植物耐旱性研究进展综述论文

当外界温度降低时，植物体细胞中会强烈地发生糖类等可溶性物质的溶解，增大了细胞汁液的浓度。

根本原因是由于基因决定的

这是植物为适应周围环境，为了生存。对外界环境的自我保护措施，是植物长期进化的结果。抗旱植物的一种保护是关闭气孔减少蒸腾作用，减少水分的流失。抗寒有的书就是落叶，或者是页面革质或蜡质，等等。【目的】研究冬油菜的抗寒性和抗旱性,探讨抗寒与抗旱之间的关系,为中国北方白菜型冬油菜的改良及抗寒性和抗旱性的综合评价提供可借鉴的方法和理论依据。【方法】分别通过自然降温处理(15℃—-5℃)和人工控制水分的方法(干旱胁迫4、7和10 d)分别对6份不同抗寒等级冬油菜摸拟低温和干旱胁迫,分析其形态、生理生化和生长指标的变化,采用隶属函数法、相关性分析法、聚类分析法、主成分分析法对不同品种的抗寒性和抗旱性进行综合评价。【结果】6份冬油菜品种越冬率相差很大(—)。抗寒性强的品种植物学形态特征表现为幼苗匍匐贴地生长、生长点洼陷低于地表、叶色深绿色、真叶刺毛多。且低温胁迫之后抗寒生理生化指标变化明显,相对电导率和MDA(丙二醛)含量增加,且抗寒性强的品种增加幅度小;SOD、POD、CAT酶活性升高,可溶性蛋白、可溶性糖、游离脯氨酸等调节性物质含量明显增加,且抗寒性强的品种变化明显,差异显著。随着干旱胁迫时间延长,膜结构首先遭到破坏,相对电导率和MDA含量升高,细胞失水,叶片相对含水量、束缚水/自由水、叶绿素含量降低(光合作用降低),幼苗苗长、叶片和根鲜干重降低,直到幼苗萎蔫,且抗旱性强的品种变化幅度小,同时抗旱性强的品种叶片保水能力强、土壤耗水少、萎蔫系数小。通过主成分分析,6份冬油菜的抗寒性强弱依次为陇油7号陇油6号陇油9号延油2号天油2号Vision,而抗旱性强弱依次为陇油6号陇油7号陇油9号延油2号Vision天油2号。【结论】中国北方寒旱区低温、干旱并存,不同冬油菜品种间抗寒性和抗旱性差异较大,由于产生了交叉适应性,在抵御低温冻害的同时提高了对干旱胁迫的适应性,因此,白菜型冬油菜抗寒性强的品种一般抗旱性也比较强。

干旱对植物最直接影响是引起原生质脱水，原生质脱水是旱害的核心，由此可引起一系列的伤害，主要表现如下：(1) 改变膜的结构与透性 细胞膜在干旱伤害下，失去半透性，引起胞内氨基酸、糖类物质的外渗。(2) 破坏正常代谢过程 如，①光合作用显著下降，甚至停止；②呼吸作用因缺水而增强，使氧化磷酸化解偶联，能量多以热的形式消耗掉，但也有缺水使呼吸减弱的，这些都影响了正常的生物合成过程；③蛋白质分解加强，蛋白质的合成过程削弱，脯氨酸大量积累；④核酸代谢受到破坏，干旱可使植株体内的DNA、RNA含量下降；⑤干旱可引起植物激素变化，最明显的是ABA含量增加。(3) 水分的分配异常 干旱时一般幼叶向老叶吸水，促使老叶枯萎死亡。蒸腾强烈的功能叶向分生组织和其它幼嫩组织夺水，使一些幼嫩组织严重失水，发育不良。(4) 原生质体的机械损伤 干旱时细胞脱水，向内收缩，损伤原生质体的结构，如骤然复水，引起细胞质与壁的不协调膨胀，把原生质膜撕破，导致细胞、组织、器官甚至植株的死 提高抗旱性措施：选育抗旱品种是提高作物抗旱性的最根本的途径此外也可以通过以下措施来提高植物的抗旱性 1、抗旱锻炼 在种子萌发期或幼苗期进行适度的干旱处理使植物在生理代谢上发生相应的变化增强对干旱的适应能力。农民在作物的栽培中采用的“蹲苗”法提高作物的抗旱性即在作物的苗期给予适度的缺水处理抑制地上部生长以锻炼其适应干旱的能力。 2、合理施肥 合理施用磷、钾肥适当控制氮肥可提高植物的抗旱性。磷促进有机磷化合物的合成提高原生质的水合度增强抗旱能力。钾能改善作物的糖类代谢降低细胞的渗透势促进气孔开放有利于光合作用。 3、生长延缓剂和抗蒸腾剂的施用 近年来应用生长延缓剂提高植物的抗旱性取得了一定的效果。 4、节水、集水、发展旱作农业 旱作农业是指较少依赖灌溉的农业生产技术其主要措施有收集保存雨水备用采用不同根区交替灌水以肥调水提高水分利用效率采用地膜覆盖保墒掌握作物需水规律合理用水。

