植物抗逆性的研究進(jìn)展

朱雯雯

（河南師范大學(xué)，河南新鄉(xiāng)453002）

植物抗逆性的研究進(jìn)展

朱雯雯

（河南師范大學(xué)，河南新鄉(xiāng)453002）

綜述了植物對鹽堿、干旱、高溫、低溫及重金屬的抗逆性反應(yīng)，并介紹了植物抗逆性的研究進(jìn)展。

植物；抗逆性；研究

在植物生長過程中，會遇到各種惡劣條件，導(dǎo)致一部分植物無法生存，最終死亡。但相對而言，有一部分植物經(jīng)受住了考驗，不斷地進(jìn)化，產(chǎn)生了抵御惡劣環(huán)境的機(jī)制，表現(xiàn)為植物的抗逆性。植物的抗逆性是植物應(yīng)對脅迫因素的主要方式，它包括細(xì)胞各種調(diào)節(jié)物質(zhì)的產(chǎn)生以及比例分配，膜上各種脂質(zhì)和蛋白的變化，自由基清除劑、滲透壓調(diào)節(jié)物質(zhì)引起的滲透調(diào)節(jié)，植物葉片上氣孔的自動關(guān)閉和細(xì)胞內(nèi)分泌的可直接應(yīng)對逆境傷害的蛋白質(zhì)以及各種抗逆性應(yīng)答。

1 植物對于干旱脅迫的抗逆性反應(yīng)

為應(yīng)對干旱脅迫，植物的原生質(zhì)、滲透調(diào)節(jié)、形態(tài)結(jié)構(gòu)會發(fā)生一系列變化。在干旱環(huán)境下，植物細(xì)胞中會產(chǎn)生許多糖類物質(zhì)，比如麥芽糖、海藻糖等，它們會在細(xì)胞中發(fā)生玻璃溶膠化，遍布原生質(zhì)，增強(qiáng)了細(xì)胞的保水性。這些糖類的存在也增加了原生質(zhì)的黏性，使大分子與大分子的混合受限，細(xì)胞也得以維持相對穩(wěn)定的狀態(tài)[1]。在滲透調(diào)節(jié)方面，干旱條件下，細(xì)胞內(nèi)會聚集多種滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)如脯氨酸、肌醇等，這些物質(zhì)能夠降低細(xì)胞水勢，防止細(xì)胞脫水。干旱條件下，細(xì)胞的形態(tài)結(jié)構(gòu)也會發(fā)生變化，來增加水分吸收，減少水分散失，包括表皮角質(zhì)化，植物根系延伸的遠(yuǎn)、深，表皮膜脂化加強(qiáng)等等。并且細(xì)胞內(nèi)會發(fā)生營養(yǎng)物質(zhì)、水分的再次分配，果實(shí)、衰老葉片中的水分和營養(yǎng)物質(zhì)會轉(zhuǎn)移到嫩葉和莖中。邵麟惠等研究發(fā)現(xiàn)，在酷熱的夏天，具有抗干旱能力的楊樹會優(yōu)先分給莖較多的干物質(zhì)。生長在沙漠的梭梭，葉片會變成鱗片狀，甚至一些幼葉自行脫落[2]。

2 植物對于鹽堿脅迫的抗逆性反應(yīng)

在鹽堿脅迫環(huán)境中，植物會拒絕鹽離子進(jìn)入。其中根系阻礙鈉離子、氯離子進(jìn)入植物內(nèi)，因為生物膜對于離子的運(yùn)輸是主動運(yùn)輸，具有選擇透過性，會抑制鹽離子進(jìn)入細(xì)胞。并且，由于鈉鉀泵和質(zhì)子泵的存在，一系列的作用會限制鈉離子的濃度。但是，在高鹽環(huán)境下，僅僅有根系的作用是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，另一個作用是細(xì)胞內(nèi)鹽分的區(qū)域化。具有耐鹽能力的植物，其細(xì)胞內(nèi)的液泡膜上，通過氫質(zhì)子泵和一些相關(guān)的酶，可以將細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)的鈉離子、氯離子吸收進(jìn)入液泡，這種作用一方面有利于水分進(jìn)入細(xì)胞，保持細(xì)胞的水環(huán)境，另一方面是使細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和細(xì)胞器保持處于低濃度的鹽環(huán)境中。紅樹植物細(xì)胞內(nèi)存在鹽分區(qū)域化作用[3]，這種作用維持了細(xì)胞內(nèi)的穩(wěn)定，同時保持細(xì)胞內(nèi)的酶能夠不失活，在很大程度上減少了鹽害的發(fā)生。

