植物抗寒性研究进展.doc

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1、植物抗寒性研究进展　　摘要：综述了近年来植物在抗寒性研究方面的进展情况，并对该项研究的前景进行了展望。　　关键词：抗寒性；植物；生理生化；ＣＢＦ　　中图分类号：Ｑ９４５.７文献标识码：Ａ文章编号：0439－８11406－1091-04　　　　ＲｅｓeｒｃｈＰｒｏｇｒｅｓｓｏｎｔＣｏｌｄＲｅｓｉｓｔａｎｃｅｏｆＰｌａｎｔ　　ＷＡＮＧＨｕｉ－ｌｉａｎｇ，ＨＥＨｕａ－ｐｉｎｇ，ＧＯＮＧＬｉｎ－ｚｈｏｎｇ，ＷＡＮＧＦｕ－ｒｏｎｇ，ＳＵＮＺｈｏｎｇ－ｈａｉ　　　　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｒｅｖｉｅｗｅｄｔｈｅｐｒｏｇｒｅｓｓｏfｔｈｅｓｔｕｄｙｏｆｃｏｌｄ

2、ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｏｆｐｌａｎｔｉｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓ，ａｎｄｈａｄａｂｒｉｅｆｐｒｏｓｐｅｃｔonthisproject．　　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｏｌｄ－ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ；ｐｌａｎｔ；ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃａｌａｎｄｂｉｏｃｈｅｍｉｃａｌ；ＣＢＦ　　　　温度是影响植物生长发育的重要环境因子之一，严格地限制了植物的分布区域，影响其生物产量。低温伤害是农业生产中经常发生的自然灾害，不仅限制农作物的地理分布，而且严重影响农作物的品质和产量，甚至造成农作物大面积死亡。迄今为止，尚没有解决低温伤害的根本办法［１］。　　只有对植物的低温伤害机理有了全面而又深

3、刻的认识，才能更好地解决低温伤害问题。植物抗寒机理的研究，是一个非常复杂的过程。植物抗寒性研究，最初集中于生理生化方面，随着科技的进步，又逐步转向了更加深入的分子水平的研究。　　１植物抗寒生理生化研究　　在最初的生理生化研究中，主要探索了寒害和冻害对细胞和组织造成损伤的机理、相应的生理生化变化、植体内某些生化物质与抗寒性的关系以及细胞结构成分与抗寒性间的关系等。　　１．１膜系统与植物的抗寒性　　植物膜系统与其抗寒性紧密相关。从一定意义上讲，细胞的基本骨架是一个生物膜系统。生物膜是植物细胞的物质和能量合成、分解及转运过程中必不可少的部分，它的结构、性质及成分的

4、变化，都直接或间接影响细胞的物质及能量代谢［２］。　　质膜首先接收外界刺激，然后通过一系列的反应，引起细胞发生一系列生理生化反应，并且质膜的组成成分与其抗寒性有密切关系。Ｌｙｏｎｓ提出的“膜脂相变”学说认为，当植物遭受低温伤害时，生物膜首先发生膜脂物相的变化，由刚开始的液晶相变为凝胶相，膜脂上的脂肪酸链也由无序排列变成了有序排列，膜的外形和厚度同时发生变化，继而膜上产生龟裂，导致膜的透性增大、膜结合酶的结构改变，从而导致细胞生理生化代谢的变化和功能的紊乱［３］。沈漫等［１］的研究表明，绿豆细胞膜系存在２个相变温度：２８℃、１５℃，膜脂存在３个状态：液晶态、液

5、晶和凝胶混合态和以凝胶占绝对优势数量的状态。　　１．２细胞抗氧化系统与植物的抗寒性　　细胞抗氧化途径是细胞抗寒生理生化重要途径之一。１９６８年，ＭｃＣｏｒｄ等［４］首次在牛血红细胞中发现了超氧化物歧化酶，提出了氧中毒的Ｏ２－理论。从此以后，生物氧自由基代谢及其生理作用受到广泛重视。生物氧自由基是通过生物体自身代谢产生的一类自由基，主要指活性氧。活性氧是分子氧部分还原后，具有高度化学活性的一系列产物，包括超氧阴离子、过氧化氢、羟自由基和单线态氧等［５］。　　由于ＡＯＳ在生物体内的性质极为活泼，在正常情况下细胞内ＡＯＳ的产生与清除处于一种动态的平衡状态。一旦ＡＯ

6、Ｓ清除系统受损，活性氧代谢失调，浓度超过正常水平时，积累过量，即对细胞形成氧化胁迫。活性氧胁迫导致冷害的发生，已在“Ｆｏｒｔｕｎｒ”柑橘［６］和青椒［７］等植物中得到证实。　　１．３细胞渗透调节物质与植物的抗寒性　　渗透调节是植物适应逆境的一种主要方式。干旱、高盐和低温等多种逆境，都会造成植物不同程度的脱水，直接或间接影响植物细胞内渗透势的变化，形成渗透胁迫。　　参与渗透调节的物质大致可分为两类，一类是细胞内的各种无机离子，如Ｃａ２＋、Ｍｇ２＋、Ｋ＋、Ｃｌ－和ＮＯ３－等；一类是在细胞内的有机物质，如脯氨酸、甜菜碱和可溶性糖等。其中可溶性蛋白、可溶性糖和脯氨酸

7、是植物体内的几种重要渗透调节物质。脯氨酸是重要的抗寒保护性物质，其含量的增加有利于植物抗寒性的提高。可溶性糖作为一个渗透调节因子，它的积累可以增加细胞的保水能力，调节细胞渗透势。多数研究认为：低温锻炼或低温胁迫引起可溶性蛋白质的增加，可溶性蛋白质含量与抗寒性呈正相关。　　１．４植物生长物质与植物的抗寒性　　植物生长物质在植物逆境适应过程中起着重要的作用，特别是脱落酸、赤霉素、多胺等内源生长物质和ＰＰ３３３等人工合成的植物生长调节剂。　　在ＡＢＡ与植物抗寒性的关系研究中发现，在油菜、烟草、玉米、番茄、马铃薯和水稻等植物低温锻炼过程中，游离ＡＢＡ含量明显增加［８

8、］。　　外源ＡＢＡ和ＰＰ３３３处理，柑橘叶片内源ＡＢ