浅谈低温胁迫对植物的影响
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。
低温胁迫对白及光合作用及叶绿素荧光参数的影响
低温胁迫对白及光合作用及叶绿素荧光参数的影响随着全球气候变暖的趋势,气温的波动性也越来越大。
在冬季或者高海拔地区,植物往往会遭遇到低温胁迫的情况。
低温对植物的生长发育和光合作用产生着重要的影响。
本文将探讨低温胁迫对植物光合作用及叶绿素荧光参数的影响,以期为植物的生长与适应低温环境提供理论支持。
低温对植物的影响主要表现在以下几个方面:其一是对植物的生长和发育造成抑制;其二是对植物的生理代谢过程产生影响,如抑制植物的光合作用;其三是导致植物产生生理和生化反应以适应低温环境。
在这些方面,光合作用和叶绿素荧光参数是植物生理状态的重要指标,对于研究低温对植物的影响有着重要的意义。
我们来探讨低温对植物光合作用的影响。
光合作用是植物生长和发育过程中最为重要的生理活动之一,它是植物通过光能将二氧化碳还原为有机物质的过程。
在低温条件下,光合作用过程受到了抑制,从而导致植物的生长速度下降,光合产物的积累减少。
低温抑制光合作用的机制主要包括以下几个方面:低温导致植物细胞膜的流动性降低,影响了叶绿体膜上蛋白质的构象和功能,从而抑制了光合作用反应的进行;低温对植物光合酶的活性产生了抑制作用;低温还可导致植物叶片的气孔关闭,限制了CO2的进入,从而影响了光合作用的进行;低温对植物光合作用相关酶的合成和降解产生了影响。
由此可见,低温对植物的光合作用产生了重要的影响,调控植物的光合作用过程对于提高植物适应低温环境的能力具有重要的意义。
我们来探讨低温对植物叶绿素荧光参数的影响。
叶绿素荧光是植物光合作用中产生的一种光信号,用来反映叶绿体光合作用效率和光合作用应激的程度。
低温对植物叶绿素荧光参数的影响,也反映了低温对植物光合作用效率的影响。
在低温条件下,植物叶绿素荧光参数发生了一系列的变化,主要表现在以下几个方面:低温导致了植物叶绿素a/b比值的增加,表明了叶绿素a和叶绿素b的比例发生了变化;低温条件下,植物叶绿素荧光的最大荧光效率(Fv/Fm)降低,表明了叶绿素的光合作用效率下降;低温条件下,植物叶绿素荧光的非光化学猝灭系数(NPQ)增加,表明了叶绿素的光合作用应激程度增加。
植物耐受低温胁迫
2.2 与低温调控相关的基因
SNRK(植物蔗糖非发酵-l相关蛋白激酶)是植物蛋白激 酶家族中一个重要基因,在拟南芥、水稻、豆科植物、高 粱以及苔藓等基因组中都发现了大量SnRK蛋白激酶,它们 广泛参与了植物的生长发育、病虫害防御、ABA和非生物 胁迫等各种信号的应答反应。 VRN是一个常温植物在低温和光照调节中延迟开花的基因. TaVRN是小麦中可以调节开花时间和耐受冷胁迫诱导二者 相互作用的基因,TaVRN2不仅可以控制开花时间,还可以 提高抗寒的能力。
2.1 CBF/DREB转录因子
在拟南芥中,已经证明存在的CBF1、CBF2、CBF3也被称 为DREB1b、DREB1c和DRE1a。CBF转录因子的典型特 征是:N结构域。CBF基因受到低温、干旱及高盐 等非生物胁迫因子诱导表达。 用RNA干涉的方法,发现在低温胁迫情况下,CBF1和 CBF3同时表达才能在低温胁迫的情况下进行调节,所以 低温胁迫下CBF起到重要的调节作用。
4.1 DNA甲基化
采用基于AFLP的甲基化敏感扩增多态性的方法对 5℃冷处理48h的水稻9311叶片DNA胞嘧啶甲基 化模式进行了初步研究,发现冷处理48h后9311 基因组中一些CCGG位点发生了重新甲基化或去 甲基化,并获得一些与水稻cDNA高度同源的甲基 化差异片段,其中CIDM 片段在冷胁迫后去甲基 化,Northen杂交证明CIDM7在冷胁迫后增强表 达。
3.1 与RNA结合的耐受低温蛋白
GRPs是富含甘氨酸的RNA结合蛋白,其家族在拟南芥和 水稻中对其抗冻性有一定的作用。有人研究指出,在6个 OsGRPs中,OsGRP1、OsGRP4和OsGRP6被证明有能 力增加冷敏感BXO4大肠杆菌低温条件下的抗性,这种能 力与它们的DNA和RNA的解链能力有一定的关系。 冷诱导RNA结合蛋白(CIRP)是1个核蛋白质,氨基末 端RNA识别序列(RRM)和羧基末端结构域包含几个 RGG序列,它最主要的特点是在冷胁迫诱导的情况下能 过度表达。
植物低温胁迫响应及研究方法进展
植物低温胁迫响应及研究方法进展植物是一类复杂的生物体,它们在生长发育过程中会受到各种内部和外部环境的影响。
温度是植物生长发育中一个至关重要的环境因素,而植物低温胁迫则是指植物在遭受低温环境下所产生的生理和生化变化。
随着气候变化的加剧,植物低温胁迫已经成为了制约植物生长发育和产量的重要环境因素之一。
对植物低温胁迫响应及其研究方法的不断深入,对于揭示植物在低温环境下的生理生化机制,提高植物抗低温胁迫能力,以及培育耐低温植物品种等方面具有重要意义。
植物低温胁迫响应及其研究方法的进展主要包括以下几个方面:一、植物对低温胁迫的生理生化响应1. 低温胁迫对植物生长发育的影响:低温胁迫对植物生长发育产生着广泛而复杂的影响,包括抑制生长、妨碍营养物质的吸收和运输、影响叶绿素合成和光合作用等。
低温胁迫还会引发植物细胞膜的脂质过氧化,导致细胞膜的损伤和渗漏。
2. 低温胁迫对植物生理生化过程的影响:低温胁迫会改变植物的代谢通路和酶活性,导致能量代谢和物质合成的紊乱,影响植物的正常生理生化过程。
低温胁迫还会引发氧化应激反应,导致活性氧的产生和积累。
3. 低温胁迫对植物的信号传导及适应机制:植物在受到低温胁迫时会产生一系列的信号传导通路,触发一系列的适应性反应。
这些反应包括适应性蛋白的合成、抗氧化酶的活化、活性氧的清除等,帮助植物更好地适应低温环境。
1. 生物学方法:生物学方法是研究植物低温胁迫响应的常用方法之一。
通过对植物在低温胁迫下的形态结构、生理生化过程以及产生的适应性变化进行观察和分析,可以揭示植物在低温环境下的生理生化机制。
4. 遗传工程方法:遗传工程方法是利用转基因技术,通过引入特定基因或调控基因表达,提高植物对低温胁迫的抗性。
通过对植物抗低温相关基因进行克隆、表达和功能研究,可以揭示植物应对低温胁迫的分子机制,为培育具有抗低温性状的植物品种提供理论依据。
