛选出耐高温的植物品种意义重大。

为此,本文就热胁迫对不同植物生理影响的研究情况进行了综述。

1 热胁迫对植物叶片相关功能的影响植物叶片在植物的生理活动中扮演着重要角色,但叶片惧怕高温。

研究表明:环境温度过高,有可能引起叶片的生理功能发生改变,对植物的光合作用、蒸腾作用及叶绿素含量等都会产生影响。

1.1 光合作用植物通过光合作用进行物质转换和能量代谢,温度变化影响植物的光合作用,植物体的净光合速率会随温度增高而显著降低。

高温胁迫会使光合作用从有活性中心转向无活性中心,从而不同程度地降低了植物的净光合速率。

分析高温胁迫对植物光合速率产生影响的主要因素包括:损害植物叶绿体的结构、降低二氧化碳的溶解度、降解植物体内叶绿素、降低二磷酸核酮羚化酶与二氧化碳间的亲和力、影响光合系统组分的热稳定性等[3]。

骞光耀等研究了3个不同的牡丹品种对高温胁迫的生理响应,结果表明:在高温胁迫下,取样不同品种牡丹的光合作用都受到了不同程度的抑制,表现为温度越高,抑制越强。

比较下来,凤丹白在3个品种中的耐高温性最强[4]。

1.2 蒸腾速率蒸腾作用指的是从活体植物表面水分以水蒸气的形式蒸发到大气中的这一过程。

高温胁迫对植物生理影响的研究进展

高温胁迫对植物生理影响的研究进展

高温胁迫对植物生理影响的研究进展
近年来,气候变化引起的全球变暖问题日渐严重,高温胁迫已经成为困扰农业生产和
生态系统的一个重要问题。

植物作为生态系统的重要组成部分,其生长发育、光合作用、
物质代谢等生理过程都受到高温胁迫的影响。

因此,研究高温胁迫对植物生理的影响具有
重要的科学价值和实际意义。

高温胁迫会对植物生长发育产生不利影响。

温度升高会引起植物体内水分蒸发加速,
导致蒸腾作用过强,水分严重不足,从而抑制植物生长发育。

高温胁迫还会导致植物叶片
发生黄化、枯萎和落叶现象,降低叶片的光合效率,进而影响植物的生长和发育。

此外,
高温胁迫还会影响植物的形态结构,使细胞壁变薄、细胞膜变性、叶绿素含量减少等,从
而影响植物的生理机能和形态结构。

二、高温胁迫对植物光合作用影响
高温胁迫还会对植物的物质代谢产生深刻的影响。

在高温胁迫条件下,植物体内大量
的酶活性会受到抑制,影响底物的正常代谢过程,从而影响植物的生长和发育。

高温胁迫
还会导致植物内部物质代谢产生紊乱,如糖代谢的紊乱、蛋白质代谢的异常等等,从而影
响植物的生长发育和生理机能。

总之,高温胁迫对植物的生长发育、光合作用和物质代谢都会产生严重的影响。

为了
适应高温环境,植物往往会出现一系列的应激反应,如产生抗氧化酶、保护膜蛋白等,从
而保护细胞结构和生理机能的完整性。

因此,研究高温胁迫对植物的生理变化及适应机制,对优化农业生产和改善生态环境具有重要的意义。

高温胁迫对植物生理影响的研究进展

高温胁迫对植物生理影响的研究进展

高温胁迫对植物生理影响的研究进展高温胁迫是指环境中持续高温对植物生长和发育产生的不利影响。

随着全球气候变暖的加剧,高温胁迫已经成为制约植物生产的重要因素之一。

对高温胁迫对植物生理影响的研究变得尤为重要。

本文将就高温胁迫对植物生理影响的研究进展进行探讨。

高温胁迫对植物的影响是一个复杂的生理过程,包括直接影响和间接影响。

在直接影响方面,高温胁迫会破坏植物细胞膜的完整性,导致细胞膜的流动性增加,膜蛋白的构象发生改变,导致了离子渗透性的增加,进而导致细胞膜通透性的增加,影响细胞的正常代谢和生长。

高温胁迫还会引起植物细胞内蛋白质的变性,导致蛋白质的失活和降解,进而影响植物的代谢活动。

在间接影响方面,高温胁迫会导致植物叶片的水分蒸发增加,引起植物体内水分的不足,进而影响植物的正常生长和发育。

高温胁迫还会导致植物体内ROS (Reactive Oxygen Species,活性氧物质)的积累,引发氧化应激,导致植物体内的抗氧化酶系统的增加,进而影响植物的正常代谢活动和生长发育。

