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