植物的抗寒性、抗熱性

植物的抗寒性冷敏感植物，也稱喜溫植物。原產于熱帶和亞熱帶地區(qū)，生命活動需要較高的溫度，10~12℃以下溫度時就會受到生命活動的傷害。對冷不敏感植物，也稱抗寒植物。這類植物生長于溫帶地區(qū)，對低溫有一定的抵抗力，但在不同種類植物之間有差異；同一植物的抗寒力隨著一年中季節(jié)性的溫度變化而變化。低溫對植物的傷害稱為寒害。植物對低溫的適應或抵抗能力稱為抗寒性。根據(jù)引起寒害的溫度，寒害可分為冷害和凍害。1、冷害冷害

(chillinginjury)：0℃以上的低溫下植物受到的傷害?？估湫?/p>

(chillingresistance)：植物對冰點以上低溫的抵抗與適應能力。一、冷害對植物的影響冷害的類型：直接傷害與間接傷害直接傷害：受低溫影響短時間內因原生質死亡而出現(xiàn)傷斑。間接傷害：由于代謝失調而造成的傷害。傷害癥狀：出現(xiàn)傷斑、凹陷；死苗或僵苗；組織柔軟、萎蔫；木本芽枯頂枯、破皮流膠；花芽分化受破壞，結實率降低。春季“倒春寒”造成早稻爛秧，秋季“寒露風”造成晚稻空粒。橡膠樹受冷害，枝葉枯萎，破皮流膠，嚴重時全株死亡。常見冷害主要有：2.冷害對植物生理功能的影響

膜脂發(fā)生相變(膜脂相變假說）

由液晶態(tài)變?yōu)槟z態(tài)1)對膜的結構與功能的影響

?改變膜上的功能性蛋白質，如ATP酶活性低溫質膜ATP酶活性主動吸收和運輸功能ATP酶的水解活性ATP缺乏影響生理生化過程細胞器上

生物合成速度↙物質交換被破壞2)原生質流動減慢或停止

3)水分代謝失調

原生質流動過程需ATP提供能量，細胞膜維持完整性，低溫不僅使植物體內ATP代謝受到抑制，而且使細胞膜發(fā)生相變，導致原生質的流動性受阻，正常代謝紊亂。根系在低溫下生長緩慢，活細胞原生質黏度增大，流動較慢，呼吸減弱，能量供應減少，限制了水分和養(yǎng)分的吸收。

4)對呼吸作用的影響

植物在剛受到冷害時，呼吸速率會比正常時還高，這是一種保護作用。但時間較長以后，呼吸速率便大大降低。低溫引起呼吸增加的程度可反映低溫傷害的程度和冷敏感程度。5)光合速率減弱

低溫造成葉綠體類囊體片層結構排列紊亂，被膜內陷或破裂。引起光合磷酸化喪失，光合電子傳遞率下降。葉綠素的合成速率受到抑制，葉綠素含量明顯下降?；ㄇ嗨卦龆嘀仓晔芾浜?，多種生物大分子水解大于合成，蛋白質分解加劇，游離氨基酸的數(shù)量和種類增多，低溫后植株還積累許多對細胞有害的中間產物——乙醛、乙醇、酚等。

6)對物質代謝的影響冷害對植物的損傷：凍害（freezinginjury)：植物受到零下低溫脅迫，發(fā)生組織結冰造成的傷害?？箖鲂裕╢reezingresistance）：植物對冰點以下低溫的抵抗與適應能力。

二、凍害對植物的影響1、凍害凍害傷害癥狀葉片出現(xiàn)燙傷狀，組織柔軟葉色變褐，枯死。凍害的發(fā)生可因植物種類、生育時期、生理狀態(tài)、組織器官及其經(jīng)受低溫的時間長短而有很大差異。凍害主要是冰晶的傷害。植物組織結冰可分為兩種方式：胞外結冰與胞內結冰。2、結冰傷害的類型胞內結冰：溫度迅速下降時，除胞間結冰外，細胞內的水分也凍結。一般先在原生質內結冰，然后在液泡內結冰。胞外結冰（胞間結冰）：溫度緩慢下降時細胞間隙和細胞壁附近的水分結冰。結冰脫水導致胞內溶液濃度升高，造成鹽脅迫。2.原生質過度脫水，使蛋白質變性或原生質發(fā)生不可逆的凝膠化。3.解凍過快對細胞的機械損傷。胞間結冰的危害：

