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植物的抗冻性

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植物的抗冻性 当大气温度降到摄氏零度以下时,一些植物由于抵御不了严寒而受冻致死,而另一些植物却能在冰天雪地里傲然挺立,生机盎然。这是由于不同植物的抗冻本领有着显著差异的缘故。 植物机体细胞内的生物膜体系与植物抗冻性有密切关系。当植物遇到低温时,生物膜便会发生相变,即从液晶相变成凝胶状态,并使膜的结构破坏,结果在原生质膜上形成透性较大的非脂类的“洞穴”,成为许多电解质自由出入的通道,细胞质内的溶胶因而大量排出,最终引起植物死亡。因此,抗冻的植物必须具备以下几个特性。 第—,在温度降低时,必须能够维持机体内生物膜正常的液晶相;第二,具备膜结构上的稳定性,这种稳定性与植物品种的抗寒性成正相关;第三,能够避免细胞内结冰,以防止冰晶对膜的破坏;第四,细胞内的水流到细胞外结冰也会造成一定的伤害,这是因为冰冻脱水会引起细胞干旱,使蛋白质变性,同时也会使细胞发生收缩塌陷,使细胞质膜遭到破坏所致。因此,还必须具备抗冻脱水的性能。但是,各种植物对上述要求的抗冻性并不相同,有些只具备其中的一种或两种,有的甚至完全不具备,因而便出现了有些品种怕寒、有些品种抗冻的现象。如西红柿、黄瓜、香蕉、菠萝等,在10摄氏度以下就常常发生寒害,而松、柏、竹、云杉等,却能够在白雪皑皑、冰天雪地的环境中正常存活。 和冷害作斗争,预防低温对作物造成的危害,主要应从提高作物抗冻性和防止不利气候因素对作物影响两个方面入手。经过抗寒锻炼,可以人为地促进植物体内一系列生理上的转变,从而增加其抗冻能力。 在大田条件下,抗寒锻炼要经过两个阶段:一是让植物在入冬前的好天气进行旺盛的光合作用,积累更多的“保护物质”,即越冬所需的营养物质(糖和氨基酸等),增加膜脂中不饱和脂肪酸的含量,这对防止生物膜的相变、稳定膜结构是很重要的。二是在晚秋稳定的低温条件下,控制田间灌水,使植物能够进行细胞间隙的正常脱水过程和原生质胶体状态的正常改变,并使植物组织中自由水含量减少,因而也减少了组织结冰的可能性。经过上述两个方面的锻炼,细胞原生质对不良条件的反应便会变得迟钝,抗冻能力自然就会显著增加。 作物抗冻性的强弱与品质的特性、栽培措施等都有密切关系。秋播作物、强冬性品种应适时早播,利用秋高气爽、强光照晒等有利条件,培育健壮的幼苗,增强抗寒能力,促使其安全越冬。春性强的品种,则不宜播种太早,否则冬前营养生长过旺,抗寒准备不足,易造成死苗。此外,适宜的播种深度、垄作、施用有机肥、增施磷钾肥等,都可增加作物的抗寒本领。 早春天气变化剧烈,当冬小麦返青后,抗寒锻炼效应逐渐消失,如遇晚霜则极易受冻。针对这种情况,可采取熏烟、灌水等措施,在育苗时采用温棚、温床、阳畦、塑料薄膜和土壤保温剂等,均可克服低温的不利因素而提早播种。此外,还可设置风屏、覆盖等,改变作物生长的小气候,避免低温的危害。利用冰冻保护和激素控制等方法也能达到增强植物抗冻能力的目的,例如,当把蔗糖、二甲基砜或聚乙二醇等加到植物芽和组织的显微切片上,或细胞悬浮培养物的冰质介质中去时,植物忍耐冰冻的能力便显著增加。这类物质称为冰冻保护剂。 最近,从以马铃薯等无菌苗为材料的研究中发现,培养基中添加植物激素脱落酸(ABA),在常温下培养半个月,其所诱导的抗寒性与低温2℃锻炼效果相似。目前,这种方法已经开始用于增加葡萄、柑橘等果树防冻的科研与生产实践中。

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