三、植物低温胁迫响应研究的前景与挑战在植物低温胁迫响应及其研究方法的研究中,已取得了一系列重要的成果。
浅谈低温胁迫对植物的影响
低温胁迫对植物的影响杨万坤 114120238(云南师范大学生命科学学院 11应用生物教育A班)摘要:当环境温度持续低于植物正常所需温度(生物学零度)时,温度对植物形成低温胁迫,对植物的生长、发育和生存造成严重影响。
植物遭受低温逆境胁迫时,从感受低温信号到发生一系列生理生化反应和调节基因表达,进而产生抗寒能力。
研究低温胁迫对植物生长发育、生理生化指标、低温反应基因的表达与调控,对于我们生产生活有着重要意义。
Effect of low temperature stress on plant Abstract:When the environment temperature is consistently lower than the temperature normally required for plants (biological zero),The temperature of low temperature stress on the formation of the plant, the plant growth, development and survival of a serious impact.Plants under low temperature stress, low temperature signal from the feeling to have a series of physiological and biochemical reactions and the regulation of gene expression, resulting in cold hardiness。
Study of low temperature stress on plant growth, physiological and biochemical indicators of low temperature responsive gene expression and regulation, for our production and life of great significance.关键字:低温胁迫、抗寒性、生理生化指标、基因的表达引言:低温胁迫是影响植物生长、发育和地理分布的重要环境限制因素之一。
低温胁迫对白及光合作用及叶绿素荧光参数的影响
低温胁迫对白及光合作用及叶绿素荧光参数的影响低温胁迫是指环境温度低于植物的适宜生长温度范围,对植物生长和发育产生负面影响的一种胁迫因子。
许多植物在低温胁迫下会出现一系列的生理和生化变化,包括影响光合作用和叶绿素荧光参数。
低温胁迫对植物的光合作用有直接的影响。
光合作用是植物利用阳光能够合成有机物质的过程,是植物生长发育的基础。
低温胁迫下,植物的光合速率会下降,导致固碳能力减弱。
低温胁迫会引起植物光反应和暗反应的抑制,导致光合作用的光合电子传递链受损,进而降低ATP合成和NADPH供应。
低温胁迫还会改变植物的叶绿素合成和分解速率,导致光合色素含量和光合作用效率下降。
叶绿素荧光参数是利用植物叶片自身特有的荧光特性来评估植物光合作用效率和光能利用效率的重要参数。
低温胁迫对叶绿素荧光参数的影响主要表现在两个方面:荧光特性和荧光动力学参数。
低温胁迫下,植物的荧光特性发生变化。
一般来说,在正常温度下,植物的荧光中心气体帕瓦蒂量(F_0)较低,荧光中心最大荧光(F_m)较高,导致荧光效率较高。
而在低温胁迫下,F_0会增加,F_m则降低,荧光效率下降。
这反映了低温胁迫对植物的光能捕获和传递过程的破坏,导致光能不能被高效利用。
低温胁迫还会影响植物的荧光动力学参数。
荧光动力学参数是指峰值荧光(F_v/F_m)、有效量子产量(Yield)、非光化学淬灭(NPQ)等参数。
这些参数反映了植物对光能的利用和防御机制。
低温胁迫下,植物的峰值荧光下降,有效量子产量减少,非光化学淬灭增加。
这表明植物的光能利用效率下降,同时植物通过加强非光化学淬灭来保护自身免受过量光能的损害。
低温胁迫的名词解释
低温胁迫的名词解释低温胁迫,是指植物在低温环境下遭受的一种压力。
植物通常对低温具有一定的适应能力,但当低温达到一定极限时,就会对植物的生长和发育产生负面影响。
一、低温对植物的影响低温胁迫能影响植物的不同方面,例如生理、生化和形态特征。
在生理方面,低温胁迫可能导致植物的呼吸作用下降,导致生长速度减慢或停止。
植物在低温条件下的光合作用也可能受到抑制,导致植物无法进行足够的能量供应。
在生化方面,低温可能引起膜脂过氧化反应,导致细胞膜受损,并增加细胞凋亡的可能性。
此外,低温还可能影响植物的抗氧化能力,使植物对氧化损伤更加敏感。
在形态特征上,低温胁迫可能导致植物的叶片变黄、坏死、离体等,严重的情况下甚至会导致植株死亡。
因此,低温胁迫对植物生长和发育具有明显的负面影响。
二、低温适应机制为了应对低温胁迫,植物具有多种适应机制,以保证其生存和繁衍。
1.蛋白质折叠和保护低温胁迫会导致蛋白质的折叠和解聚,因此植物会产生一些特定的蛋白质,称为冷胁迫蛋白(COR蛋白),来帮助其他蛋白质正常折叠和稳定。
这些蛋白质具有较高的折叠能力和耐寒性,可以保护蛋白质不受低温胁迫的损伤。
2.膜脂组分的调节膜脂是细胞膜的重要组成部分,低温胁迫可能导致膜脂的流动性增加、组分变化等,从而损害细胞膜的完整性。
为了适应低温环境,植物会调节膜脂组分,增加饱和脂肪酸和脂环醇的含量,从而提高膜脂的稳定性。
3.抗氧化防御系统的激活低温胁迫会增加植物细胞的氧化损伤,因此植物会激活一系列抗氧化酶,例如过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT),来清除细胞内过多的氧化物质,减轻低温胁迫对细胞的损伤。
4.低温诱导基因的表达低温胁迫还会诱导一些特定基因的表达,这些基因编码的蛋白质能够帮助植物适应低温环境。
例如,低温诱导因子(LTI)能够调控多个低温适应相关基因的表达,从而提高植物抵御低温胁迫的能力。
