植物的抗性生理综述

植物的抗性生理综述

序言：抗性是植物长期进化过程中对逆境的适应形成的。我国幅员辽阔，地形复杂，气候多变，各地都有其特殊的环境，抗性生理与农林生产关系极为密切。我们研究植物的抗性生理，对农作物产量的提高，保护森林等具有重要的意义。

摘要：对植物产生伤害的环境成为逆境。逆境会伤害植物，严重时会导致死亡。逆境可分为生物胁迫和非生物胁迫。其中生物胁迫有病害等，非生物胁迫有寒冷，高温，干旱，盐渍等。有些植物不能适应这些不良环境，无法生存，有些植物却能适应这些环境，生存下去。这种对不良环境的适应性和抵抗力叫做植物抗逆性。植物抗性生理是指逆境对生命活动的影响，以及植物对逆境的抵御抗性能力。本文将对植物的抗冷性，抗冻性，抗热性，抗旱性，抗涝性，抗盐性，抗病性等方面具体阐述植物的抗性生理，以利于更深入的研究。

关键词：抗冷性抗冻性抗热性抗旱性抗涝性抗盐性抗病性

1植物的抗冷性

低温冷害是指零度以上低温对植物造成的伤害或死亡的现象。当植物受到冷胁迫后, 会发

生一系列形态及生理生化方面的变化。植物的这种对低温冷害的忍受和适应的特性, 就是植物的抗冷性。（植物冷害及其抗性生理，陈杰中，徐春香,1998）低温胁迫是影响植物正常生长的主要障碍因子之一, 植物尤其是经济作物的抗冷性强弱直接影响作物产量。

1.1细胞膜系统与植物抗冷性

细胞膜的流动性和稳定性是细胞乃至整个植物体赖以生存的基础。在低温下植物细胞膜由液晶态转变成凝胶状态, 膜收缩; 温度逆境不可逆伤害的原初反应发生在生物膜系统类脂分子的相变上。大量研究证实, 膜系中脂肪酸的不饱和度或膜流动性与植物抗寒性密切相关。膜脂上的不饱和脂肪酸成分比例越大, 膜流动性越强, 植物的相变温度越低, 抗寒性越强。（植物抗冷性研究进展，刘忠等,2006）

1.2植物的渗透调节与抗冷性

1.2.1脯氨酸植物在低温条件下,游离脯氨酸的大量积累被认为是对低温胁迫的适应性反应。脯氨酸具有溶解度高,在细胞内积累无毒性,水溶液水势较高等特点,因此,脯氨酸可作为植物抗冷保护物质。植物在受到冷害时,游离脯氨酸可能是通过保护酶的空间结构,为生化反应提供足够的自由水及化学和生理活性物质,对细胞起保护作用。

1.2.2 可溶性糖低温胁迫下植物体内可溶性糖的含量增加,它的含量与植物的抗冷性密切相关。低温下植株中可溶性糖积累是作为渗透调节物质和防脱水剂而起作用的,它们可降低细胞水势,增强持水力。

1.2.3 可溶性蛋白多数研究者认为:低温胁迫下,植物可溶性蛋白含量增加。由于可溶性蛋白的亲水胶体性质强,因此,它能明显增强细胞的持水力,增加束缚水含量和原生质弹性。例如,低温导致薏苡幼苗叶片可溶性蛋白含量增加。（植物冷害和抗冷性研究，马文月,2004）

2.植物的抗冻性

植物为抵抗低温环境(冰点以下的低温使植物组织内结冰引起的伤害称为冻害. 此文所指低温通指冰点以下温度. ) ,在生长习性、生理生化、遗传表达等方面有各种特殊的适应特性即为植物的抗冻性。（植物抗冻性研究进展，代红军，曾洪学,2006）

2.1冷冻伤害及低温驯化植物生理生化变化

研究表明, 植物冷害首先发生在细胞膜系统。已经证明: 膜系统损伤首先是冷冻引发的严重脱水所致。低温引起植物胞外或胞内结冰, 由于胞外空间冰点较高且有一些灰尘或冰核细菌作冰核, 所以胞外先于胞内形成冰晶。冰晶溶液比液态溶液的水势低得多, 并且温度越低水势差值越大, 因而胞内的水分通过质膜流出, 导致细胞严重脱水。脱水会对细胞产生多种伤害, 包括膜的结构和功能低温还会使蛋白质变性, 冷敏感水稻细胞液泡膜A TP 酶等酶活性降低, 而质膜A TP 酶活性变化小。（植物抗寒及其基因表达研究进展，曹琴，孔维府，2004）

2.2影响植物抗冻性的物质

2. 2. 1 甜菜碱与植物的抗冻性

甜菜碱(Betains)是一种季胺类化合物,它作为一种重要渗透调节物质,积累在细胞质内保持与液泡渗透平衡,对低温胁迫条件下植物的生长发育具有如下保护作用: ①维持低温条件下酶的活性。②通过保持光系统II 复合体蛋白的稳定性来保持低温胁迫下光系统的活性。

2. 2. 2 稀土与植物的抗冻性

作物施加低浓度的稀土后,其抗冻性将大幅度增强. 其作用机制一方面是稀土提高了超氧化物岐化酶(SOD) 和过氧化氢酶(CA T)的活性而消除因逆境而产生的自由基毒害;另一方面,稀土离子直接参与消除O-2 的作用,以保护生物膜不被逆境破坏.

稀土元素可以消除自由基,提高植物抗冻性,但施用稀土的剂量、时间、土壤类型、植物物种等问题还有待进一步研究。

2. 2. 3 脯氨酸、可溶性糖与植物的抗冻性

渗透调节物质脯氨酸和可溶性糖(如:葡萄糖、蔗糖等) 是植物抵御低温的重要保护性物质,能降低冰点、提高原生质保护能力,保护蛋白质胶体不致遇冷变性凝聚.赵黎芳等用不同浓度的NaCl 溶液预处理扶芳藤新品种“红脉”( Euonymus fort unei‘Hong Mai ’) ,以测定经不同方式预处理后对幼苗抗寒性的影响. 结果表明,实验组与对照组相比,脯氨酸含量经不同方式处理后有显著上升( P < 0. 05) ,即0. 1 mol/ L 和0. 3 mol/ L NaCl 溶液预处理比5 %和2 %PEG预处理对低温胁迫下植物体内脯氨酸含量的积累更有效。可溶性糖含量经上述处理后分别达到对照处理的2. 69 和3. 57 倍,与对照差异显著( P < 0. 05) 。表明:脯氨酸、可溶性糖含量的积累从不同程度和方面提高了扶芳藤幼苗对低温的适应能力。（植物抗冻性研究进展，代红军，曾洪学,2006）

2.3植物抗冻性举例

番茄幼苗经12 ℃锻炼7 d ,甜玉米种苗经11 ℃锻炼8 d 或15 d 后,番茄幼苗和甜玉米种苗对2 ℃低温胁迫的抗性明显提高。经过低温锻炼的番茄幼苗和甜玉米种苗脯氨酸含量较常温下(26 ℃P21 ℃) 生长的显著增加。电镜细胞化学观察结果表明,甜玉米种苗经11 ℃8 d 锻炼后,其质膜Ca2 + 2ATPase 在2 ℃冷胁迫后仍保持高活性,甚至有某些提高。而未经锻炼的种苗在同样低温处理后,质膜Ca2 + 2ATPase 活性丧失,遭受冷害。（适宜低温锻炼提高冷敏感植物玉米和番茄的抗冷性及其生理基础，简令成等,2005）