研究高温胁迫对植物生理的影响,通常采用植物生理学、生物化学和分子生物学等方法。

通过测定植物的生物化学参数,如叶片中的叶绿素含量、蛋白含量、脂质过氧化物含量等,可以了解高温胁迫对植物生理的影响。

通过测定植物的抗氧化酶活性,如过氧化物酶、超氧化物歧化酶和过氧化氢酶等,可以了解高温胁迫对植物氧化应激的影响。

通过测定植物的基因表达水平,可以了解高温胁迫对植物基因的表达调控作用。

近年来,随着分子生物学、生物化学和植物生理学等技术的不断发展,高温胁迫对植物生理影响的研究取得了许多进展。

研究发现,植物通过调节膜脂合成的代谢途径和膜蛋白的表达,可以增强细胞膜的稳定性,抵抗高温胁迫。

植物还可以通过积累抗氧化酶系统来清除体内的ROS,保护细胞膜和蛋白质不受氧化损伤。

研究还发现,植物通过调节一些热休克蛋白的表达来增强耐热性,从而对抗高温胁迫。

研究还发现,植物通过调节内源激素的合成和信号传导途径来适应高温胁迫。

高温胁迫对植物生理影响的研究进展

高温胁迫对植物生理影响的研究进展

高温胁迫对植物生理影响的研究进展随着全球气候变暖的加剧,高温胁迫对植物生长发育和生理代谢产生了越来越严重的影响,成为当前植物学研究的热点之一。

高温胁迫会导致植物叶片生理生化代谢异常,影响光合作用,破坏细胞膜结构,引起生长发育受损,降低农作物产量和品质。

深入研究高温胁迫对植物生理的影响机制,为培育耐高温的抗逆基因资源和新品种提供理论基础,对保障粮食安全和生态环境具有重要意义。

高温对植物的生理生化影响主要包括以下几个方面:对光合作用的影响:高温胁迫会导致植物叶绿素含量下降、光合酶活性降低以及气孔关闭,从而影响光合作用的进行。

高温还会诱导超氧化物歧化酶和过氧化物酶等氧化还原酶活性的上调,导致氧化应激反应的产生,进一步破坏叶绿体、线粒体和质膜结构,降低叶绿体的光合活性,导致光合作用受到抑制。

对细胞膜结构的破坏:高温胁迫会导致植物细胞膜脂质过氧化反应的增加,从而破坏细胞膜的完整性和稳定性,导致细胞膜通透性增加,离子渗透加剧,细胞内外环境失衡,最终导致细胞死亡。

对植物生长发育的影响:高温胁迫会导致植物花粉发育受阻、落粉增加,影响授粉成功率和种子成熟率,从而降低作物产量。

高温还会诱导植物产生生长素合成及信号转导通路中关键酶活性的改变,进而影响植物的生长发育。

近年来,针对高温胁迫对植物生理影响的研究取得了一些重要进展。

研究发现,植物通过改变抗氧化酶活性和蛋白质表达调控抗氧化系统,以应对氧化应激反应的产生。

一些植物对高温胁迫的响应机制也得到了一定程度的阐明。

研究发现拟南芥 (Arabidopsis thaliana) 脱落酸 (abscisic acid, ABA) 信号通路中的乙烯合成途径对高温胁迫具有正调控作用,进而增强植物对高温的耐受性。

在植物抗高温胁迫的遗传改良方面,研究人员也取得了一些重要成果。

通过利用遗传工程技术,成功地转导了一些与热应激响应相关的抗逆基因,如热激蛋白 (heat shock protein, HSP)、转录因子 (transcription factor, TF)、抗氧化酶等,进而提高了植物对高温胁迫的耐受性。

牡丹高温胁迫研究进展

牡丹高温胁迫研究进展

安徽农学通报2023年12期经济作物基金项目国家级大学生创新创业计划项目(202113283004)。

作者简介林邦语(2001—),男,浙江台州人,从事园林植物逆境胁迫研究工作。

收稿日期2023-04-17牡丹高温胁迫研究进展林邦语1李之俊1高燕2李天耀1夏轩泽1(1浙江农林大学暨阳学院,浙江诸暨311800;2诸暨市农业技术推广中心,浙江诸暨311800)摘要为加快耐热牡丹种质资源的筛选进程,为耐热牡丹育种提供理论依据,本文总结了高温及交叉胁迫对牡丹生理生化的影响,简述了牡丹对高温胁迫响应的分子机制,阐述了外源添加物对牡丹耐热性的影响研究进展,同时对牡丹耐热性评价指标筛选及耐热性评价进行了全面总结。

