低温胁迫对甜瓜幼苗生长及生理生化的影响

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1、低温胁迫对甜瓜幼苗生长及生理生化的影响伤害假说"，他们认为生物膜系统是低温胁迫作用的首要部位⋯。植物在遭受低温逆境胁迫时，其体内会发生相应的生理生化变化，生物膜系(质膜、叶绿体膜、线粒体及液泡膜等)的稳定性与植物抗寒性成正相关啪1。生物膜系形态变化和成分的改变，在抗寒机制上起关键作用n副瞳¨。1．2．1低温胁迫对膜脂组成的影响生物膜主要由脂类、蛋白质和一些碳水化合物组成。高等植物生物膜中主要存在5种膜脂：单半乳糖基甘油二脂(MGDG)，双半乳糖基甘油二脂(DGDG)，磷脂酰胆碱(PC)，磷脂酰甘油(PG)和硫代异鼠李糖基甘油二脂(SQDG)。其中糖脂MGDG和DGDG所

2、占比重很大，而且均含高比例的多不饱和脂肪酸(Anderson，1981)。脂类双分子层是组成细胞膜的骨架，极性脂肪酸则是双分子层的主要组分瞄1。生物膜系是一个动态平衡体系，随外界温度的变化，内部进行适应性调整瞳3儿2劓。当植物处于低温条件下，生物膜结构就会发生相应的变化，如改变碳原子的数目和碳一碳双键数，有利于直接控制膜的结构和功能，以适应低温环境，抵御冷害∞儿捌。随温度的降低，脂肪酸脱饱和酶发生作用，脂肪酸组成发生很大变化，代谢产生更多的不饱和脂肪酸。不饱和脂肪酸能与细胞表面结合，阻止水分子的透过，调节质膜相变温度，更有利于抵御冷害乜力啪1。相关研究证实，不饱和脂肪酸

3、的积累与植物抗寒性强弱有关啪儿蚓m1。脂肪酸不饱和度高的植物抗寒性强于脂肪酸不饱和度低的植物，对同一植物而言，脂肪酸代谢主要调节合成不饱和脂肪酸的植株抗寒性强，主要调节合成饱和脂肪酸的植株抗寒性弱∞羽。脂肪酸碳链越短、脂肪酸的不饱和度越高、脂肪酸的熔点越低、植物膜脂的流动性越大，植物对低温的耐受能力越强口∞。在低温胁迫时，膜脂组分不断发生变化，是植物对低温适应的结果。1．2．2低温胁迫对膜脂相变程度和结构的影响生物膜系的稳定使细胞结构处于有序状态，使一系列的生理活动正常进行，保证了物质运输，能量变换和信息传递等一系列生物功能的实现。膜脂的基本组成是磷脂。各种膜脂因其组分

4、不同而具有各自的相变温度。且其相变温度范围也比较大。当两种或两种以上的纯磷脂混合时，由于相变温度不同，当温度降到某一定值时，有的磷脂已经转变为凝胶态。而另外一些磷脂可能仍然处于液晶态，处于凝胶态和液晶态的磷脂分子分别汇集，出现分相现象。生物膜中由于脂类的组成比较复杂，同时又有膜蛋白以及其他各种因素的影响。即使温度在生理温度范围以内变化也可能引起这种分相现象。膜脂分相会使膜脂的结构发生改变，从而破坏了结构与功能的统一性隅¨川。1．2．3低温胁迫对膜透性的影响常温下细胞膜是具有选择性的半透膜，允许某些大分子物质通过。当植物遭受低温胁迫时，膜脂由液晶态变为凝胶态，膜收缩。而这

5、种变化的结果会引起细胞膜透性的降低及系膜酶和酶系功能的改变，从而使细胞对物质的主动吸收和运输功能降低，物质被动运输和物质渗透增加，导致细胞膨压丧失，胞内溶质外渗∞1。细胞内某些物质的外渗2低温胁迫对甜瓜幼苗生长及生理生化的影响引起细胞导电性的变化，根据细胞外渗液导电性的差异，确定膜透性的大小，从而推测膜的受伤程度和对抗冷性，许多研究表明，电导率可作为植物抗冷性的可靠指标m儿3丌。刘慧英等m1研究表明低温胁迫下耐冷性不同的辣椒，其电解质渗透率均明显增大，从电解质渗透率相对增量来看，耐冷性较弱的品种增加较多；而耐冷性较强的品种则细胞渗透性变化较小，渗透率增加少。何惠琴等m1

6、在以沟叶结萎草和草地早熟禾分别作为暖季型草坪和冷季型草坪的代表的电导率对比研究中，低温处理下结萎草和早熟禾的电解质渗出率曲线都呈“S"形增加，但草地早熟禾的电解质渗出率缓慢升高，而沟叶结萎草的电解质渗出率升高显著，说明以沟叶结蒌草为代表的暖季型草坪细胞膜渗透性增加明显，表现出相对低的抗寒力。当植物遭受低温胁迫时，细胞的质膜透性会发生不同程度的增大，电解质会有不同程度的外渗，以至于电导率会有不同程度的加大。抗寒性较强的细胞透性增大的程度较小，而抗寒性弱的细胞透性大为增大。番茄m1、水稻H¨、葡萄H21上也有类似报道。1．2．4低温胁迫对膜保护系统的影响20世纪50年代外国

7、学者Harman．D．G．提出“超氧化物学说”H3儿“儿‘51，70年代Fridoricch．I提出“生物氧毒害理论”[46][473，都认为低温使植物体内产生活体氧和自由基(02·CH·Q)，致使植物体内正常代谢平衡被破坏；而活体氧和自由基的积累，细胞内的自由基产生和消除的平衡会遭到破坏，积累的自由基对植物的膜系统造成伤害，使膜脂产生过氧化作用，使生物膜中的结构蛋白和酶聚合交联而空间构型改变，从而导致了它们的结构功能和催化功能的改变。各种亚细胞器膜(如线粒体膜、叶绿体膜)也受到控制，其生理功能出现紊乱，膜被破坏，最终导致细胞死亡Ⅲ儿例。