三、低温胁迫的研究意义对低温胁迫的研究不仅有助于增强人们对植物适应低温环境的理解,还有助于培育更耐寒的作物品种。
低温胁迫对白及光合作用及叶绿素荧光参数的影响
低温胁迫对白及光合作用及叶绿素荧光参数的影响随着全球气候变暖的趋势,极端低温事件的发生频率不断增加,这对植物的生长和发育造成了严重影响。
低温胁迫会导致植物光合作用受到抑制,影响叶绿素荧光参数的表现,从而影响植物的生长和产量。
了解低温胁迫对植物光合作用和叶绿素荧光参数的影响,对于指导农业生产和保护植物生长具有重要意义。
低温胁迫会对植物的叶绿素含量产生影响。
研究发现,一些作物在低温条件下会出现叶绿素含量降低的现象。
低温胁迫会抑制叶绿素的合成,导致叶片颜色变浅,影响植物的光合作用效率。
低温胁迫还会引起植物叶片衰老,导致叶绿素分解加速,进一步减少叶绿素含量。
在低温胁迫条件下,植物叶绿素含量的减少是影响植物生长和产量的重要因素之一。
低温胁迫还会影响植物的光合作用参数。
光合作用是植物生长发育的基础,而光合速率是光合作用的一个重要参数。
研究表明,低温胁迫会显著降低植物的光合速率,从而影响植物的生长和发育。
低温胁迫会影响光合色素的活性,导致光合作用受到抑制。
低温胁迫还会影响植物的气孔导度和气孔密度,进而影响植物的CO2吸收和光合作用效率。
低温胁迫对植物光合作用参数的影响是造成植物生长受限的重要原因。
除了影响光合作用参数外,低温胁迫还会对植物的叶绿素荧光参数产生影响。
叶绿素是植物进行光合作用的关键色素,其荧光参数可以反映植物受到胁迫后的生理状态。
研究发现,在低温胁迫条件下,植物叶绿素荧光参数呈现出一系列变化。
低温胁迫会导致植物叶绿素荧光猝灭值上升,表明植物受到了光合作用的抑制。
低温胁迫还会引起植物光化学效率降低,表明植物受到了光合作用的限制。
低温胁迫还会影响植物非光化学猝灭,进一步影响植物的光合作用效率。
通过对叶绿素荧光参数的分析,可以更加全面地了解植物在低温胁迫条件下的生理状态。
低温胁迫对白及光合作用及叶绿素荧光参数的影响
低温胁迫对白及光合作用及叶绿素荧光参数的影响低温胁迫是指植物受到较低温度影响所产生的应激反应。
低温胁迫对植物的生长发育和生理活动有着不同程度的影响,其中包括对白及光合作用及叶绿素荧光参数的影响。
本文将探讨低温胁迫对植物光合作用及叶绿素荧光参数的影响,并对该领域的研究进展进行综述。
一、低温胁迫对植物光合作用的影响低温胁迫会导致植物叶片的生理活动受到影响,其中包括对植物光合作用的影响。
研究表明,低温胁迫会导致植物叶片中光合色素的合成和光合酶系统的活性受到影响,从而影响植物的光合作用效率。
研究还发现,低温胁迫会引起叶绿体超氧化物歧化酶和过氧化物酶的活性增加,导致氧化应激和氧化损伤的产生,进而影响植物的光合作用效率。
低温胁迫会影响植物叶片中光合色素的合成和光合酶系统的活性,进而影响植物的光合作用效率。
二、低温胁迫对植物叶绿素荧光参数的影响叶绿素荧光是反映植物叶绿体光合作用效率的重要参数,可以用来评估植物在应激条件下的生理状态。
研究表明,低温胁迫会导致植物叶绿素荧光参数发生变化,反映出植物受到低温胁迫时的生理响应。
在低温胁迫条件下,植物叶绿素荧光参数发生变化,具体表现为:叶绿素荧光参数Fv/Fm(最大光化学效率)下降,表明植物受到低温胁迫时叶绿体光合作用能力下降;叶绿素荧光参数Fv/F0(基本光化学效率)增加,表明植物受到低温胁迫时叶绿体光合作用能力减弱;叶绿素荧光参数φPSⅡ(光合效率)降低,表明植物受到低温胁迫时光合作用效率降低。
研究还发现,低温胁迫会导致植物叶绿素荧光快速诱导动力学曲线(Kautsky曲线)的变化,表明植物受到低温胁迫时叶绿体光合作用的快速响应发生变化。
低温胁迫会导致植物叶绿素荧光参数发生变化,反映出植物受到低温胁迫时的生理响应。
综合以上所述,低温胁迫对植物的光合作用及叶绿素荧光参数均会产生影响。
针对这一问题,研究者们对低温胁迫下植物的生理响应进行了深入研究,并尝试寻找相应的适应机制和调控措施,以提高植物对低温胁迫的抗性。
不同生育时期低温胁迫对水稻保护酶的影响
不同生育时期低温胁迫对水稻保护酶的影响引言水稻是我国主要的粮食作物之一,也是全球重要的粮食作物之一。
在水稻的生长过程中,温度是一个非常重要的因素,低温胁迫对水稻的生长发育产生重要的影响。
低温胁迫会导致水稻的生长停滞、营养生长受阻,最终影响产量的形成。
保护酶是水稻在低温胁迫下的一种重要保护因子,其活性和表达水平对水稻的适应低温胁迫具有重要的意义。
本文将探讨不同生育时期低温胁迫对水稻保护酶的影响。
一、低温胁迫对水稻生长发育的影响低温胁迫对水稻的生长发育产生重要的影响。
低温胁迫会导致水稻株高减矮、叶片颜色变淡,生长停滞等现象。
低温胁迫还会影响水稻的生理生化过程,如光合作用受阻、气孔关闭、营养元素吸收减少等,最终导致生长发育受阻。
二、低温胁迫对水稻保护酶的影响保护酶是水稻在低温胁迫下的一种重要保护因子,能够在低温胁迫条件下保护细胞膜、蛋白质、核酸等生物大分子的稳定性,有助于维持细胞的正常生理活动。
保护酶的活性和表达水平对水稻的适应低温胁迫具有重要的意义。
三、不同生育时期低温胁迫对水稻保护酶的影响1. 萌芽期在水稻的萌芽期,低温胁迫会导致种子发芽受阻、幼苗生长缓慢等现象。
此时,保护酶的活性和表达水平受到显著影响,适当的低温胁迫可诱导水稻产生更多的抗寒保护酶,提高幼苗的抗寒能力。
3. 成熟期在水稻的成熟期,低温胁迫会影响水稻籽粒的灌浆和积累,最终影响产量和品质。
适当的低温胁迫可以诱导水稻产生更多的抗寒保护酶,提高籽粒的抗寒能力,有助于减轻低温胁迫对水稻的产量和品质的影响。
四、低温胁迫下水稻保护酶活性的调控低温胁迫下,水稻保护酶活性的调控涉及多个信号通路和调控因子的参与。
植物激素、转录因子、信号分子等都参与了保护酶活性的调控过程。
如赤霉素可以促进水稻生长发育和提高抗逆性,参与了保护酶活性的调控过程;拟南芥ICE1基因可以调控水稻保护酶的表达,提高水稻的抗低温能力。
五、结论不同生育时期低温胁迫对水稻保护酶的影响是一个复杂的生物学过程。
寒冷胁迫对植物生长发育和适应性的影响机制
寒冷胁迫对植物生长发育和适应性的影响机制寒冷是植物在生长发育过程中常常面临的一种环境胁迫,能够对植物的生长、开花、果实着色等多个发育过程产生不同程度的影响。
