这是植物为适应周围环境,为了生存。对外界环境的自我保护措施,是植物长期进化的结果。抗旱植物的一种保护是关闭气孔减少蒸腾作用,减少水分的流失。抗寒有的书就是落叶,或者是页面革质或蜡质,等等。
为什么植物具有抗旱性和抗寒性
这是植物为适应周围环境,为了生存。对外界环境的自我保护措施,是植物长期进化的结果。抗旱植物的一种保护是关闭气孔减少蒸腾作用,减少水分的流失。抗寒有的书就是落叶,或者是页面革质或蜡质,等等。
【目的】研究冬油菜的抗寒性和抗旱性,探讨抗寒与抗旱之间的关系,为中国北方白菜型冬油菜的改良及抗寒性和抗旱性的综合评价提供可借鉴的方法和理论依据。
【方法】分别通过自然降温处理(15℃—-5℃)和人工控制水分的方法(干旱胁迫4、7和10 d)分别对6份不同抗寒等级冬油菜摸拟低温和干旱胁迫,分析其形态、生理生化和生长指标的变化,采用隶属函数法、相关性分析法、聚类分析法、主成分分析法对不同品种的抗寒性和抗旱性进行综合评价。
【结果】6份冬油菜品种越冬率相差很大(20.1%—94.7%)。抗寒性强的品种植物学形态特征表现为幼苗匍匐贴地生长、生长点洼陷低于地表、叶色深绿色、真叶刺毛多。且低温胁迫之后抗寒生理生化指标变化明显,相对电导率和MDA(丙二醛)含量增加,且抗寒性强的品种增加幅度小;SOD、POD、CAT酶活性升高,可溶性蛋白、可溶性糖、游离脯氨酸等调节性物质含量明显增加,且抗寒性强的品种变化明显,差异显著。随着干旱胁迫时间延长,膜结构首先遭到破坏,相对电导率和MDA含量升高,细胞失水,叶片相对含水量、束缚水/自由水、叶绿素含量降低(光合作用降低),幼苗苗长、叶片和根鲜干重降低,直到幼苗萎蔫,且抗旱性强的品种变化幅度小,同时抗旱性强的品种叶片保水能力强、土壤耗水少、萎蔫系数小。通过主成分分析,6份冬油菜的抗寒性强弱依次为陇油7号陇油6号陇油9号延油2号天油2号Vision,而抗旱性强弱依次为陇油6号陇油7号陇油9号延油2号Vision天油2号。
【结论】中国北方寒旱区低温、干旱并存,不同冬油菜品种间抗寒性和抗旱性差异较大,由于产生了交叉适应性,在抵御低温冻害的同时提高了对干旱胁迫的适应性,因此,白菜型冬油菜抗寒性强的品种一般抗旱性也比较强。
为什么有些植物能耐寒?当严寒到来,许多动物都加厚了它们的“皮袍子”,深居简出,或者干脆钻到温暖的地下深处去“睡觉”的时候,不少植物却依旧精神抖擞地屹然不动,若无其事地伸出它那绿油油的叶子,好像并没有“感觉”到严寒的来临。
难道植物当真“麻木不仁”,对寒冷完全无动于衷吗?不!过度的寒冷一样可以将植物“冻死”。比如,当植物细胞中的水分一旦结成冰晶后,植物的许多生理活动就会无法进行。更要命的是,冰晶会将细胞壁胀破,使植物遭致“杀身之祸”。经过霜冻的青菜、萝卜吃起来不是又甜又软吗?甜是因为它们将一部分淀粉转化成了糖,而软就是细胞组织已被破坏的缘故。
不过要使植物体内的水分结冻,并不太容易。比如娇嫩的白菜,要在-15℃才会结冰,萝卜等可以经受-20℃而不结冰,许多常绿树木,甚至在-45℃还依然不会结冰,秘密何在呢?
