植物对干旱胁迫的生理生态响应及其研究进展

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1、福建稻麦科技,2009,27(2)45植物对干旱胁迫的生理生态响应及其研究进展赵雅静1,2,翁伯琦2*,王义祥2,徐国忠2(1.福建农林大学资源与环境学院,福建福州350002;2.福建省农业科学院农业生态研究所,福建福州350013)摘 要:通过对干旱胁迫下植物生理代谢各项指标的分析,综述了干旱胁迫对植物生长与抗逆生理的影响,讨论了植物应对干旱环境刺激或逆境的适应及抵御机制,以期为作物逆境生物学研究提供参考依据。关键词:干旱胁迫;生理代谢;生态响应中图分类号:S311文献标识码:A文章编号:1008-9799(

2、2009)02-0045-06干旱作为影响作物生长发育、基因表达、分布具有活力的根系是植物耐旱避旱的重要因素之一。以及产量品质的重要因素之一,严重限制了作物的有研究表明:当植物生长受到干旱胁迫时,高大面积扩展。植物对干旱的适应能力不仅与干旱强羊茅(Festucaarundinacea)的根死亡率升高,其中[3-4]度、速度有关,而且更受其自身基因的调控。在一土壤表层的根死亡率最高。当土壤含水量低于定干旱阀值(droughtthreshold)胁迫范围内,很多一定程度时,随着胁迫时间的增长,根系活力逐渐[5]植物能

3、够进行相关抗旱基因的表达,随之产生一系不足以维持生命而使植物不可逆转地彻底死亡。列生理、生化及形态结构等方面的变化,从而显现由此可见,根系活力和土壤的相对含水量与植物的出抗旱性的综合性状。因此,从植物本身出发,深抗旱性密切相关。入研究植物的抗旱机理,揭示其抗旱特性,提高植1.2 干旱胁迫对叶片相对含水量的影响物品种的抗旱耐旱能力,以降低作物栽培的用水量,水是植物的血液,其含量一般占组织鲜重的[6]同时最大程度提高作物的产量和品质,科学选育适65%~90%。叶片的相对含水量(RWC)表征植宜广大干旱、半干旱地区种植

4、的优良作物品种,已物在遭受干旱胁迫后的整体水分亏缺状况,反映了成为国内外专家学者们所特别关注和研究的热点问植株叶片细胞的水分生理状态。因此,RWC常常题,对于水资源的合理利用和生态环境的改善均有是被用来衡量植物抗旱性的生理指标。RWC比单着重要的意义。纯的含水量更能较为敏感地反映植物水分状况的改[7]干旱作为植物所遭受的所有非生物胁迫中损害变,在一定程度上反映了植物组织水分亏缺程度。最为严重的不利因素,直接影响世界农业的生产。在干旱胁迫条件下,土壤中的可利用水减少,导致[8][9]据统计资料表明:中国农田耗水量大

5、约占全国总耗根系吸水困难,相对含水率降低。任丽花等对水量的80%,而中国受旱农田面积由20世纪70年圆叶决明的研究对此做出了证明:圆叶决明3472122代的1134万hm增长到90年代的2667万hm,和86134的RWC与土壤相对含水量之间均呈正相3[1-2][10]全国农田灌溉区每年缺水量约300亿m。目前,关,其相关系数分别为0.9458和0.9744。高涵、[11]生存资源、环境与农业可持续发展之间的矛盾日益葛体达等的研究结果也同样证明了这一点。余[12]突出,这就要求人们更应高度重视农业综合开发过玲、王

6、彦荣等以国内外20个优良紫花苜蓿为材程中作物逆境生物学的基础研究。料的研究结果表明:抗旱性强的品种在干旱胁迫下牧草产量高。叶片保水能力强,相对含水量也随干1 干旱胁迫对植物生长指标的影响1.1 干旱胁迫对根系活力的影响收稿日期:2009-04-17植物根系的活力是体现植物根系吸收功能、合成基金项目:科技部农业成果转化项目(2007GB2C400151),科技部星火计划项目(2007EA720019),福建省农业科学院科技创能力、氧化还原能力以及生长发育情况的综合指标,新团队建设基金(STIF-Y01)。能够从本质

7、上反应植物根系生长与土壤水分及其环境作者简介:赵雅静(1984-),女,汉族,在读硕士生。研究方向:植物营养与环境生态。之间的动态变化关系,因此,保证一个深层、分散、*通讯作者。46福建稻麦科技,2009年6月(Jun.2009)[26]旱胁迫呈现出下降的趋势。快,其含量迅速下降。韩瑞宏等对紫花苜蓿的研究结果表明:干旱胁迫下紫花苜蓿叶片净光合速2 干旱胁迫对植物光合作用的影响率(P)、蒸腾速率(E)、气孔导度(G)、叶绿素绿色植物的光合作用是自然界中规模最大的碳含量(Chl)都有不同幅度的下降;叶绿体超微结素同化

8、作用,是植物物质生产和产量形成的重要生构遭到破坏。相比而言,抗旱性强的苜蓿随干旱胁理过程,同时也是受水分胁迫影响最为显著的生理迫程度的加深,净光合速率下降较慢,叶绿体的外过程之一。没有水,光合作用就无法进行。形及基粒结构受到的影响较小。2.1 干旱胁迫对光合速率的影响3 干旱胁迫对植物生长过程中氮代谢的叶片光合产物是各器官生长的物质基础,净光  影响合速率直接反应出单位叶