结果表明,牡丹耐热性研究目前主要集中在种质资源耐热性评价方面,而高温响应机理和耐热品种选育则相对滞后;高温胁迫及交叉胁迫是江南地区牡丹面临的主要逆境胁迫。

今后亟待深入研究相应的机理,以此了解高温下牡丹响应高温的生理生化机制和外源添加物质影响下牡丹耐热性的提升途径,加快耐热牡丹种质资源的筛选及耐热牡丹的育种进程。

关键词牡丹;高温胁迫;生理生化;外源添加物中图分类号Q943文献标识码A文章编号1007-7731(2023)12-0027-06Research progress in high temperature stress of peonyLIN Bangyu 1LI Zhijun 1GAO Yan 2LI Tianyao 1XIA Xuanze 1(1Jiyang College,Zhejiang A&F University,Zhuji 311800,China;2Zhuji Agricultural Technology Extension Center,Zhuji 311800,China)Abstract In order to accelerate germplasm selection of heat-resistant peony and provide theoretical basis for breeding heat-resistant peony,the effects of high temperature and cross stress on physiology and biochemistry of peony were summarized,the molecular mechanism of response of peony to high temperature stress was briefly described,the research progress of influence of exogenous additives on heat resistance of peony was expounded,and the evaluation indexes and heat resistance evaluation of peony were comprehensively summarized.The results showed that the research on heat tolerance of peony was focused on heat tolerance evaluation of germplasm resources,while the high temperature response mechanism and the breeding of heat-resistant varieties lagged behind relatively.High temperature stress and cross stress are the main stress of peony in Jiangnan area.It is urgent to further study the corresponding mechanism,so as to understand the physiological and biochemical mechanism of peony response to high temperature under high temperature and the improvement of heat tolerance of peony under the influence of exogenous added substances,so as to accelerate the germplasm resource screening of heat resistant peony and the breeding process of heat resistant peony.Keywords peony;high temperature stress;physiological and biochemical;exogenous additive牡丹(Paeonia suffruticosa Andr.)为芍药科芍药属落叶灌木,是中国的传统名花,为中国十大名花之一,有“花中之王”的美誉[1]。