随着全球气候变化的不断加剧,寒冷胁迫对植物的影响越来越引起人们的关注。
本文将探讨寒冷胁迫对植物生长发育和适应性的影响机制。
一、寒冷胁迫对植物生长发育的影响在低温条件下,植物的代谢活动降低,基因表达和物质合成受到不同程度的抑制。
温度下降会对植物生长发育过程中的多个环节产生影响,如种子萌发、幼苗生长、开花时间以及果实发育等。
1. 种子萌发种子萌发是植物生长过程中的第一步,也是最重要的一步。
寒冷胁迫会影响种子的萌发和生长。
低温条件下,种子内的水分会减少,阻碍胚乳细胞的分裂和胚芽的生长,进而阻碍种子的萌发。
2. 幼苗生长寒冷胁迫会降低植物的生长速率,导致植株的生长受到限制,使植株矮小,幼苗生长停滞。
低温环境下,植物体内的酶活性降低,影响植物的物质代谢和生长。
3. 开花时间植物的开花时间受到温度的影响,寒冷胁迫会推迟或阻碍植物的开花。
这种现象对农业生产和植物繁殖产生很大影响。
除了影响开花时间外,低温还会对花器官的形态结构和配对产生影响,降低花粉质量,减少花粉数量进而降低植物繁殖力。
4. 果实发育低温环境对果实的色泽、营养含量及口感产生不同程度的影响,严重时导致果实发育受阻,皮肉变软、发黄,降低商品价值。
此外,低温还会使果实遭受机械损伤和感染病害的风险增大,影响果品的品质。
二、植物对寒冷胁迫的适应性反应为了适应低温条件,植物具有很强的适应性反应。
这些反应包括形态结构和生理生化水平的改变。
其中,植物的形态结构和生理生化反应是植物适应寒冷环境的主要策略。
1. 形态结构适应对于常年生长在低温地区的植物,它们通常具有一定的形态结构特征,如厚实的叶片、小型化的植株、矮化的植株和黄绿色的叶片等。
这些特征适应了寒冷环境下的低温高湿度等条件,以维持植物的稳态。
2. 生理生化适应寒冷刺激可引发植物的生理生化反应,如抗氧化酶体系、代谢途径的调节,有助于缓解由寒冷引起的损伤。
植物低温胁迫响应及研究方法进展
植物低温胁迫响应及研究方法进展植物生长受到多种环境因素的影响,其中温度是影响植物生长发育的重要因素之一。
随着全球气候变化的加剧,植物在自然界中更容易受到低温胁迫的影响。
在低温胁迫条件下,植物会出现一系列生理和分子生物学上的变化,这些变化影响着植物的生长发育和生存。
对植物低温胁迫响应及研究方法的深入研究具有重要意义。
一、植物低温胁迫响应的生理变化1.1 低温胁迫对植物生长发育的影响低温胁迫会对植物的生长发育产生负面影响,包括影响植物的营养吸收、光合作用、呼吸作用、叶绿素合成等生理过程,进而影响植物的生长速率和产量。
在低温条件下,植物的生长速率减缓,叶片变黄、老化,甚至死亡。
植物在长期的低温胁迫条件下,会逐渐形成一定的抗寒性和耐冷性,从而使植物能够更好地适应低温环境。
植物在低温胁迫条件下会积累低温诱导蛋白和抗氧化酶,以对抗氧化应激和细胞膜的氧化损伤,提高植物对低温胁迫的适应能力。
低温胁迫会导致植物的代谢活性发生变化,包括糖代谢、脂质代谢、氮代谢等,进而影响植物的生长发育和产量。
在低温条件下,植物会积累大量的可溶性糖、脂类物质和脯氨酸等物质,以在一定程度上缓解低温胁迫对植物的负面影响。
2.1 低温胁迫下植物基因的表达调控在低温胁迫条件下,植物会激活或抑制一系列基因的表达,从而调控植物的生长发育和适应能力。
通过转录组学和蛋白质组学等技术手段,可以对低温胁迫下植物基因的表达进行全面而深入的研究,从而揭示植物在低温胁迫条件下的分子生物学机制。
植物在低温胁迫条件下会通过一系列信号转导通路来调节其生理和生化反应。
其中包括激活抗寒性基因的CBF信号通路、活化蛋白激酶的MAPK信号通路、激活蛋白酶C的Ca2+信号转导通路等。
研究这些信号通路对于深入了解植物低温胁迫响应机制具有重要意义。
除了蛋白质编码基因的表达调控外,近年来研究发现,非编码RNA在植物低温胁迫响应中也起着重要作用。
miRNA和lncRNA等非编码RNA通过调控植物的基因表达和信号转导,影响植物对低温胁迫的响应能力。
环境胁迫对植物生长发育的影响研究
环境胁迫对植物生长发育的影响研究植物是地球生命系统中至关重要的组成部分,它们对于维持生物圈的平衡至关重要。
然而,在现代社会的快速发展和人类活动的增加下,环境的胁迫对植物的生长发育产生了越来越大的影响。
本文将探讨不同环境胁迫因素对植物的影响,并分析其可能的机制。
一、温度胁迫温度是植物生长发育的重要环境因素之一。
过高或过低的温度都会对植物产生负面影响。
高温会导致植物蛋白质变性、细胞膜破坏和叶绿素降解,进而影响光合作用和生长发育。
低温则会导致植物细胞液体冻结和水分流失,破坏细胞结构和代谢活性。
研究发现,植物通过产生热休克蛋白、调节膜脂组成和增加抗氧化物质的积累等策略来应对温度胁迫。
二、水分胁迫水分是植物生长发育的关键要素,但干旱和盐碱等水分胁迫往往会对植物产生不利影响。
干旱会导致植物体内水分亏缺,影响光合作用和营养物质的运输。
盐碱胁迫则会导致土壤中盐分浓度过高,进而破坏植物细胞的结构和功能。
植物为了适应水分胁迫,通过调节气孔开闭、合成和积累渗透物质等方式实现水分平衡,从而提高对胁迫的抵抗能力。
三、光照胁迫光照是植物进行光合作用的能量来源,但过强或过弱的光照都会对植物产生负面影响。
强光照会导致光合色素光氧化和膜脂过氧化等现象,进而破坏植物细胞的结构和功能。
弱光照则会限制光合作用的进行,影响植物的生长和发育。
植物通过调节光合色素的合成、增加光合酶的活性和调节细胞色素的分布等方式来适应不同的光照胁迫。
四、化学胁迫除了温度、水分和光照胁迫外,植物还常常遭受到化学物质的胁迫,如重金属、有机污染物和农药等。
这些化学物质会破坏植物细胞的结构和功能,干扰植物的生长发育。
植物通过产生解毒酶和筛选免疫反应来应对化学胁迫。
总结起来,环境胁迫对植物的生长发育具有重要影响。
植物通过一系列的生理和生化反应来适应和抵抗不利环境的影响。
了解不同环境胁迫对植物的影响机制,有助于我们制定相应的措施来保护和改善植物生态环境,维持生物多样性和生态平衡。
低温胁迫对白及光合作用及叶绿素荧光参数的影响
低温胁迫对白及光合作用及叶绿素荧光参数的影响
低温胁迫对植物的生长和光合作用有着重要的影响。
低温胁迫会导致植物的正常生理
