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植物对低温环境的响应及其抗寒性研究综述

中国农业气象,:~:./..~...

植物对低温环境的响应及其抗寒性研究综述

曹慧明,史作民,周晓波,雷鹏志,董生刚.中国林业科学研究院森林生

态环境与保护研究所/国家林业局森林生态环境重点实验室,北京;

.四川省理县林业局,理县

摘要:低温是影响植物生长发育及分布范围的重要环境因子。本文从生理生

态学的角度综述了植物形态结构、

内含物质和光合作用等对低温环境的响应,并从光、水分、温度等方面综合

评述了植物抗寒性与环境因子的关

系,最后就该领域未来的研究重点给出了建议。

关键词:植物;低温;响应;抗寒性;环境,,.,.。.

,.,,/,,,;.,:,.?,,,?.,,,?..:;;;;低温是影响

植物生长发育和地理分布的关键环研究。

境因子。据统计,全球每年因低温伤害造成的农林作系统全面了解植物抗寒

性研究的相关信息不仅

物损失高达数千亿元?。随着全球变暖带来的极端可以揭示植物对低温环境

的适应机制,有助于了解低

温环境对植物分布的影响,而且可以指导农林业生

气候频发,这一损失甚至还会增加。近期研究表

明,高山植物因其独特的形态和解剖结构而更耐低产,减少寒害造成的损

失。本文从植物生理学和生态

温。冷驯化过程研究也发现,植物通过根茎叶的形

学的角度,对近年来植物抗寒性研究成果加以综述,

态、解剖结构及超微结构改变,保护性物质含量增以期为植物抗寒生理生

态学的理论研究和农林业生

产提供参考。

加来适应低温。低温下植物的光合作用过程一直

是研究的焦点,目前的研究认为光合作用通过非气孔

植物形态解剖结构对低温的响应

调节和光保护机制来适应低温。另外,低温条件低温胁迫会对植物形态产

生显著影响,耐低温植

物的根茎叶等组织会发生相应变化以适应低温环境。

下不同生理过程之间及多种胁迫之问的联系也得到

肖平等对四种抗寒性不同的植物实生苗根茎结构

重视。研究表明,水分状态会影响植物低温下的光合

适应。冷驯化增加植物对低温的耐受力的同时也进行研究发现,抗寒植物

实生苗根部、茎基部、茎顶端

增加了对病原体的抵抗力。但是,目前研究的主的次生生长旺盛,次生结构

完整;而非抗寒植物实生

要目标种相对单一’,室内模拟低温与野外试验结苗根部及茎基部次生生

长较旺盛,次生结构完整,但

果往往存在不一致的现象¨,这些仍有待今后深入茎顶端的次生生长极弱,

次生结构不够完整。另有研

收稿日期.?”通讯作者。

基金项目:国家“十一五”科技支撑计划专题;国家自然科学基金

作者简介:曹慧明一,黑龙江齐齐哈尔人,硕士生,研究方向为恢复生态

学。.:.第期曹慧明等:植物对低温环境的响应及其抗寒性研究综述‘?

究表明,高山植物大都为浅根系,其原因可能为高山存在明显的相关关系。

等。。在检测蚕豆?

土壤的低温严重影响了植物的根系生理功能,使水分的脂肪酸组成和成分

时发现,亚麻酸是脂肪

的吸收受到限制。和对阿尔酸的主要成分。低温处理后,总脂肪酸中的

棕榈酸

卑斯山无葶无茎蝇子草的一种特殊:的比例下降.%,脂肪酸:下降了

.%,十八烯酸:下降.%,亚油酸:

“垫状”茎结构研究发现,垫状植物内部的温度要比

外部气温高出左右;认为,升高内部温下降.%,而占总脂肪酸含量%

以上的亚麻酸

度是垫状植物防止其茎结冰的一种适应策略。对于:的比例增加.%,这

表明降低温