高温胁迫下牡丹的抗逆生理响应

高温胁迫下牡丹的抗逆生理响应

高温胁迫下牡丹的抗逆生理响应牡丹是中国最受欢迎的景观观赏植物之
一,在温度升高的情况下,其对高温胁迫的抗逆性是一个重要的研究课题。

随着气候的变暖,牡丹的高温胁迫越来越严重,因此探究它对高温胁迫的抗逆机制及其调节机制具有重要现实意义。

牡丹对高温胁迫的抗逆机制主要包括温度适应性机制、温度调节机制和物质代谢调节机制。

其中,温度适应性机制是指牡丹可以通过增加温度来增加其耐热性,从而抵抗高温胁迫。

温度调节机制不仅可以抵抗高温胁迫,还可以改善牡丹植物的耐寒性。

物质代谢调节机制可以促进牡丹的抗逆性,例如抗氧化酶的活性增加,维生素C和类胡萝卜素的含量增加,以及
丰富的植物生长素。

此外,天气条件也会影响牡丹对高温胁迫的抗逆性。

当湿度较低时,牡丹可能会受到更大的高温胁迫,但如果湿度较高,其耐热性就会更好。

同样,土壤的结构、水分、肥力等也会影响牡丹对高温胁迫的抗逆性。

最后,通过多种方法可以改善牡丹对高温胁迫的抗逆性。

首先,可以选择耐高温的牡丹品种,以提高对高温的耐受性。

其次,可以保持良好的水分和肥力,以改善牡丹植物的抗逆性。

此外,可以采取遮阴、松土等措施,以减少牡丹受到高温胁迫的影响。

总之,牡丹在高温胁迫下的抗逆性受到多种因素的影响,包括温度、湿度、土壤质量等。

未来研究可以深入探究牡丹对高温胁迫的抗逆机制,并寻求出更有效的抗逆调节机制,以提高植物的抗逆性。

植物对高温胁迫的适应与响应机制研究

植物对高温胁迫的适应与响应机制研究

植物对高温胁迫的适应与响应机制研究气候变化对植物生长和种植产生了不小的影响,其中最明显的就是高温胁迫。

在高温环境下,植物生长受到限制,影响其产量和品质,甚至造成死亡。

因此,研究植物对高温胁迫的适应与响应机制,有助于改善植物的抗逆能力,提高作物产量和质量。

植物高温胁迫的表现形式在高温环境下,植物受到的胁迫主要表现在生理和形态上。

例如,植物体内的化学反应速率会加快,造成过氧化物的累积,从而产生氧化应激。

植物还会出现蒸腾减弱、叶片热损伤、光合作用障碍等生理异常。

形态上,植物会表现出茎秆细长、叶片增厚等现象。

植物对高温的适应机制为应对高温胁迫,植物采取了多种适应机制。

其中最重要的是调节体内温度,使其维持在一定的范围内。

植物通过根系吸收、导管输送、叶片散热等方式,调节体内热量的累积和散失。

植物还会分泌保护蛋白酶和抗氧化物质,防止过氧化物的累积,减轻氧化应激带来的伤害。

植物对高温的响应机制植物在高温环境下,通过一系列信号传导和基因表达的调控,表现出不同的响应机制。

其中包括热休克反应、拟南芥生长素反应、脯氨酸代谢等。

热休克反应是植物应对高温的最重要机制之一,植物在热休克反应的调控下,能够合成一系列特定的蛋白质,这些蛋白质能够保护其他蛋白质不被高温破坏。

拟南芥生长素反应是指植物在高温环境下,通过调节植物生长素代谢来适应高温。

生长素是植物生长和发育的关键激素,在高温环境下,植物会分泌生长素降解酶,降解过多的生长素,从而抑制植物细胞的生长。

脯氨酸代谢是指植物在高温环境下,通过调节脯氨酸的代谢适应高温。

脯氨酸是植物的一种重要代谢产物,具有抗逆性能,可以调节植物细胞内酶的活性,保护酶不被高温破坏。

综上所述,植物对高温胁迫的适应和响应机制是一个复杂的过程。

在研究这方面的内容时,需要考虑植物适应和响应机制的各种变量,包括种类、环境温度、生长时期等因素。

虽然目前仍存在许多未知的问题,但可以肯定的是,研究植物对高温胁迫的适应和响应机制,有助于更好地了解植物的生长和发育规律,从而为植物育种和种植提供理论指导和技术支持。