和生化过程发生紊乱,从而影响光合作用的进行。
低温胁迫会影响植物的光合效率。
光合作用是植物利用光能将二氧化碳和水转化为葡
萄糖和氧气的过程。
低温胁迫会影响植物的叶绿体结构和功能,降低光合酶的活性,减少
光合作用所需的辅助酶和电子传递物质的合成,从而导致光合效率下降。
低温胁迫会影响植物的光合速率和净光合速率。
光合速率是指单位时间内单位面积叶
片的光合产物合成量,而净光合速率是扣除呼吸消耗后的光合产物合成量。
低温胁迫会降
低植物的光合速率和净光合速率,从而减少葡萄糖和氧气的产量。
低温胁迫还会影响植物的叶绿素荧光参数。
叶绿素是光合作用中吸收光能的主要色素,其荧光参数可以反映植物叶片的光合效率和光合作用的状态。
低温胁迫会增加叶绿素的荧
光发射,降低荧光光化学效率,增加非光化学淬灭过程,表明光合作用受到抑制。
低温胁迫还会导致植物的光抑制现象加重。
光合作用中的光抑制是因光合速率超过植
物对光能的吸收和利用能力而导致的。
低温胁迫会降低植物对光能的吸收和利用能力,导
致光抑制现象加重。
低温胁迫对植物的光合作用及叶绿素荧光参数的影响是复杂而多样的。
在低温胁迫条
件下,光合效率降低,光合速率和净光合速率减少,叶绿素荧光参数发生变化,光抑制现
象加重。
为了减轻低温胁迫对植物的不良影响,提高植物的抗寒性能,需要采取适当的措施,如引入耐低温基因、增加抗氧化物质的合成等。
低温胁迫对楠木类树苗生长的影响
低温胁迫对楠木类树苗生长的影响楠木类树种是一类重要的经济林木,广泛分布于亚热带和热带地区。
然而,低温胁迫常常成为其生长和发育的限制因素之一。
本文将探讨低温胁迫对楠木类树苗生长的影响及其机制,为楠木类树木的培育和保护提供科学依据。
低温胁迫是指环境温度低于楠木类树苗的适宜生长范围,使其处于一种逆境状态。
低温胁迫对楠木类树苗的生长和发育产生了多方面的影响。
首先,低温胁迫会影响楠木类树苗的光合作用。
低温引起的气孔关闭会导致CO2供应不足,限制了光合作用的进行,从而降低了光合速率和光合产物的积累。
其次,低温胁迫还会影响楠木类树苗的生理活性。
低温环境下,树苗的酶活性和代谢率降低,抑制了蛋白质和核酸的合成,从而影响了细胞分裂和扩增过程。
此外,低温胁迫还会破坏楠木类树苗的细胞膜结构,导致细胞膜的通透性增加,从而影响物质的运输和维持细胞内稳态。
低温胁迫对楠木类树苗生长影响的机制涉及多个方面。
首先,低温胁迫会干扰植物的激素代谢和信号传导,进而影响生长素和脱落酸的合成和作用,从而影响楠木类树苗的生长发育。
其次,低温胁迫引起的细胞膜的不稳定性和电解质的渗漏,会导致细胞内钙离子浓度的升高,进而激活一系列Ca2+相关的信号通路,如激活钙离子依赖的蛋白激酶。
这些信号通路的激活会进一步影响细胞的生长和发育。
此外,低温胁迫还会导致细胞内ROS(活性氧化物种)的积累,进而引发一系列与氧化应激相关的反应,如抗氧化酶的激活和细胞色素C的释放,从而影响细胞的呼吸和能量代谢。
为了提高楠木类树苗对低温胁迫的适应能力,可以采取一些应对措施。
首先,选育抗寒性较强的楠木品种。
通过筛选和培育具有较强低温耐受性的楠木品种,可以提高树苗对低温胁迫的适应能力。
其次,调控激素水平。
通过外源激素的施用和内源激素的调控,可以改变楠木类树苗对低温胁迫的敏感性,提高其抗寒性。
此外,适当调节栽培条件。
通过调节土壤水分、光照和养分供应等栽培条件,可以减轻低温胁迫对楠木类树苗的影响,提高其生长和发育水平。
浅谈低温胁迫对植物的影响
低温胁迫对植物的影响万坤 114120238(师大学生命科学学院 11应用生物教育A班)摘要:当环境温度持续低于植物正常所需温度(生物学零度)时,温度对植物形成低温胁迫,对植物的生长、发育和生存造成严重影响。
植物遭受低温逆境胁迫时,从感受低温信号到发生一系列生理生化反应和调节基因表达,进而产生抗寒能力。
研究低温胁迫对植物生长发育、生理生化指标、低温反应基因的表达与调控,对于我们生产生活有着重要意义。
Effect of low temperature stress on plant Abstract:When the environment temperature is consistently lower than the temperature normally required for plants (biological zero),The temperature of low temperature stress on the formation of the plant, the plant growth, development and survival of a serious impact.Plants under low temperature stress, low temperature signal from the feeling to have a series of physiological and biochemical reactions and the regulation of gene expression, resulting in cold hardiness。
Study of low temperature stress on plant growth, physiological and biochemical indicators of low temperature responsive gene expression and regulation, for our production and life of great significance.关键字:低温胁迫、抗寒性、生理生化指标、基因的表达引言:低温胁迫是影响植物生长、发育和地理分布的重要环境限制因素之一。
苗期低温胁迫对番茄生长及果实畸形发生的影响
苗期低温胁迫对番茄生长及果实畸形发生的影响植物的生长发育受到环境因素的影响,其中温度是其中一个重要因素。
适宜的温度可以促进植物的正常生长,而温度过高或过低则会对植物的生长和发育产生不良影响。
番茄生长过程中,苗期是最为关键的阶段,因为这个时候植株体积较小,对环境温度的适应能力相对较弱。
在苗期低温胁迫条件下,番茄的生长和果实的发育会受到明显的影响,可能导致果实畸形等问题的发生。
