環(huán)境脅迫與植物抗氰呼吸探究

黃青峰

摘 要：自然界中的植物類型多樣，而植物的生長(zhǎng)主要依賴于現(xiàn)有的環(huán)境。在生長(zhǎng)的過程中，植物發(fā)生的物質(zhì)代謝、能量代謝，以及生長(zhǎng)發(fā)育的規(guī)律和機(jī)理都與外界環(huán)境緊密相關(guān)，而植物抗氰呼吸的發(fā)生及運(yùn)行也受到環(huán)境的影響。本文主要對(duì)植物抗氰呼吸的內(nèi)涵及生理意義進(jìn)行闡述和分析，并結(jié)合相關(guān)實(shí)例分析環(huán)境脅迫下的植物抗氰呼吸狀況及變化。

關(guān)鍵詞：環(huán)境脅迫；植物；抗氰呼吸

中圖分類號(hào)：Q945.78 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20170333017

一般而言，抗氰呼吸主要存在于植物或某些真菌當(dāng)中，例如天南星科、睡蓮科和白星海芋科的花粉，玉米、豌豆和綠豆的種子等高等植物，并且抗氰呼吸與植物開花、發(fā)芽等所處的環(huán)境緊密相關(guān)[1]。抗氰呼吸主要指的是植物體內(nèi)存在與細(xì)胞色素氧化酶鐵結(jié)合的陰離子（如氰化物、疊氮化物）時(shí)，仍能繼續(xù)進(jìn)行呼吸，即不受氰化物抑制的呼吸[2]。當(dāng)前針對(duì)植物生理方面的研究，越來(lái)越多的研究者關(guān)注植物在環(huán)境脅迫下植物的抗氰呼吸情況。就植物抗氰呼吸，具體闡述如下。

1 植物抗氰呼吸及生理意義

1.1 植物抗氰呼吸的途徑和特性

就植物的抗氰呼吸途徑而言，當(dāng)前最多且為人接受的觀點(diǎn)是，植物呼吸電子從泛醌分叉，電子不經(jīng)過細(xì)胞色素系統(tǒng)，即不經(jīng)過磷酸化部位Ⅱ及Ⅲ，直接通過另一種末端氧化酶——交替氧化酶?jìng)鬟f到分子氧，由此實(shí)現(xiàn)抗氰交替。當(dāng)然，就植物抗氰呼吸的途徑，許多學(xué)者或研究者也有其他的觀點(diǎn)和看法，尤其是針對(duì)抗氰交替中是否有其他組分的問題，到現(xiàn)在該問題已經(jīng)得到眾多學(xué)者的肯定回答，即沒有其他的組分。

1.2 植物抗氰呼吸的生理意義

根據(jù)抗氰呼吸的定義及內(nèi)涵可知，植物在特定的環(huán)境下仍能進(jìn)行呼吸且不受氰化物的影響。如此一來(lái)，抗氰呼吸可以使得植物在生長(zhǎng)的過程中有效抗病，也有利于植物授粉或促進(jìn)植物果實(shí)成熟。以海芋類植物為例，該植物在開花的過程中，花序呼吸速率能夠加快，海芋類植物內(nèi)部組織的溫度也會(huì)在抗氰呼吸下提升，并且超出環(huán)境溫度25℃左右，這種狀態(tài)延續(xù)的時(shí)間還是比較長(zhǎng)的。而溫度升高則會(huì)使得海芋類植物散發(fā)出比較濃郁的味道，這種味道會(huì)吸引昆蟲，通過昆蟲可以實(shí)現(xiàn)授粉。

2 環(huán)境脅迫與植物抗氰呼吸

植物除了受到自身發(fā)育的作用會(huì)產(chǎn)生抗氰呼吸的現(xiàn)象外，受到外界環(huán)境的影響如外界的溫度、干濕度、鹽度等的脅迫，也會(huì)使植物抗氰呼吸狀況發(fā)生變化，以下就是環(huán)境脅迫對(duì)植物抗氰呼吸影響的幾點(diǎn)具體分析。

2.1 外界環(huán)境中鹽度脅迫與植物抗氰呼吸

根據(jù)研究和實(shí)驗(yàn)，鹽度脅迫會(huì)對(duì)植物抗氰呼吸產(chǎn)生一定的影響。其中NaCl脅迫可以影響植物當(dāng)中AOX蛋白的表達(dá)，其引起的植物生長(zhǎng)及呼吸的變化主要制約植物初生木質(zhì)部的發(fā)育。而由于植物在耐鹽性方面有所不同，鹽度脅迫產(chǎn)生的影響程度也就不同。以小麥為例，對(duì)2種耐鹽度不同的小麥植物進(jìn)行觀察，在定量的鹽度脅迫之下，2種小麥的AP活性變化明顯存在差異。在鹽度脅迫之下，植物抗氰呼吸相關(guān)成分的交替途徑具體發(fā)生的變化有以下2點(diǎn)：植物抗氰呼吸運(yùn)行當(dāng)中，腺苷三磷酸的合成量減少；形成關(guān)鍵性的中間產(chǎn)物，植物當(dāng)中的三羧酸循環(huán)發(fā)生反轉(zhuǎn)，鹽度脅迫下植物可進(jìn)行自身調(diào)節(jié)。

2.2 病原菌侵染下的植物抗氰呼吸

近幾年，外界環(huán)境中的病原菌侵染對(duì)植物抗氰呼吸產(chǎn)生的影響主要有以下幾點(diǎn)：植物本身進(jìn)行的抗氰AP在親和互作之下會(huì)導(dǎo)致植物感染病原菌；抗氰AP使得植物寄主感染的病原菌回受到Ca2+等信號(hào)分子的控制；植物寄主的活性氧活動(dòng)受到制約，抗氰AP對(duì)植物寄主產(chǎn)生病原菌的侵染。依據(jù)以上病原菌侵染對(duì)植物抗氰呼吸產(chǎn)生的3點(diǎn)主要影響分析得出，抗氰AP運(yùn)行對(duì)植物病原菌有一定的調(diào)節(jié)和控制作用。過去針對(duì)病原菌侵染對(duì)植物抗氰呼吸研究的成果并不涉及到親和互作作用，但是在最近幾年關(guān)于這方面的研究越加深入，并且顯示出植物病原菌侵染與抗氰AP有著極大關(guān)系。

3 結(jié)束語(yǔ)

植物抗氰呼吸有利于植物的生長(zhǎng)和發(fā)育，在抗氰呼吸下植物能夠在某些方面有更大的生長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)。尤其是在某些外界環(huán)境因素的脅迫下，植物內(nèi)部組織等會(huì)發(fā)生變化，受到影響，植物的抗氰呼吸也發(fā)生變化。本文以上主要在鹽度、溫度以及病原菌侵染脅迫下植物的抗氰呼吸情況，但植物抗氰呼吸還受到水分、滲透等的影響。由于經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)有限，以上闡述還存在許多不夠全面的地方，希望廣大專業(yè)人士批評(píng)指正。

參考文獻(xiàn)

[1]秦嗣軍，呂德國(guó)，李志霞，等.水分脅迫對(duì)東北山櫻幼苗呼吸等生理代謝的影響[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011（1）：201-209.

[2]李志霞，秦嗣軍，呂德國(guó)，等.植物根系呼吸代謝及影響根系呼吸的環(huán)境因子研究進(jìn)展[J]. 植物生理學(xué)報(bào)，2011（10）：957-966.