如果说,粗大的树木可以用寒气不易侵入来解释,那么,细小的树枝和树叶、娇嫩的蔬莱何以也不易结冰呢?白菜、萝卜、香薯等遇上寒冷时,会将贮存的部分淀粉转化为糖分,植物体内的水中溶有糖后,水就不易结冰,这也确是事实。但如果我们仔细一算,就知道这并不是植物耐寒的主要理由。要知道,1千克水中溶解180克葡萄糖后,水的结冰温度才会下降1.86℃,即使这些糖溶液浓到像糖浆一样,也只能使结冰温度下降7℃~8℃。可见这其中一定另有缘故。
原来植物体内的水分有两种,一种为普通水,还有一种叫“结合水”。所谓“结合水”,按它的化学组成而言,和普通水并无两样,只是普通水的分子排列比较凌乱,可以到处流动,而结合水的分子却以十分整齐的“队形”排列在植物组织周围,和植物组织亲密地“结合”在一起,不肯轻易分开,因此被叫做结合水。有趣的是,化学家发现结合水的“脾气”和普通水大不相同,比如普通水在100℃沸腾,0℃结冰。冬天,植物体内的普通水减少了,结合水所占的比例就相对增加。由于结合水要在比0℃低得多的温度才结冰,植物当然也就比较耐寒了。
植物为什么能抗冻?树木抗冻的本领很早就已经锻炼出来了。它们为了适应周围环境的变化,每年都用沉睡的妙法来对付冬季的严寒。
我们知道,树木生长要消耗养分,春夏季节树木生长快,养分消耗多于积累,因此抗冻力也弱。
但是,到了秋天情形就不同了,这时候白昼温度高,日照强,叶子的光合作用旺盛;而夜间气温低,树木生长缓慢,养分消耗少积累多,于是树木越长越胖,嫩枝变成了木质……树木逐渐地也就有了抵御寒冷的能力。
别看冬天的树木表面上呈现静止的状态,其实它的内部变化却很大。秋天积贮下来的淀粉,这时候转变为糖,有的甚至转变为脂肪,这些都是防寒物质,能保护细胞不易被冻死。平时一个个彼此相连的细胞,这时细胞的连接丝都断了,而且细胞壁和原生质也离开了,好像各管各一样。
这些肉眼看不见的微小变化,对植物的抗冻力方面竟然起着巨大的作用。当组织结冰时,它就能避免细胞中很重要的部分——原生质不受细胞间结冰而招致损伤的危险。
可见,树木的沉睡和越冬是密切相关的。冬天,树木睡得越深,就越忍得住低温,反之,像终年生长而不休眠的柠檬树,抗冻力就弱,即使像上海那样的气候,它也不能露天过冬。
为什么有些植物能耐寒植物耐寒之谜为何这些植物竟具有如此惊人的抗寒能力呢?原来,在呼啸的寒风中,好多植物都有着各自的抗寒本领:寒地的柳树一改亭亭玉立的模样,变得贴地蔓延生长,以抵御寒风的袭击;在北冰洋沙岸上生长的“勿忘我”草,长成紧凑的垫褥状,以保持非常宝贵的热量。但是,进一步的研究告诉人们,耐冻的植物都有休眠的特点,它们主要用“沉睡”的妙法来对付冬寒。春夏植物生长旺盛,养分消耗多于积累,因此这时的的抗冻能力较弱。北方的梨树在零下二十至三十摄氏度能平安过冬,可是春天却挡不住微寒的袭击,就是这个道理。待到秋风骤起之时,情况就截然不同了,随着白昼变短和气温下降,树木的叶子里合成了更多的脱落酸(休眠素),这种植物激素被输送到植物枝梢的尖端和侧芽里后,这些部分的新陈代谢就受到抑制,进入了休眠状态,不再萌芽生长。这时用于呼吸和生长的消耗减少了,养分也就积蓄起来了。一旦冬天低温来临,植物体内的蛋白质和淀粉在酶的作用下,水解成了可溶性的氨基酸和糖类,后者增加了细胞液的浓度,使细胞不易结冰,有利于增加抗寒力。经霜后的青菜、萝卜和甘薯味道变甜,原因就在于此。此外,由于气温渐低,植物根系的生活活动减弱,吸水较慢,而此时茎叶的蒸腾作用却仍较强,这就使植物体内的含水量减少,相应提高了细胞液的浓度,减少了结冰的可能性。