1.植株生长受阻:低温会抑制番茄幼苗的生长,导致植株变矮小,茎秆黄绿色,叶片变小,叶色较浅。
这是由于温度过低会影响植物体内化学反应的进行,抑制光合作用和呼吸作用,从而影响植物的生长和发育。
2.根系发育受抑制:苗期低温胁迫会导致番茄根系的发育受到阻碍,根系变短小,表现为根系分支少、根毛少、根系发育不健全。
根系的发育不良会影响植物对水分和养分的吸收能力,从而影响植株的生长和发育。
3.叶片受损:低温会引发番茄叶片的冻害,出现叶片褪绿、叶缘弯曲、叶片变形等症状。
叶片受损会导致植物无法有效利用光能进行光合作用,从而影响植物的生长和发育。
1.裂果:低温胁迫会增加番茄果实的裂果现象。
低温引起果实内外部的生长速度不匹配,导致果实皮肉破裂。
尤其是在果实快速膨大期,由于果实内外部差异扩大,加上果实皮肉无法适应快速膨大速度的变化,容易导致果实裂果。
2.空心果:低温胁迫还容易引起番茄果实的“空心”现象。
低温条件下,番茄果实内部细胞发育缓慢,导致果实内部出现腐化和水分流失,造成果实内部腔室异常扩大,形成空心果。
3.变形果:低温胁迫还可能导致番茄果实的形态变形。
低温引起果实生长减缓,果实发育过程中受到外力挤压,造成果实形态不规则,甚至出现扁平果、长形果等异常形态。
综上所述,苗期低温胁迫对番茄的生长和果实的发育都会产生负面影响。
为了避免苗期低温对番茄的不良影响,可以采取以下措施:1.控制环境温度:通过加温设备、调节气温等方式来提高温室或大棚内的温度,保持在番茄苗期所需的适宜温度范围内。
低温胁迫
题目;低温胁迫对植物的影响学院:农业与生物技术学院专业:生物科学姓名:包建红学号: 2010211764低温胁迫对植物的影响冷害是指零度以上低温对植物体所产生伤害。
引起冷害一般0—10℃,植物对低温敏感度与其起源地密切相关。
冷害对植物体损伤程度取于低温和低温维持时间的长短。
植物体受损伤后直接表现为叶片出现水渍状或果实上出现斑点。
引起水渍状时间由几小时至几天时间,长短不等,主要取决于物种和温度,同时植物体水分状况及光照条件亦能间接影响冷害的程度。
冷害引起植物体内一系列生理代谢的改变,最终导致幼苗生长纤弱、植株生长迟缓、萎蔫黄化、局部坏死,坐果率低,产量降低和品质下降等的产生。
低温胁迫下植物的生理生化变化1.低温胁迫下幼苗叶片质膜透性的变化细胞质膜透性直接反映植物膜系统受伤的程度,而相对电导率大小反映了质膜透性的大小。
随着温度的下降,相对电导率先缓慢上升。
此外,随着低温胁迫时间的延长,相对电导率先小幅度上升后急剧上升。
相对电导率大幅度上升,表明幼苗叶片细胞质膜结构受到严重的损伤和破坏。
说明低温胁迫下耐冷性强的品种具有较强的维持细胞膜系统的相对稳定和结构完整性的能力,因而更能抵抗低温的伤害。
2.低温胁迫下幼苗叶片水分的变化随着温度下降,幼苗叶片相对含水量逐渐下降。
自由水含量先下降,于4℃时到达最低值,之后上升;束缚水含量先上升,于4℃时到达最高值,之后下降;束缚水/自由水比值先上升,于4℃时到达最高值,之后下降,但-2℃时束缚水/自由水比值仍略高于胁迫前水平。
随着低温胁迫时间的延长,叶片相对含水量不断下降。
自由水含量先下降,于6 d时到达最低值,之后上升。
束缚水含量先上升,于6 d时到达最高值,之后下降束缚水/自由水比值先上升,于6 d时到达最高值,之后迅速下降,胁迫后9 d,束缚水/自由水比值已比胁迫前的低出30.10%。
通常情况下,植物组织内含水量高低可以反映细胞代谢活性的强弱,低温胁迫下幼苗降低体内水分含量和自由水含量,增加束缚水含量,有利于其降低体内细胞代谢活性,提高细胞原生质胶体保水力,增强细胞原生质胶体结构稳定性,从而进一步提高细胞对低温胁迫的耐受性,避免代谢紊乱,极大地增强幼苗对低温胁迫的抵抗力。
低温胁迫对白及光合作用及叶绿素荧光参数的影响
低温胁迫对白及光合作用及叶绿素荧光参数的影响随着全球气候变化的不断加剧,许多地区都会出现较低的气温,这些低温环境会直接影响植物的生长和开花,从而降低植物的生产能力。
因此,了解低温胁迫对植物的影响,有助于我们更好地掌握保护植物的方法。
低温胁迫会直接影响植物的气体交换过程,从而影响其生长和发育。
在低温条件下,植物体内的呼吸和光合作用都会减缓,并且氧化和还原作用之间的平衡也会被破坏。
这些影响会进一步影响植物体内的养分吸收、传输和分配,从而影响植物的生长和发育。
光合作用是植物体内最为重要的生理代谢过程,也是植物能量供应的主要途径。
光合作用的光合速率(A)被认为是衡量光合作用效率的关键指标之一。
众所周知,低温胁迫会导致植物体内的生理代谢过程减弱,光合速率也会随之降低。
一些实验研究表明,在低温条件(如5℃)下,近30种植物的光合速率会显著下降,通常降低20%至70%不等。
此外,低温胁迫还会导致植物体内的光合作用过程发生异常,如叶片发黄、叶片坏死、植物生长受阻等。
这些现象表明,在低温胁迫下,植物体内光合作用过程中叶绿素的积累会受到很大的限制。
研究表明,低温胁迫可能会降低植物叶绿体中蛋白质和核酸的含量,这些分子是叶绿体正常基因转录和蛋白合成的重要组成部分。
低温胁迫会影响植物体内的叶绿素荧光参数,从而影响光合作用效率。
叶绿素是植物体内最主要的光合色素,其荧光参数可以作为反映光合作用效率的重要参数。
实验研究表明,在低温条件下,植物体内叶绿素荧光参数会发生变化,这些变化表明植物体内的光合作用效率降低。
具体来说,在低温胁迫下,植物体内叶绿素荧光的最大荧光(Fm)和暗偏极化荧光(Fo)均会下降,从而减小叶绿素荧光量子效率(Fv/Fm)和最大光化学效率(Fv/Fo),进而降低光合作用的效率。
值得注意的是,这些参数的变化情况不同,往往取决于植物的种类、低温程度、低温处理的时间等多种因素。
总结低温胁迫是植物生长发育的一个重要因素,其对植物的光合作用以及叶绿素荧光参数有直接影响。
高等植物响应低温胁迫的机制研究
高等植物响应低温胁迫的机制研究随着全球气候变化的加剧,低温胁迫对高等植物的生长和发育带来了越来越大的影响。
为了更好地适应低温环境,高等植物发展出了多种响应机制,在低温环境中保持生命活力。
本文将介绍高等植物响应低温胁迫的机制研究,包括低温胁迫引起的生理反应、转录水平的变化以及其对植物生长和发育的影响等方面。
