[科普中国]-抗逆性

植物的抗逆性是指植物具有的抵抗不利环境的某些性状；如抗寒，抗旱，抗盐，抗病虫害等。 自然界一种植物出现的优良抗逆性状，在自然界条件下很难转移到其他种类的植物体内，主要是因为不同种植物间存在着生殖隔离。1

抗逆性的形成原因自然界抗逆性基因来源于基因突变。

植物受到胁迫后，一些被伤害致死，另一些的生理活动虽然受到不同程度的影响，但它们可以存活下来。如果长期生活在这种胁迫环境中，通过自然选择，有利性状被保留下来，并不断加强，不利性状不断被淘汰。这样，在植物长期的进化和适应过程中不同环境条件下生长的植物就会形成对某些环境因子的适应能力，即能采取不同的方式去抵抗各种胁迫因子。植物对各种胁迫（或称逆境）因子的抗御能力，称为抗逆性（stress resistance），简称抗性。

抗逆性的分类植物的抗逆性主要包括两个方面：避逆性（stress avoidance）和耐逆性（stress tolerance）。避逆性指在环境胁迫和它们所要作用的活体之间在时间或空间上设置某种障碍从而完全或部分避开不良环境胁迫的作用；例如夏季生长的植物不会遇到结冰的天气，沙漠中的植物只在雨季生长等。耐逆性指活体承受了全部或部分不良环境胁迫的作用，但没有或只引起相对较小的伤害。值得注意的是一种植物可能有多种抗逆方式，并由于植物处于不同的生长发育阶段，不同的生理状态，不良环境胁迫作用的不同强弱或几个环境因子的共同作用，植物的抗逆性方式是可变的，而且相互间的界限也不清楚。

耐逆性又包含：避胁变性（strain avoidance）和耐胁变性（strain tolerance），前者是减少单位胁迫所造成的胁变，分散胁迫的作用，如蛋白质合成加强，蛋白质分子间的键结合力加强和保护性物质增多等，使植物对逆境下的敏感性减弱；后者是忍受和恢复胁变的能力和途径，它又可分为胁变可逆性（strain reversibility）和胁变修复（strain repair）。胁变可逆性指逆境作用于植物体后植物产生一系列的生理变化，当环境胁迫解除后各种生理功能迅速恢复正常。胁变修复性指植物在逆境下通过自身代谢过程迅速修复被破坏的结构和功能。概括起来，植物有4种抗逆形式：避逆性，避胁变性，胁变可逆性和胁变修复1。

其他学术观点Levitt把植物抗逆性还简单地表达为：

自由水与结合水的比值与抗逆性的关系

自由水作为生物体内含量最多的物质，为生物体内的各个细胞提供液体环境，而且作为溶剂，各项生化反应均在水中进行，因此自由水对于新陈代谢是十分重要的。而结合水则是生物体的组成部分了，不具有自由水对于代谢的作用。所以说自由水与结合水的比值越大，生物体的新陈代谢越旺盛。新陈代谢越旺盛的话，势必就要消耗更多的有机物。就像狗熊，如果冬天冬眠的话就可以节省有机物的消耗，从而度过寒冬。要是还像夏天那样生龙活虎将难以度过寒冬......所以说减慢新陈代谢有利于提高抗性。这就是为什么自由水与结合水比值越低抗性越高的原因了。

可见抗逆性决定于两个方面，即外界环境对植物施加的胁迫和植物对环境胁迫所作出的反应即胁变。同等环境胁迫作用下，胁变越小，抗逆性越大。胁变程度又决定于植物潜在的可塑能力或遗传潜力。胁变可发生在不同水平上，如整体、器官、组织、细胞和分子水平上。

另外，植物抗逆性的大小与植物年龄和发育阶段也有一定的关系。例如番茄和棉花，在幼年阶段抗盐性小，在孕蕾阶段抗盐性较高，到开花期则降低。水稻随着它的发育而丧失其对盐的敏感性，在孕穗期以后，它的抗逆力开始增大。一般情况下，植物在生长盛期抗逆性比较小，进入休眠以后，则抗逆性增大；营养生长期抗逆性较强，开花期抗逆性较弱。

干旱胁迫对植物的影响及植物的抗旱性干旱胁迫种类当植物耗水量大于吸水量时, 植物体内就会发生水分亏缺, 面临干旱胁迫。根据水分亏缺的原因将干旱胁迫分成3类:①大气干旱, 由于大气相对湿度低, 加剧了蒸腾作用, 是植物失水量大于根系吸水量而导致的植物缺水;②土壤干旱, 由于土壤中缺乏可被利用的水分, 导致根系吸水困难, 无法供应植物生长代谢所需水分;③生理干旱, 由于土壤温度过低或土壤中化肥、有毒物质的积累导致植物根系不能从土壤中吸收水分。无论是何种类型的干旱胁迫, 都会导致植物无法得到足够维持正常生长代谢的水分, 危及植物的生存。2

干旱对植物的伤害当植物细胞失水达到一定程度时, 膜的磷脂分子排列发生紊乱, 膜蛋白遭破坏, 使膜的选择透性丧失;叶绿体和线粒体结构也被破坏, 干旱使叶绿体类囊体片层数目减少、扭曲, 使线粒体内嵴数量减少, 细胞核核膜模糊, 染色体凝聚, 合成酶类活性下降, 光合作用下降。

盐胁迫对植物的影响及植物的抗盐性盐胁迫对植物的伤害土壤盐分过多时会对植物造成盐害。一般情况下, 当土壤含盐量超过0.20%~0.25%时, 就会引发盐胁迫。盐胁迫对植物的伤害作用分成2类:一类是盐离子本身对植物的毒害, 包括对质膜的破坏和对代谢的干扰;另一类是盐离子引发的2种次生毒害作用, 渗透胁迫和营养缺乏胁迫。

生理代谢紊乱由于外界高浓度盐分带来的水分胁迫和离子毒害, 植物细胞内蛋白质合成受抑制, 蛋白质开始大量分解, 游离氨基酸、酰胺和氨含量上升, 产生氨毒害。呼吸作用随着盐胁迫的产生而加强, 而且加强程度也随细胞内Na+、Cl-的浓度上升而加剧, 这是由于Na+和Cl-的积累引起了细胞色素氧化酶含量的增加, 从而增强了电子传递。光合作用也是在盐胁迫下明显下降。高NaCl使叶绿体超微结构遭到破坏, 基粒片层的最外层膨大, 甚至基粒消失, 内膜和外膜被破坏甚至瓦解, 叶绿体从正常的椭圆形膨大成球形。另外, 盐胁迫导致核酮糖二磷酸 (RuBP) 羧化酶活性降低, RuBP加氧酶活性却有所增加, 光系统Ⅱ受抑制, 光合磷酸化停止, 光呼吸加强。2

低温对植物的影响和植物的抗低温反应低温胁迫包括冷害和冻害2个方面。冷害是指0 ℃以上的低温使植物遭到伤害, 主要是那些起源于热带的植物在较低的温度下便会受到伤害;冻害则是指植物在受到冰冻以下的低温胁迫时由于组织结冰造成的伤害。冷害和冻害都会使植物的各项活动减缓或停止。2

本词条内容贡献者为:

魏大勇 - 副教授 - 西南大学