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面对盐胁迫,植物如何应对

来源:科普时报    发布日期:2018-06-29

高盐是影响植物生长发育以及制约农作物生产的不利环境因子。植物不能移动,在高盐等逆境胁迫下,不能选择逃避,必须主动应对适应。植物在长期的适应及过程中,形成了自身的应对策略。这里,为了更好地理解植物的应对策略,我们首先了解一下什么是盐胁迫?以及盐胁迫对植物的危害?

盐胁迫是指土壤中的盐离子尤其是Na+、Cl-等离子的过度积累,影响了植物正常的生长发育。盐胁迫通常对植物造成三个方面的危害:一、离子胁迫,土壤中高浓度的单一/几种离子会影响其他离子的吸收,影响了植物细胞的离子稳态;二、渗透胁迫,土壤中高浓度的盐离子会使水势降低,使植物吸水困难,会对植物造成渗透胁迫;三、次生伤害,当过多的盐离子进入植物体内,会影响酶的活性以及蛋白的功能等,干扰了植物正常的生命活动,使细胞内积累大量活性氧等有毒物质,对植物造成氧化胁迫、细胞膜系统损伤等次生伤害。

针对盐胁迫造成的以上方面的影响,植物形成了相应的应对策略。为了应对离子胁迫,植物主要通过减少吸收、增加外排或将盐离子区隔化在液泡中,进而降低细胞质中的盐离子浓度;为了应对渗透胁迫,植物会主动增加渗透调节物质的合成。人们发现,盐胁迫下,植物细胞内的可溶性糖、氨基酸、脯氨酸和甜菜碱等物质的含量升高,这些物质可以降低细胞的水势,增加细胞的吸水能力;为了应对次生伤害例如氧化胁迫,植物会调动细胞酶促和非酶促系统来清除积累的活性氧。酶促系统包括超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、愈创木酚过氧化物酶(GPX)等。SOD可以将超氧自由基转化成过氧化氢(H2O2),CAT、APX和GPX可以将H2O2代谢成H2O。非酶促系统包括抗坏血酸(Ascorbic acid)、谷胱甘肽(GSH)和类胡萝卜素(carotenoids)等。抗坏血酸可以淬灭羟自由基、单线态氧和超氧化物。谷胱甘肽可以清除自由基。类胡萝卜素可以清除活性氧。在盐胁迫下,植物通过酶促和非酶促系统共同作用,清除活性氧,维持细胞内的氧化还原平衡。

总之,面对盐胁迫,植物不会逃避,去积极应对。植物这种主动应对逆境挑战、不逃避的可贵精神,也是值得我们去学习的。

(作者杨永青、杨志佳、郭岩分别系中国农业大学生物学院副教授、博士生、教授)


作者:杨永青 杨志佳 郭岩编辑:叶秋红
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