胞內結冰產生的冰晶可直接破壞原生質中的各種膜和其它細微結構。胞內結冰往往是致命的。

胞內結冰的危害：3、凍害的機制

膜傷害假說巰基假說膜傷害假說膜對結冰最敏感。低溫造成細胞間結冰時，可產生脫水、機械和滲透三種脅迫，這三種脅迫同時作用，使蛋白質變性或改變膜中蛋白和膜脂的排列，膜受到傷害，透性增大，溶質大量外流。膜脂相變使得一部分與膜結合的酶游離而失去活性，光合磷酸化和氧化磷酸化解偶聯(lián)，ATP形成明顯下降，引起代謝失調，嚴重的則使植株死亡。

巰基假說：細胞過度失水，蛋白質活性表面相互靠近，使得分子間的-SH相互接觸，導致氧化脫氫形成-S-S-鍵，此鍵鍵能高，牢固。再度吸水時，蛋白質空間構象變化，使其變性凝聚，從而導致細胞死亡。植物抗凍性的基礎在于阻止細胞中蛋白質分子間二硫鍵的形成。三、植物抗寒的生理基礎·膜及膜組分的變化植物能夠承受或部分承受低溫而不引起傷害或減輕傷害稱為抗寒性。抗寒鍛煉（低溫馴化）解除鍛煉（脫鍛煉）提高細胞膜體系穩(wěn)定性膜脂和膜蛋白的變化

植株含水量下降

束縛水/自由水比值增大；

原生質的粘度、彈性增大·新陳代謝活動減弱

·激素變化

ABA↑，IAA、GA↓·保護物質增多

糖、蛋白質、核酸含量增加，冰點降低，減輕細胞的過度脫水?！どL停止，進入休眠

抗寒鍛煉：膜脂中不飽和脂肪酸含量增加，相變溫度降低，膜穩(wěn)定性增加；細胞內ATP含量增加；含糖量增加，冰點下降；束縛水/自由水比值增大；原生質的粘度、彈性增大，新陳代謝活動減弱；IAA和GA含量下降，ABA含量上升

化學調控：ABA和GA栽培措施：冬灌、熏煙；地膜覆蓋選育抗寒品種四、提高植物抗凍性抗熱性

熱害

高溫對植物的危害

植物抗熱性機理

熱害

高溫引起植物的傷害稱熱害。

植物對高溫的適應和抵抗能力稱為抗熱性。

喜冷植物：如藻類、細菌和真菌，適于在低溫下0～20℃環(huán)境生長發(fā)育，當溫度在15～20℃以上時即受高溫傷害。

中生植物：陰生高等植物，適于在10～30℃環(huán)境中生長，超過35℃會受傷害。喜溫植物：多數(shù)陸生高等植物，可在30以上℃中生長，其中有些在45℃以上受傷害。而有些低等植物在65～100℃才受傷害。高溫引起植物大量失水，因此植物的抗熱性機理與抗旱性機理有很多相似之處。高溫對植物的危害：首先是蛋白質變性，蛋白質在高溫下原有的分子空間構型受到破壞，氫鍵和疏水鍵斷裂，失去了原有的生理功能。高溫對植物的危害：一般最初的變性是可逆的，但高溫持續(xù)時間過長，就轉變?yōu)椴豢赡娴哪癄顟B(tài)。在高溫下，脂類分子流動性增加，從膜結構中游離出來，形成液化小囊泡。這時膜結構受破壞，透性增大，各種生理過程不能正常進行，細胞受傷害。

膜脂的液化是高溫的另一危害：高溫下，體內還會發(fā)生一系列變化，如核酸、腺嘌呤、維生素的合成受到抑制或破壞，引起生長不良。由于高溫破壞了有氧呼吸，氧化磷酸化解偶聯(lián)，無氧呼吸所產生的有毒物質積累。高溫下蛋白質合成受抑制，分解加快。因此，受熱害的葉片經(jīng)常出現(xiàn)一些褐色病斑。葉片衰老加速，變黃脫落。①組成原生質的蛋白質和酶蛋白在高溫下較穩(wěn)定，并能保持一定的正常代謝水平；②耐熱性的植物或器官，細胞含水量較低；③飽和脂肪酸含量高；④具有很高的有機酸代謝活性，有機酸可與高溫下產生的氨結合形成氨基酸或酰胺