低温胁迫引起的生理反应低温胁迫是指植物在低于其生长最适温度下的处理。
对于不同种植物来说,低温胁迫的范围也不同。
在低温胁迫条件下,植物会产生一系列的生理反应,以保证能够在不利环境下继续生长和发育。
首先,低温胁迫会抑制植物的光合作用。
这是因为低温胁迫影响了叶绿素的合成和活性,同时还会影响光反应和暗反应的酶的活性,使植物的CO2固定减少。
其次,低温胁迫会影响植物的呼吸作用。
在低温胁迫条件下,植物的呼吸作用会加强,导致其消耗更多的能量,从而可能会导致植物出现能量不足的情况。
此外,低温胁迫还会影响植物的水分平衡和离子运输,导致植物水分丧失和失去矿物元素。
这会影响植物的正常代谢活动和光合作用,使植物难以在低温环境下存活和发育。
转录水平的变化为了更好地适应低温环境,高等植物会产生大量的代谢物和转录因子,以响应低温胁迫。
这些代谢物和转录因子会调控植物的基因表达,从而使植物在低温胁迫条件下更好地生长和发育。
在过去的研究中,已确定了许多于低温胁迫响应相关的蛋白质和基因。
例如,BZR1在植物中起到了关键性的作用,调节了许多与生长和分化相关的基因和蛋白质。
在低温胁迫条件下,BZR1蛋白的表达会增加,从而影响转录因子的活性,调控植物基因表达的进程。
此外,许多研究表明,在低温胁迫下,植物细胞膜中的饱和脂肪酸含量明显增加,反映了细胞膜的适应性。
同时,植物还会产生一些与抗氧化作用和减轻低温胁迫损伤有关的代谢物,如亚油酸、谷胱甘肽过氧化物酶和超氧化物歧化酶等。
植物生长和发育的影响低温胁迫不仅会影响植物的代谢活动和基因表达,还会影响其生长和发育。
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低温胁迫对植物的影响杨万坤 114120238(云南师范大学生命科学学院 11应用生物教育A班)摘要:当环境温度持续低于植物正常所需温度(生物学零度)时,温度对植物形成低温胁迫,对植物的生长、发育和生存造成严重影响。
植物遭受低温逆境胁迫时,从感受低温信号到发生一系列生理生化反应和调节基因表达,进而产生抗寒能力。
研究低温胁迫对植物生长发育、生理生化指标、低温反应基因的表达与调控,对于我们生产生活有着重要意义。
Effect of low temperature stress on plant Abstract:When the environment temperature is consistently lower than the temperature normally required for plants (biological zero),The temperature of low temperature stress on the formation of the plant, the plant growth, development and survival of a serious impact.Plants under low temperature stress, low temperature signal from the feeling to have a series of physiological and biochemical reactions and the regulation of gene expression, resulting in cold hardiness。
Study of low temperature stress on plant growth, physiological and biochemical indicators of low temperature responsive gene expression and regulation, for our production and life of great significance.关键字:低温胁迫、抗寒性、生理生化指标、基因的表达引言:低温胁迫是影响植物生长、发育和地理分布的重要环境限制因素之一。
低温胁迫对植物的影响主要体现在酶活性、膜系统、细胞失水等,导致细胞代谢紊乱,甚至是细胞死亡。
而某些植物在长期适应过程中逐渐形成各种抗寒本领,如形成胁迫蛋白、增加渗透调节物质,提高保护酶活性等方式来提高植物(细胞)对低温胁迫抗性【1】。
环境温度的改变影响着植物的生长发育和各种生理生化指标和植物抗寒性。
而温度的改变则引起植物的各种生理生化指标的改变来抵抗环境温度的胁迫,植物对零上低温的耐受性称抗冷性【2】。
低温往往导致植物生长发育缓慢,甚至造成冻害和寒害,甚至死亡,当然低温对植物生长发育也有好的一面,如春化作用。
近年来,许多报道证明植物在寒冷条件下基因表达发生改变。
大量研究发现低温诱导许多基因的表达,根据基因表达的蛋白产物,可分为编码功能蛋白基因和调节蛋白基因两大类,这两类低温反应基因的表达与调控及在低温胁迫中的作用【3】。
当然对于植物的低温反应基因的表达与调控研究,有利于提高植物的抗寒性和低温驯化。
因此,研究低温胁迫对植物的影响,探索植物抗寒性的生理机制,不仅在基础理论上具有重要意义,在解决生产实际问题上也具有广泛的应用价值。
正文:植物的生长发育需要适宜温度,低温胁迫使植物得生长发育等生命活动受到严重影响。
受低温胁迫的植物植株矮小,主要体现在根茎叶花等方面的差异,对于幼苗则降低其存活率,促进植物早花,增加花朵数量,影响结实,从而影响繁殖能力。
温度对叶片的生长有着许多影响,低温下,叶片的生长速率降低、生长周期延长、光合色素含量降低(由于叶绿素被破坏)、光合速率下降、有机物含量低。
对于同一种植物,受低温胁迫的植株的叶片与相同叶龄叶片相比,叶片面积比较小,叶面积拓展量也随之降低,如受过低温胁迫的烟草,烟苗叶片数减少,叶片面积小,厚度增加。
根系是植物吸收养分的主要器官,也是许多物质同化、转化、合成的器官,根系的生长发育及根系活力直接影响植物个体的生长和发育。