植物对高温胁迫的生理与分子响应机制研究

植物对高温胁迫的生理与分子响应机制研究

植物对高温胁迫的生理与分子响应机制研究随着气候变暖,高温对植物的生长和发育造成了越来越严重的威胁。

因此,对植物对高温胁迫的生理与分子响应机制进行研究,对于促进作物适应高温环境、提高作物产量意义重大。

在高温胁迫下,植物的生长受到了很大影响,主要表现为减缓生长速度、叶片卷曲、叶片变黄等现象。

为了抵御高温胁迫,植物会通过一系列生理响应来适应环境变化。

其中最重要的是激活抗氧化系统,减少高温对植物细胞的氧化损伤。

植物产生一些抗氧化剂来抵抗高温胁迫,如类胡萝卜素、抗坏血酸等。

同时,植物会增加保护酶的活性,如超氧化物歧化酶、过氧化物酶等,从而减少氧化损伤对植物细胞的影响。

此外,植物还会通过调整激素水平、调节根系吸收和利用养分等方式来适应高温胁迫。

除了生理响应外,植物还会通过分子响应来适应高温环境。

高温会导致核酸、蛋白质和细胞膜等分子结构发生改变,因此,植物需要调整基因表达,协调各个代谢途径的运转。

研究表明,高温会引起一系列信号通路的激活,如磷酸化信号、拟南芥RAPTOR蛋白、葡萄糖调节蛋白等通路。

这些通路会影响植物的基因表达,调节长时基因表达、甲基化等过程,推动植物的适应过程。

与此同时,研究人员也发现了一些与高温胁迫有关的基因。

这些基因可以调控植物的生长和发育,如DREB转录因子、HSP热休克蛋白、LEA蛋白等。

这些基因受到高温胁迫的刺激后,会发生表达改变,以适应环境变化。

通过研究这些基因的表达和调控,可以深入理解植物对高温胁迫的生理与分子响应机制,为培育抗高温品种提供重要的理论基础。

除了基因的表达外,高温胁迫还会影响RNA的转录和后转录水平。

研究表明,高温会导致蛋白质合成的寿命变短,同时通过mRNA的去氧核糖核酸内切酶降解进一步促进RNA降解。

在高温环境下,植物需要提高RNA合成的速率,同时降低RNA降解的速率,以维持细胞正常功能。

这些生理响应机制和分子机制的研究,对于掌握植物对高温胁迫的应对机制、培育高温抗性品种具有重要的意义。

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高温胁迫下植物抗性生理研究进展《园林科技》2008年01期加入收藏获取最新商侃侃张德顺王铖(上海市园林科学研究所200232)摘要:温度是影响植物生理过程的重要生态因子,全球变化使得高温热害变得非常突出,成为限制植物分布、生长和生产力的一个主要环境因子。

本文综述了热胁迫对植物细胞膜的伤害、生理活动的影响和植物应对高温的生理生化变化及其机理,以期为绿化植物的引种驯化、珍稀濒危植物的迁地保护和植物良种的选育和选择提供理论依据。

关键词:高温胁迫;生理生化效应;热激蛋白频繁的人类活动排放了大量的温室气体,使其在大气中的含量逐步上升,导致了全球气候的变暖,在最近的100年内全球气温上升了大约0.3~0.6℃[1],并有逐年上升的趋势,预计到2100年全球气温将再升高5.5K[2]。

同时,全球变暖也会引发极端气候的频繁发生,如局部地区的异常高温、干旱等[3~6]。

城市化导致的热岛效应,使城市局部地区的温度更高,有些城市的热岛效应影响高达10℃[5]。

这些都使得高温热害变得非常突出,影响了植物的生理生态过程[7],成为限制植物分布、生长和生产力的一个主要环境因子[8~10]。

植物抗逆性潜能和特殊生境下植物的生态适应机制,是当前植物生理生态学研究的热点问题之一[11]。

而植物对胁迫的生理响应往往先于外在形态表现。

本文综述了热胁迫对植物细胞膜的伤害、生理活动的影响和植物应对高温的生理生化变化及其机理,以期为绿化植物的引种驯化、珍稀濒危植物的迁地保护和植物良种的选育和选择提供理论依据。

1高温对植物的膜伤害1.1细胞膜结构细胞膜作为联系植物细胞与外界环境的介质,它的组成、性质与细胞所处的环境息息相关,而外界环境对植物的胁迫危害首先在膜系统中表现出来。

高温是改变生物膜结构和破坏其功能的一个重要的胁迫因子,所以细胞膜被认为是受热害影响的主要部位。

高温胁迫改变了膜脂组成,破坏了内质网、高尔基体和线粒体等内膜系统的结构完整性,膜上离子载体的种类和作用发生改变,从而导致了膜的选择性吸收的丧失和电解质的渗漏[3,12]。

Barger[13]认为细胞膜中饱和脂肪酸的含量越高,越不容易受到高温热害而发生破坏和液化,其抗热性也就越强。

植物经过适当的高温锻炼之后,其细胞膜中的不饱和脂肪酸含量明显上升。

Sharkey[14]也认为通过改变类囊体膜脂质成分能够提高植物抵抗适度高温的能力。

此外,也有研究发现,膜脂中亚油酸和棕榈酸含量与柑桔的抗热性呈正相关,亚麻酸含量、亚麻酸/亚油酸和亚麻酸/棕榈酸的比值均与其抗热性呈负相关[15]。

因此,细胞膜不饱和脂肪酸的含量可以作为植物抗热性的指标之一。

1.2膜脂过氧化高温对细胞膜的伤害的另一种表现是膜脂过氧化。

植物在高温下产生的超氧自由基、单线态氧、过氧化物自由基和羟基自由基等活性氧,对生化分子和膜具有巨大的潜在毒性[8,10,14,16]。

据估计植物消耗的氧的1%转向于产生各种活性氧自由基,促使膜脂中不饱和脂肪酸过氧化为丙二醛,与酶蛋白发生链式聚合反应,使酶蛋白失去活性而对植物体造成伤害[8,17,18]。

