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植物的抗旱性
 

植物的抗旱性 drought resistance


  旱害是指土壤水分缺乏或者大气相对湿度过低而对植物造成的伤害。旱害分为土壤干旱和大气干旱。土壤干旱是指土壤中可利用水不足或缺乏,使植物组织处于缺水状态,对植物造成的伤害。大气干旱是指大气相对湿度过低(一般<20%=,且常伴有高温,植物蒸腾过度而破坏体内水分平衡造成的伤害。"干热风"就是大气干旱的典型例子。特别在我国西北,华北地区小麦灌浆期"干热风"时有发生,对产量造成很大影响。把植物对干旱的适应与抵抗能力称为抗旱性。
,干旱对植物的伤害及其原因
1
.植物各部位间水分重新分布
  当干旱发生时,植物不同器官或不同组织间的水分,按各部位的水势高低重新分配。水势高的部分的水分流向水势低的部分。如因干旱造成水分亏缺时,幼叶向老叶夺取水分,促使老叶死亡,这也是一种适应性表现。更为严重的成熟部位的细胞从胚胎组织夺取水分,使禾谷类作物穗分化的小穗数和小花数减少;灌浆期则影响籽粒饱满度,造成减产。
2
.影响植物各种生理过程
  植物的生长对干旱最为敏感,轻微的水分亏缺即可引起生长速率明显下降,植物生长矮小。水分不足,气孔开度变小或半闭,蒸腾减弱,影响矿质盐的运输;同时,使CO2进入叶肉困难,增大光合作用的气孔限制,如严重缺水,则增大光合作用的非气孔限制,导致光合速率明显下降。缺水还可增加呼吸作用,P/0比下降,氧化磷酸化解偶联。
3
.破坏正常代谢过程
  细胞缺水对代谢过程最明显的影响是抑制合成代谢而加强分解代谢。水解酶活性加强,合成酶活性降低;蛋白质合成减弱而分解加强;叶绿素分解大于合成;DNARNA合成代谢减弱,细胞内DNARNA含量减少;促进生长发育的植物激素减少,而抑制生长发育的激素则增加。由此,破坏了正常代谢过程,甚至发生代谢紊乱。
,干旱伤害的机理
1
.机械损伤学说
  当细胞脱水时,细胞壁与原生质粘连在一起收缩,细胞壁韧性有限而形成许多锐利的折叠,当细胞壁因弹性所限不再收缩时,原生质则继续收缩,原生质体就可能被折叠的壁刺破,细胞壁愈坚硬的细胞,此现象尤为明显。另一方面,当细胞复水时,因细胞壁吸水速度快于原生质,这种不协调现象,也可撕破粘连在细胞壁上的原生质,导致细胞死亡。
2
.蛋白质变性学说
  与冷害一样,干旱也可使蛋白质分子因失水而相互靠近,使相邻肽链外部的-SH形成-S-S-;若复水时,肽链松散而-S-S-不易断开,使蛋白质空间结构发生变化,导致蛋白质变性失活。
,植物对干旱的适应方式
  根据植物对逆境适应的方式,将植物对干旱的适应分为避旱性,御旱性和耐旱性。
  避旱性是指植物的整个生长发育过程不与干旱逆境相遇,逃避干旱的危害。最典型的例子是生长在沙漠中的"短命植物",但在生理研究上无多大价值,这类植物不属于真正的抗旱。

御旱性是指植物具有防御干旱的能力,在干旱逆境下各种生理生化过程仍保持正常状态。御旱的机理有:发达的根系,扩大吸水面积,保持水分供应;发达的贮水组织,使植物本身不发生水分亏缺;发达的输导系统,有利于水分的及时运输;发达的保护组织,以减少水分消耗;叶片小而退化,减少蒸腾失水等。
  耐旱性是指在干旱逆境下植物可通过代谢反应阻止,降低或者修复由水分亏缺造成的损伤,使其保持较正常的生理状态。耐旱的机理有:细胞膜稳定,细胞内含物不易渗漏;原生质保水力强,原生质胶体稳定;水解酶活性变化小,保持稳定不易水解;细胞渗透调节能力强,能维持较强的吸水与保水能力;气孔调节灵敏,能减少蒸腾失水;能快速合成ABA和抗旱蛋白,促进抗旱能力提高等。
,提高植物抗旱性的途径与措施
1
.抗旱锻炼
  抗旱锻炼是指人为地给予植物以亚致死剂量的干旱条件,使植物经受一定时间的干旱磨炼,提高其抗干旱能力的过程。目前采用的方法主要有萌动种子锻炼和苗期锻炼。萌动种子锻炼,是把吸水24小时的种子在适宜温度下萌动,然后风干,再进行吸胀风干,如此反复进行三次即可播种;而苗期锻炼主要是"蹲苗",苗期减少水分供应或干旱一段时间,促进根系发达,抑制地上部生长,使保护组织发达,叶片保水能力增强,提高抗旱能力。我国某些地区在小麦,大麦,玉米,棉花,烟草等作物上已广泛采用。但抗旱锻炼的机理尚未完全清楚。
2
.合理使用矿质肥料
  磷肥和钾肥均能提高植物抗旱性,其原因是磷能促进蛋白质合成和提高原生质胶体的水合度;钾能改善糖代谢和增加原生质含水量;硼在抗旱中的作用与钾类似。氮肥过多,枝叶徒
,蒸腾失水过多,不利于抗旱。
3
.化学控制和使用生长调节剂
  播种前用025%CaCl2溶液浸种20小时,或用005%ZnSO4喷洒叶面,都有提高抗旱性的效果。ABA可促进气孔关闭,减少蒸腾失水。因价格太高目前在农业上还不能实际应用。矮壮素(CCC)等有明显提高作物抗旱性的作用。一般旱地作物在干旱来临之前喷施CCC有利于抗旱增产。使用抗蒸腾剂可明显降低蒸腾失水,提高抗旱性,但仍处于探索阶段。
4
.抗旱品种的选育
  选育抗旱性强的作物品种是提高抗旱性的根本途径。这主要属于遗传育种学科的范畴,但植物生理学应为其提供理论依据和有效的筛选方法。也可学科间协作选育出抗旱高产优质的新品种。

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