根区温度的降低,使根系活力降低,降低了根对矿质元素的吸收,使根系中Ca、Fe、Mn、Cu、Zn 的含量降低,而植株根系中N、P、K、Mg的含量增加,导致了这些元素在根系中积累,阻碍了部分矿质元素向地上部的运输,增加了茎中N、K、Ca、Mg、Fe的含量,而P、Mn、Cu、Zn的含量却降低,茎中N、K、Ca、Mg、Fe的含量增加,说明这些元素在茎中的积累,却阻碍了其进一步向叶片中运输;导致叶片中K的含量增加,N、P、Ca、Mg、Fe、Mn、Cu、Zn的含量降低,必然会阻碍叶片的正常生长发育。
低温胁迫使植株的根系出现变褐、沤根现象,严重影响其吸收功能,进而导致植物叶片黄化。
低温还导致植物有机物含量降低。
低温胁迫可以造成寒害(也称冷害)和冻害,当气温低于10℃就会造成寒害,低于0℃则造成冻害。
虽然植物本身具有一定的抗寒性,但是不同植物种类和品种有不同的抗寒性,不同器官的抗寒性也不一样【4】,寒害的主要症状是变色、坏死和表面斑点等,禾本科植物则往往表现为芽枯、顶枯,如早稻秧苗期遇低温寒流侵袭易发生青枯死苗,晚稻幼穗分化至扬花期遇到较长时间的低温,也会因花粉粒发育异常而影响结实。
冻害的主要症状是幼叶和幼茎出现冰渍状、暗褐色病斑,随后组织坏死,严重时整株植物变黑、干枯、死亡,如霜冻常使未木质化的植物器官受害,使嫩芽、新叶甚至新稍冻死。
一般植物受后并不立即表现出来,往往要过一段时间后才表现出来,由于叶绿素被破坏,叶片变黄枯萎,使整个植株或部分枝条死亡。
低温胁迫对于植物是一柄双刃剑。
一般单子叶植物必须经历一段时间的持续低温才能由营养生长阶段转入生殖阶段生长的现象被称为春化作用。
春化低温对越冬植物成花的诱导和促进作用,冬性草本植物(如冬小麦)一般于秋季萌发,经过一段营养生长后度过寒冬,于第二年夏初开花结实。
如果于春季播种,则只长茎、叶而不开花,或开花大大延迟,这是因为冬性植物需要经历一定时间的低温才能形成花芽。
冬性作物已萌动的种子经过一定时间低温处理,则春播时才可以正常开花结实。
许多植物种子在萌发前经低温过程后,其植物的生长发育特性会发生明显变化,特别是加速植物的开花时间,增加植物的开花数量,进而影响植物的繁殖能力【5】。
在樊江文和M.Fenner 的实验中,所用的15种实验植物中的雀麦、荠和M. arv ensis 等3 个种的种子经低温处理对其开花和植物生长有较明显的影响:3 种植物经低温处理后,明显的增加了植物的开花(小穗)数量;不实雀麦低温处理植株出现第一朵小穗的时间比对照处理植株提前了近20天,小穗数量也增加了50%左右;荠和M . arvensis 植株的开花数量也比对照处理增加20~ 30 个;植株的枝条也均比对照处理长,其中不实雀麦和荠最为明显,不实雀麦植株枝条长度以30~ 50 cm最多, 而对照处理植株的枝条长度均在20 cm以下【5】。
当环境温度低于0℃时,往往会造成冻害,使织物组织细胞内的自由水结冰,从而破坏细胞结构,使细胞失水。
植物细胞的含水量高达70﹪,这些水分有大部分的自由水和结合水组成,自由水在细胞内会因为温度的改变而改变其状态。
当温度的骤然降低,可导致细胞内溶质过冷,进而导致细胞内部结冰,一般先在原生质内结冰,然后在液泡内结冰。
如果原生质内形成的冰晶体体积比蛋白质等分子的体积大得多,冰晶体就会破坏生物膜,细胞器和衬质的结构对细胞造成致命伤害。
冰冻温度下,多数植物在质外体空间诱导冰晶体,这种现象称为细胞间隙结冰,细胞间隙结冰伤害的主要原因是原生质过度脱水,破坏蛋白质分子,原生质凝固变性。
电子显微扫描研究表明,许多冻敏感型植物有明显的细胞间隙结冰现象,当高度冻敏感的树种表现细胞间隙结冰的征状时,就会诱导细胞脱水与胞内结冰两者的结合,从而引起植物冻害【6】。
植物在遭受低温伤害后,植物原生质膜的遭到损伤,选择性丧失,对物质的透性发生改变,使得一些盐类,或有机物从细胞中渗出,进入周围溶液中,通过电导度的测量和糖的显色反应,即可见到外界溶液中电介质和糖类的增加等。
研究表明低温胁迫对植物生物膜系统造成损伤,而生物抗寒性与生物膜系统的完整性密切相关。
Lyons等提出细胞膜系统易遭受低温冷害的首要部位,冷害的根本原因是植物细胞膜系统受损,进而引起细胞膜透性的变化。
研究表明:在遭受低温胁迫下,植物细胞膜透性会发生不同程度的增大,选择通透性改变,表现为电解质外渗,电导率升高,而相对电导率与植物抗寒性呈负相关,质膜稳定性越高,其抗寒性越强。
表征生物膜受损程度的另一指标是细胞内丙二醛(MAD)含量,低温胁迫时细胞内的活性氧代谢平衡被破坏,导致质膜过氧化和不饱和脂酸降解产生丙二醛。
MAD能强烈与细胞内各种成分发生反应,引起酶和脂膜损伤,导致膜结构和生理机能破坏,因此MAD含量能表示细胞膜受损程度,与抗寒性呈负相关。
实验中经常测定二者的含量来研究低温胁迫对植物生物膜系统影响。
在低温条件下,细胞内主动积累可溶质来降低细胞液的渗透势,防止细胞过度失水,渗透调节物质主要包括游离脯氨酸含量,可溶性蛋白含量,可溶性糖含量。
游离脯氨酸能促进蛋白质水合作用,保护酶的空间结构,为生化反应提供自由水和审理活性物质,对细胞起到一定的保护作用,其含量与抗寒性呈正相关,通过测定低温下游离脯氨酸的含量来判断其抗寒性的强弱。
低温导致植物细胞内可溶性蛋白含量增加,但与植物抗寒性的关系仍存在争议。
可溶性糖含量增加可以提高细胞液浓度,降低水势,增强保水能力。
糖类既可以提供碳源和底物,同时可以保护蛋白质避免低温凝固,进一步提高其抗寒能力。
用常测定上述物质的含量来测定植物的抗寒能力。
植物的生命活动需要各种酶的参与,而酶只有在适宜的温度和其他条件的相互协调下才能发挥其活性,而低温会使酶的活性降低,影响植物的新陈代谢,从而使植物生长缓慢甚至是停止生长发育。
同时低温胁迫使植物组织细胞内活性氧分子大量积累超出正常水平,对植物形成氧化胁迫。
当氧化胁迫发生时,SOD 、POD 、CAT等抗氧化酶会相互作用清除活性氧,抗氧化酶活性越高,植物抵御有低温引起的氧化胁迫能力越强。
植物遭受低温逆境胁迫时,从感受低温信号到发生一系列生理生化反应和调节基因表达,进而产生抗寒能力,存在一个复杂的信号网络系统。
近年来,对低温胁迫后植物体内发生的事件主要集中在分子水平,包括植物如何感知外界的低温信号,并且将信号传递到细胞内部,最终诱导一系列基因的表达。
“低温”信号传入细胞,启动或阻遏基因表达需要一个复杂的信号系统,其中包括 Ca2+、ABA、蛋白磷酸化酶、蛋白激酶、可溶性糖分子和一些转录因子等【7】。