除此之外，在鹽脅迫下，植物體內(nèi)也發(fā)生滲透調(diào)節(jié)作用，細(xì)胞內(nèi)會產(chǎn)生許多滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，這些滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)會增大細(xì)胞的滲透壓，促進(jìn)水分子進(jìn)入細(xì)胞，能夠減輕生理干旱。脯氨酸是所有滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)中最重要的。陳托兄等研究證明，干旱條件下，在大麥等5種抗高鹽的植物中，滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)中的脯氨酸含量上升[4]。

3 植物對于低溫脅迫的抗逆性反應(yīng)

在低溫脅迫下，質(zhì)膜上的脂質(zhì)分子發(fā)生改變，以此來適應(yīng)低溫環(huán)境。脂類物質(zhì)中，磷脂增加，糖苷和酯酶減少。陳娜等講述了膜脂的各種組成成分跟抗低溫之間的關(guān)系，表明了質(zhì)膜中膜脂的不飽和性越高，其相變溫度越低，植物的抗低溫性也隨之提高[5]。在低溫環(huán)境下，為了增強(qiáng)轉(zhuǎn)錄的穩(wěn)定性，細(xì)胞內(nèi)的mRNA、tRNA和rRNA含量上升，并且，核糖體也發(fā)生了改變。

4 植物對高溫脅迫的抗逆性反應(yīng)

在高溫條件下，植物為維護(hù)自身的穩(wěn)定性，會產(chǎn)生熱激反應(yīng)（Heat shock response)。該反應(yīng)能夠保護(hù)細(xì)胞，使細(xì)胞保持正常的生物活性，從而提高耐熱性[6]。

5 植物對于重金屬脅迫的抗逆性反應(yīng)

在重金屬脅迫下，植物體內(nèi)的糖類、蛋白質(zhì)含量會增加，從而增加細(xì)胞的滲透壓。還有，為了保護(hù)酶的生物學(xué)活性，細(xì)胞內(nèi)會產(chǎn)生一些酶的保護(hù)膜系統(tǒng)[7]。Wang等研究表明，用不同濃度的汞離子處理小麥，隨著濃度的增加，SOD同工酶表達(dá)量增加[8]。

6 結(jié)語

通過研究，了解到植物對于不同逆境環(huán)境的抗逆性應(yīng)答反應(yīng)，也弄清楚了抗逆性的機(jī)理，并且能夠定位到相應(yīng)蛋白以及相關(guān)基因，因此可以采用基因工程的相關(guān)方法，將相應(yīng)的抗逆性基因轉(zhuǎn)移到其他生物中，從而能改善其他生物的遺傳性狀。

[1]姜立智,梁宗鎖.干旱脅迫對植物基因的誘導(dǎo)及基因產(chǎn)物的變化[J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究,2001,19(3):87-91.

[2]邵麟惠,于應(yīng)文,張德罡.灌木抗旱機(jī)理研究[J].草業(yè)科學(xué)，2007，（3）：22-25.

[3]茹巧美,鄭海雷,肖強(qiáng).紅樹植物耐鹽機(jī)理研究進(jìn)展[J].云南植物研究，2006,28(1):78-84.

[4]陳托兄,張金林,陸妮,等.不同類型抗鹽植物整株水平游離脯氨酸的分配[J].草業(yè)學(xué)報,2006,15(1):36-41.

[5]陳娜,郭尚敬,孟慶偉.膜脂組成與植物抗冷性的關(guān)系及其分子生物學(xué)的研究進(jìn)展[J].生物技術(shù)通報,2005(2):6-8.

[6]劉剛,王冬梅.細(xì)胞骨架在植物抗病中的作用[J].細(xì)胞生物學(xué)雜志,2006,28(3):437-441.

[7]曹瑩,李建東,趙天宏等.鎘脅迫對玉米生理生化特性的影響[J]．農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報，2007，26（增刊）：8-11．

[8]WANGL,WANGLS,WANGL，etal．Effects of Hg2＋onisozymes of peroxidase，catalase andsuperoxidedismutaseinwheatseedlings［J］．Agricultural Science＆Technology，2008,9（5）：19-23．

1005-2690（2017）07-0133-02

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2017-06-24）