干旱對植物體的危害及一氧化氮在干旱脅迫中的作用和研究進展

吳寒

一氧化氮是植物體內一種重要的信號分子，在植物的生長、發育及抵抗逆境的生理過程中發揮著極其重要的作用。近年來，諸多研究表明一氧化氮在植物體內具有雙重作用，較低的一氧化氮濃度可以有效的促進植物的生長發育，并且在一定程度上可以提高植物的抗逆性，但是較高濃度的一氧化氮則對植物有一定的毒害作用。本文下面，主要從干旱脅迫對植物的危害，植物細胞中一氧化氮在干旱脅迫中對植物體的作用等方面的內容進行概述。

1. 一氧化氮對干旱脅迫下的植物的作用

植物整個生長發育過程中收到諸多因素的影響，如低溫、高溫、干旱、水澇、鹽堿、病蟲及環境污染，都會對植物造成一定程度的傷害。目前干旱成為危害植物正常生長的主要因素之一。當植物收到干旱脅迫時，細胞的緊張度下降、葉片下垂，極度干旱時會造成植物細胞嚴重缺水，細胞體內各個生理生化反應發生紊亂，嚴重時會導致植物死亡，大大降低多種糧食作物的產量。我國作為農業大國，糧食作物的降低對我國的經濟及人們的生活有著巨大的影響。在我國約有一半的土地處于半干旱或者干旱地帶，這嚴重影響了糧食作物的正常生長，阻礙了我國農業生產發展。關于提高植物的抗旱性，減少干旱所帶來的危害成為目前研究的熱點。諸多研究表明一氧化氮在一定濃度范圍內對處于干旱脅迫下的植物有一定的緩解作用。

一氧化氮作為植物體內一種重要的信號分子，近年來得到科學家的密切關注。一氧化氮為一種簡單的氣體分子，可以在植物體內自由擴散，其作為信號分子參與植物細胞內一系列生理生化反應，進而調控植物的生長發育，在提高植物的抗逆性方面起著一定的積極作用。本文從干旱對植物造成的危害及一氧化氮在提高植物體的抗旱性等方面進行概述。

2.干旱對植物體的危害

2.1損傷細胞膜結構

細胞膜在維持細胞正常生命活動中有著重要作用。細胞膜被破壞，細胞內的生理生化反應會發生嚴重的紊亂。植物處于極度干旱的環境下會導致細胞脫水，從而細胞膜的有序結構被打亂。植物細胞嚴重缺水時，會導致細胞發生質壁分離、原生質體，這在一定程度上就對細胞膜的結構造成損害，從而影響細胞膜的功能。研究表明在細胞嚴重失水時，細胞膜的通透性增加，營養物質流出細胞，更多的有害物質進入細胞，嚴重影響細胞正常的生命活動。

2.2光合速率下降

干旱會導致植物細胞光合速率降低，減慢植物體的生長。細胞在缺水的狀態下引起氣孔關閉，二氧化碳濃度降低，光合作用減弱。處于干旱下的植物，細胞中葉綠體也會有一定程度的損害，與光合作用相關的酶的結構與功能發生改變，活性降低，光合作用減弱。光合速率下降，有機物合成減少，作物產量降低。

2.3阻礙生長，產量降低

干旱環境下，植物生長緩慢，身材矮小，易受病蟲侵害。植物在水分脅迫下，體內生理生化反應速率降低，合成生物大分子速度減慢，阻礙細胞分裂分化，植物生長緩慢或者停止生長。長時間處于干旱環境的糧食作物，植株矮小，葉片萎縮，葉片光和面積減小，不利于有機物質的積累，產量下降。

2.4體內正常代謝過程發生紊亂

水是細胞內的良好溶劑，參與各種生理生化反應，缺水狀態下，細胞內的代謝過程不能得以正常的進行，生命活動發生紊亂。植物在缺水的狀態下，呼吸作用異常，氧化磷酸化解偶聯，大量消耗營養物質。干旱也會打破植物體內的激素平衡，脫落酸含量增加，而細胞分裂素的合成受到抑制。處于干旱脅迫下的植物體內蛋白質加速分解，而合成大量減少，從而加速植株的死亡。由于植物體內的蛋白質大量分解，會導致脯氨酸的含量增加，實驗過程中可以通過測定脯氨酸的含量來觀察植物受干旱脅迫的程度。

3.一氧化氮在干旱脅迫中的作用

一氧化氮作為一種信號分子，身為氣體分子可以在細胞體內擴散，通過信號轉導途徑調節植物的生長發育。一氧化氮本身具有抗氧化功能，可以減少干旱脅迫中超氧陰離子對植株本身的氧化傷害。一氧化氮還可以提高植物體內抗氧化酶的活性，從而降低氧化損傷。對小麥進行不同時間的干旱脅迫處理，通過觀察小麥根中一氧化氮的含量變化，發現在一定處理的時間范圍內，隨著干旱脅迫處理時間越長，一氧化氮的含量逐漸升高。有研究表明，低濃度外源 NO 可以增強葉片的光合作用，MDA含量降低，減緩干旱脅迫對翅果油樹的傷害，增強了抗干旱能力。一氧化氮還可以調控抗旱基因的表達，從而增強植物的抗逆性。

展望：目前，糧食作物的產量與我國的經濟發展及人們生活水平的提高息息相關，提高植物的抗逆性成為研究的一個熱點。我國是一個旱災頻發、災情嚴重的國家，由于水分不足造成的作物減產， 在所有不良因素所導致的產量降低占絕大部分，一氧化氮抗旱機制為解決這一問題提供了良好的研究方向。但是目前對于一氧化氮對于植物作用的研究還是有一定限度的，在信號轉導方面還有諸多的問題，需要進一步的探究。

（作者單位：45300河南師范大學）