2高温对植物生理活动的影响植物叶片和根系是对高温热害非常敏感的器官[19,20]。

而两者又是植物各项生理活动的主要功能器官,高温引起了相关功能器官的变化,进而影响了植物的光合作用、呼吸作用、蒸腾作用、水分和矿质元素的吸收等生理活动。

2.1高温对光合作用的影响叶片是植物进行光合作用的主要器官,叶绿素是其中最重要的细胞器。

光合作用对温度变化非常敏感,其最敏感的部位是光系统Ⅱ,植物的净光合速率随着温度的升高而降低,这在西南桦[3]、樟树[21]、桑树[22]、美国紫荆[23]、橡树[24]等研究中都有证实。

主要是因为高温胁迫可诱导光系统Ⅱ活性中心转化为无活性中心[25],叶绿体的结构发生改变[26],引起叶绿素的降解,造成CO2溶解度、Rubisco酶对CO2的亲和力和光合系统中关键组分热稳定性的降低[23],以及气孔导度降低影响植物的碳同化[24],这些都会抑制植物体光合作用。

Chaitanya等[22]对不同高温持续时间处理下桑树的参与光合作用的酶和叶片蛋白质的活性的研究后,发现高温影响了叶绿体中叶绿素含量和光系统II活性,处理时间越长影响越大。

Hamerlynck等[24]对两种橡树的研究认为气孔导度能快速调整光合作用能力的短期改变及长期变化,随着温度的升高,叶片气孔逐步关闭,气孔导度减小,净光合速率下降。

另外,高温也会影响卡尔文循环中酶的活性和植物对还原型辅酶Ⅱ的利用[27,28]。

但在这方面也有不同的意见,Sharkey[14]则认为适当的高温胁迫尽管会使植物光合速率降低直至零,但其对光系统II伤害很小甚至没有,而与类囊体相关性更大。

2.2高温对呼吸作用的影响温度对呼吸作用的影响程度取决于呼吸作用的温度系数(Q10)[29]。

超过最适温度后,呼吸速率随温度的升高而急剧下降,这是因为高温加速了与呼吸作用相关的酶的钝化,发生了不可逆的失活,提高了生物合成、运输和蛋白质周转速率而导致能量需求增加。

另一方面呼吸作用可以降解、清除高温胁迫下体内的一些有害物质,从而同抗热性有较密切的关系。

2.3高温对蒸腾作用的影响蒸腾作用在植物对水分、矿质离子的吸收、运输和降低叶片温度方面具有重要作用。

在一定温度范围内,温度升高叶片的气孔开度逐渐增大,加大了水分子从细胞表面蒸发和通过气孔的扩散速率,促进了蒸腾作用。

当温度升高到对植物造成胁迫时,气孔开度开始减小,蒸腾作用随之下降,影响了植物对矿质离子的运输和水分的需求。

土壤温度过高,加速根的老化,影响了根系活力,吸收面积减少,吸收速率下降。

陈志刚等[3]研究发现高温处理下西南桦蒸腾速率有明显下降,根系活力也发生较明显的变化,影响到植物的吸收转化功能。

3与高温相关的生理生化效应根据Shelford的耐受性定律,生物对环境因子都有一个能耐受的的范围,即生态幅。

一旦环境因子的变化超出了生物的生态幅,就成为了不利于生物生长和发育的逆境。

高温胁迫是植物生长发育过程中经常遇到的逆境[26]。

植物应对环境胁迫的生理代谢反应是非常复杂的,在长期进化过程中,发展和形成了一套维持自身内稳态的生理机制。

通过生理上的适应,植物对高温的耐受能力可以进行小的调整,主要体现在生理生化上的变化。

3.1抗氧化系统自Fridovich于20世纪60年代末提出生物自由基伤害假说以来,已广泛应用于植物抗逆性生理机制研究,植物为了逃避或者抵抗这种高温胁迫的伤害,激起或提高了植物体内清除活性氧、保护膜系统的抗氧化防御系统的活性。

该系统主要由抗氧化酶类和小分子抗氧化剂类组成,前者包括过氧化物酶、过氧化氢酶、超氧歧化酶、抗坏血酸过氧化物酶和谷胱甘肽还原酶等,统称为细胞的保护酶系统;后者则包括α维生素E、抗坏血酸、谷胱甘肽、泛醌、甘露糖醇、细胞色素f和类胡萝卜素等小分子抗氧化剂。