【耐旱植物的抗旱机制】1、植物形态结构特征对其耐旱机制的影响 （1）根系。植物根系是植物直接吸收水分的重要器官，它对植物的耐旱功能具有至关重要的作用。纵深发达的根系系统可使植物充分吸收利用贮存在土壤中的水分，使植物度过干旱期。一般认为抗旱性强的植物，根水势低，利于水分吸收。 （2）叶片。作为同化和蒸腾器官的叶片，在长期干旱胁迫下，叶片的形态结构会发生变化，其形态结构的改变与植物的耐旱性有着密切的关系。主要表现在：叶片表皮外壁有发达的角质层，角质层是一种类质膜，其主要功能是减少水分向大气散失，是植物水分蒸发的屏障。厚的角质层可提高植物的能量反射与降低蒸腾，从而增强植物的抗旱性；具有表皮毛，可以保护植物避免强光照射，减少蒸腾；具有大的栅栏组织/海绵组织比和小的表面积/体积比，发达的栅栏组织，分布于叶的背腹两面，可使干旱缺水植物萎蔫时减少机械损伤。而小的表面积/体积比，可以最大程度减少水分丧失。韦梅琴的4种委陵菜属植物解剖研究，也证实了这一点。 2、渗透调节。水分胁迫条件下会积累有机分子相溶性溶质或渗压剂，有效地提高植物的渗透调节能力、增强植物的抗逆性。 （1）脱落酸与植物抗旱性。脱落酸是植物五大类激素之一，大量的试验表明：当植物处于干旱、低温、盐碱、环境污染等不利环境下，植物体内脱落酸大量增加。脱落酸的增加，使植物对不利环境产生抗性。尤其是脱落酸的增加和气孔的关闭一致，这对植物抗旱是非常有利的。脱落酸除能调节气孔开闭外，还能促进根系对水和离子的吸收。另外，脱落酸能促进芽的休眠，使生长速度下降，促进同化物质的积累，这些都可以减少蒸腾，提高植物保水能力，对植物抗旱是十分有利的。 （2）脯氨酸与植物抗旱性 。脯氨酸积累是植物为了对抗干旱胁迫而采取的一种保护性措施。脯氢酸亲水基与蛋白质亲水基相互作用使蛋白质稳定性提高，乃至严重水分胁迫下苜蓿根瘤代谢酶和结构蛋白质可能会受积累的脯氨酸的保护，减轻严重干旱对组织的危害程度。在正常情况下，植物中游离的脯氨酸含量仅为～ mg·g-1干重，占总游离氨基酸的百分之几，而在干旱条件下，脯氨酸可成10倍地增加，占总游离氨基酸的30％。水分胁迫下脯氨酸的积累一方面增强了植物的渗透调节作用，使组织的抗脱水力加大；另一方面脯氨酸的偶极性保护丁膜蛋白结构的完整性，同时增强了膜的柔韧性。脯氨酸还有作为自由基清除剂，调节细胞质PH值，防止酶变性，防止细胞质酸化的作用。 （3）甜菜碱与植物抗旱性。近年研究结果指出，甜菜碱可能是作为植物的主要渗透调节物质之一而对植物的抗旱性起作用。其依据是渗透胁迫条件下，植物体内的甜菜碱醛脱氧酶(BADH)和胆碱单氧化酶(CMO)活性升高，这两种酶在高等植物中，具有将胆碱氧化为甜菜碱的作用，并在细胞质中积累甜菜碱，甜菜碱的积累能够保持细胞与外界环境的渗透平衡和稳定复合蛋白四级结构，从而提高植物对干旱胁迫的适应性。