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1、福建稻麦科技,2009,27(2)45植物对干旱胁迫的生理生态响应及其研究进展赵雅静1,2,翁伯琦2*,王义祥2,徐国忠2(1.福建农林大学资源与环境学院,福建福州350002;2.福建省农业科学院农业生态研究所,福建福州350013)摘 要:通过对干旱胁迫下植物生理代谢各项指标的分析,综述了干旱胁迫对植物生长与抗逆生理的影响,讨论了植物应对干旱环境刺激或逆境的适应及抵御机制,以期为作物逆境生物学研究提供参考依据。关键词:干旱胁迫;生理代谢;生态响应中图分类号:S311文献标识码:A文章编号:1008-9799(

2、2009)02-0045-06干旱作为影响作物生长发育、基因表达、分布具有活力的根系是植物耐旱避旱的重要因素之一。以及产量品质的重要因素之一,严重限制了作物的有研究表明:当植物生长受到干旱胁迫时,高大面积扩展。植物对干旱的适应能力不仅与干旱强羊茅(Festucaarundinacea)的根死亡率升高,其中[3-4]度、速度有关,而且更受其自身基因的调控。在一土壤表层的根死亡率最高。当土壤含水量低于定干旱阀值(droughtthreshold)胁迫范围内,很多一定程度时,随着胁迫时间的增长,根系活力逐渐[5]植物能

3、够进行相关抗旱基因的表达,随之产生一系不足以维持生命而使植物不可逆转地彻底死亡。列生理、生化及形态结构等方面的变化,从而显现由此可见,根系活力和土壤的相对含水量与植物的出抗旱性的综合性状。因此,从植物本身出发,深抗旱性密切相关。入研究植物的抗旱机理,揭示其抗旱特性,提高植1.2 干旱胁迫对叶片相对含水量的影响物品种的抗旱耐旱能力,以降低作物栽培的用水量,水是植物的血液,其含量一般占组织鲜重的[6]同时最大程度提高作物的产量和品质,科学选育适65%~90%。叶片的相对含水量(RWC)表征植宜广大干旱、半干旱地区种植

4、的优良作物品种,已物在遭受干旱胁迫后的整体水分亏缺状况,反映了成为国内外专家学者们所特别关注和研究的热点问植株叶片细胞的水分生理状态。因此,RWC常常题,对于水资源的合理利用和生态环境的改善均有是被用来衡量植物抗旱性的生理指标。RWC比单着重要的意义。纯的含水量更能较为敏感地反映植物水分状况的改[7]干旱作为植物所遭受的所有非生物胁迫中损害变,在一定程度上反映了植物组织水分亏缺程度。最为严重的不利因素,直接影响世界农业的生产。在干旱胁迫条件下,土壤中的可利用水减少,导致[8][9]据统计资料表明:中国农田耗水量大

5、约占全国总耗根系吸水困难,相对含水率降低。任丽花等对水量的80%,而中国受旱农田面积由20世纪70年圆叶决明的研究对此做出了证明:圆叶决明3472122代的1134万hm增长到90年代的2667万hm,和86134的RWC与土壤相对含水量之间均呈正相3[1-2][10]全国农田灌溉区每年缺水量约300亿m。目前,关,其相关系数分别为0.9458和0.9744。高涵、[11]生存资源、环境与农业可持续发展之间的矛盾日益葛体达等的研究结果也同样证明了这一点。余[12]突出,这就要求人们更应高度重视农业综合开发过玲、王

6、彦荣等以国内外20个优良紫花苜蓿为材程中作物逆境生物学的基础研究。料的研究结果表明:抗旱性强的品种在干旱胁迫下牧草产量高。叶片保水能力强,相对含水量也随干1 干旱胁迫对植物生长指标的影响1.1 干旱胁迫对根系活力的影响收稿日期:2009-04-17植物根系的活力是体现植物根系吸收功能、合成基金项目:科技部农业成果转化项目(2007GB2C400151),科技部星火计划项目(2007EA720019),福建省农业科学院科技创能力、氧化还原能力以及生长发育情况的综合指标,新团队建设基金(STIF-Y01)。能够从本质

7、上反应植物根系生长与土壤水分及其环境作者简介:赵雅静(1984-),女,汉族,在读硕士生。研究方向:植物营养与环境生态。之间的动态变化关系,因此,保证一个深层、分散、*通讯作者。46福建稻麦科技,2009年6月(Jun.2009)[26]旱胁迫呈现出下降的趋势。快,其含量迅速下降。韩瑞宏等对紫花苜蓿的研究结果表明:干旱胁迫下紫花苜蓿叶片净光合速2 干旱胁迫对植物光合作用的影响率(P)、蒸腾速率(E)、气孔导度(G)、叶绿素绿色植物的光合作用是自然界中规模最大的碳含量(Chl)都有不同幅度的下降;叶绿体超微结素同化

8、作用,是植物物质生产和产量形成的重要生构遭到破坏。相比而言,抗旱性强的苜蓿随干旱胁理过程,同时也是受水分胁迫影响最为显著的生理迫程度的加深,净光合速率下降较慢,叶绿体的外过程之一。没有水,光合作用就无法进行。形及基粒结构受到的影响较小。2.1 干旱胁迫对光合速率的影响3 干旱胁迫对植物生长过程中氮代谢的叶片光合产物是各器官生长的物质基础,净光  影响合速率直接反应出单位叶

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