研究表明热锻炼能提高植物抗氧化系统如超氧化物歧化酶、过氧化氢酶的活性和清除自由基的水平[28],耐热品系的抗氧化系统活性比感热品系高,但各物种间以及同一物种不同抗氧化物质的活性与高温的关系有不同的研究结果,同时还与胁迫处理时间相关。

Bowler等[30]认为虽然超氧化物歧化酶可以清除活性氧,减轻膜脂过氧化的伤害,但是这种保护作用是有限的。

彭永宏等[31]则认为品种耐热性与过氧化物酶活性之间无一致规律。

Arriqoani等[32]研究发现植物中的H2O2主要由抗坏血酸过氧化物酶清除,过氧化氢酶的作用不大,其原因可能是过氧化氢酶酶促反应具有较高的Km值而无法使H2O2浓度降到不足以伤害细胞的阈值以下。

王悠等[15]则认为导致不同品系海带耐热性差异的并非其抗氧化系统基础活性的高低,而是该系统对高温胁迫的应激性和敏感性差异。

Chaitanya[8]的研究表明抗氧化系统活性在三种桑树的栽培品系中都有所提高,但各项指标的变化有差异,品种间也有相差。

Faria等[17]对橡树小苗的研究认为驯化时过氧化氢酶积累表现的活性随时间变化体现出显著的处理间差异。

Gulen 等[10]研究发现,逐步热胁迫和瞬时热胁迫都能提高过氧化物酶活性,但逐步热胁迫处理下植物过氧化物酶活性比瞬时热胁迫处理的来得高,这可能是因为植物对环境的生理适应有一个渐进的过程,在不断提高的温度条件下,更能激起植物潜在的耐热潜能。

谷文众等[33]对43℃处理下的银杏研究发现超氧化物歧化酶和过氧化物酶出现突然下降,45℃下处理16小时后植株就死亡,表明银杏抗热性较差。

说明处理时间即持续高温对抗氧化系统活性具有很大的影响,持续高温有可能会造成抗氧化酶活性的降低[34]。

3.2渗透调节物质渗透调节是植物在胁迫下降低渗透势、抵抗逆境胁迫的一种重要方式,由渗透调节物质来实现。

这类物质主要有氨基酸、可溶性糖、可溶性蛋白质、可溶性酚类[11,22,27,35~37]。

在高温环境下,植物主动积累这些物质,抵抗热胁迫的伤害。

目前对植物体中脯氨酸的渗透调节作用研究最多,认为高温条件下植物体内的脯氨酸含量明显增加,渗透作用最为有效,这在猕猴桃、柑桔、桑树、多枝柳、梭梭和头状沙拐枣的研究中得到证实[22,31,37],并且发现抗热品种比不抗热品种可积累更多的脯氨酸,抗热较强的品种比较弱的积累量高。

氨基丁酸、丙氨酸、异戊二烯等其他一些渗透调节物质对植物抗热性作用的研究也有相关报道[13,14]。

Rivero等[35]发现马铃薯和西瓜在热胁迫下导致了苯酚被多酚氧化酶和过氧化物酶氧化,产生了可溶性酚类。

而且多酚类多具有较强的清除自由基活性,被认为是植物高温胁迫的驯化机制。

Chaitanya等[22]则在研究了桑树叶片在高温胁迫下的代谢反应后,认为叶片在高温下降低了淀粉含量、破坏了蔗糖-淀粉平衡而影响了整个糖代谢,总的可溶性蛋白质含量减少,总的氨基酸含量增加,以此来调整植物对高温的适应。

Griffin等[23]在两种不同生态型的美国紫荆的研究中发现,不同生态型植物在热和干旱的共同胁迫下,可溶性糖含量和多羟基化合物含量都非常高,东部紫荆的渗透势明显较低,对高温和干旱都有很强的抗性。

3.3植物激素植物在生长发育过程中,自身产生一类能调节生长发育的植物激素,在正常环境下这类激素维持在某一恒定的范围内调节着植物的生长。

在遭受环境胁迫后植物体内往往迅速积累大量的脱落酸和乙烯,伴随胁迫的解除,它们的含量也回落。

高温胁迫下也会导致植物体内相关激素的变化。

Mazorra等[38]发现马铃薯叶片中油菜素甾醇类物质在高温下能刺激超氧歧化酶的活性,使之增强,被认为是保护植物免受热害的生长促进物质。

通过施加外源亚精氨发现,低浓度的内源生长物质能稳定胁迫环境下的生物膜以及参与卡尔文循环的酶[39]。

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