甜菜碱在叶绿体中合成，作为一种渗透调节物质，在植物受到环境胁迫时在细胞内积累降低渗透势，还能作为一种保护物质具有极为重要的“非渗透调节”功能，维持生物大分子的结构和完整性，维持其正常的生理功能，解除高浓度盐对酶活性的毒害和保护呼吸酶及能量代谢过程。还能影响细胞内离子的分布。 （4）水孔蛋白与植物抗旱性 。水孔蛋白是植物体中水分跨膜运输的主要途径。是作为跨膜通道的主嵌人蛋白(MIP)家族中有运输水分功能的一类蛋白质。水孔蛋白、H+/ATPase和Na+/H+反向运输蛋白在调节细胞水势和胞内盐离子分布中起信号导作用。植物体可以通过调控水孔蛋白等膜蛋白以加强细胞与环境的信息交流和物质交换，改变膜对水分的通透性，实现渗透调节，以增强植物的抗旱、耐盐能力。 3、活性氧清除。植物受到水分、盐分胁迫时，产生活性氧，对细胞造成损伤。植物体内广泛存在的抗氧化酶系统(超氧化物歧化酶SOD)、过氧化氢酶CAT、过氧化物酶POD等)能有效清除活性氧，保证细胞正常的生理功能，维持其对干旱胁迫的抗性。耐旱植物在逆境条件下能使保护酶活力维持在一个较高水平，有利于清除自由基，降低膜脂过氧化水平，从而减轻膜伤害程度。 4、LEA蛋白与植物抗旱性 。LEA蛋白是指胚胎发生后期种子中大量积累的一系列蛋白质。LEA蛋白广泛存在于高等植物中。在植物个体发育的其他阶段，也能因ABA或脱水诱导而在其他组织中高水平表达。一般认为，LEA蛋白在植物细胞中具有保护生物大分子，维持特定细胞结构，缓解干旱、盐、寒等环境胁迫的作用。LEA蛋白大多是高度亲水的。高度亲水性有利于LEA蛋白在植物受到干旱而失水时，能够部分替代水分子，蛋白质的多羟基能保持细胞液处于溶解状态，从而避免细胞结构的塌陷，稳定细胞结构，尤其是膜结构。在干旱脱水过程中细胞液的离子浓度会迅速升高，高强度的离子浓度会造成细胞的不可逆伤害。在第3组LEA蛋白的基元序列所构成的兼性α-螺旋结构中，亲水和疏水氨基酸分别处于螺旋的特定位置，形成分子内螺旋束，其表面具有束缚阴离子和阳离子的能力，因此，也能控制高盐、缺水伤害。 植物抗旱是一个复杂的问题，研究表明，植物的抗旱性是由多基因控制的，不同作物和品种适应干旱的方式是多种多样的，一些作物具有综合性的、几种机理共同起作用的抗旱特性。

对于干旱，要看程度。所谓干旱是指植物体内水分亏缺的现象，植物的叶片会下垂，若不及时供应水，则会发生萎嫣，如果干旱严重，植物容易因为形成永久萎嫣，导致死亡。当然，小程度的干旱，是蒸腾作用的一种表现形式，形成蒸腾拉力，对于植物体内的有机物质和水分的运输起到重要作用，促进地上部的生长，即所谓的跟冠比增大。措施：1.对植物进行抗旱锻炼，即让植物处于一定的干旱的土壤中，植物会逐渐适应并形成对干旱的抵抗 2.施用磷钾肥，少施用氮肥，这样促进植物的根系发达，增强对水分的吸收