植物抗旱性与抗旱性鉴定方法的探究
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植 物抗旱性 与抗旱性鉴定方法 的探究
冯 利
（ 辽 宁省 朝 阳 市环 境 监 测 保 护 站 １ ２ ２ ０ ０ ０ ）
摘要 ： 干旱 是 威 胁 人 类 生存 与发 展 的 最 大环 境 压 力 之 一 ， 也 是 植 物 成 活 与 生 长 的 重要 限 制 因 素之 一 。 低 温 是 影 响 植物分布、 产量及品质的重要 非生物胁迫 因素 ， 提 高植物的抗寒性是作物育种的重要任务 。 文章从植物抗旱机理 、 抗旱性鉴定方法进行 了探讨 ， 以期 为植物抗旱性研 究工作提供 参考。 关键 词 ： 植物 ； 抗旱机理 ； 抗 旱性 鉴 定 ； 进展 干 旱 对 植 物 的影 响 是 广 泛 而 又深 远 的 ，它 影 响 植 物 各 个阶段 的生长发育和植物各种生理代谢过程 。提高植物 的 抗旱 能力 已经成为现代植物研究 工作 中急需解决 的关键 问
差。
植物根 系提水作用是在蒸腾降低 的情况下 ，通过深层 湿润土壤 中的根系吸收水分 ，并 沿维管பைடு நூலகம் 系统将水运至浅 层根 系 ，然后将部分水分释放至浅层 干燥土壤 中的一种生
理 现 象 ，它 能 够 在 一 定 程 度 上缓 解 浅 层 根 系 因缺 水 导 致 的 死亡 ， 维持植 物生存和生产 。 ３ 、 生 化 指 标
一
、
的栅栏组织和维管组织 ， 导管多且导管直径较大 。 随着土壤 持水量的升高 ， 旱地品种根数 、 株高 、 茎粗 、 茎节 数都极 显著 地 高 于 田麦 品 种 。 ２ 、 生理 指 标 在生理指标上 ， 包括对 蒸腾 的气孑 Ｌ 调节 、 对缺水 的渗 透 调节和质 膜的透性调节等 。叶片相对含水 量和水势能很好 地反映植 株的水分状况与蒸腾之间的平衡关系 ，在相 同渗 透胁迫条件下 ， 抗旱性强的品种水势 、 压力 势和相对含水 量 下降速度慢 ， 下降幅度小 ， 能保持较 好的水分平衡 ； 而抗旱 性弱的品种下 降速度较快 ，下降幅度 较大 ，水分平衡保持
二、 抗 旱 性 鉴 定 方 法
植物抗旱性是通过抗旱鉴定指标来体现的 ， 一般来说 ， 生长发育和产量指标是鉴定抗旱性的可靠指标。为了加速 抗旱性鉴定和抗旱遗传 育种进程 ， 一些 简单 、 可靠而又快 速 的形态解剖和生理生化 指标在抗旱性的间接鉴定 中具有 重
要 意 义 １ 、 形 态 指标 在形态性状 上 ， 如根 系的长度 、 数量 及其分布 ， 植株 冠 层结构特征等 ， 都与抗旱性有不 同程度 的关系 。 一些 长期 生 长在干旱少雨 地区的植物 ， 为了适应恶劣 的环境条件 ， 从植 株形态上表现 为株 型紧凑 ， 叶直立 ， 根系发达 ， 较大 的根冠
题之一 。
植 物抗 旱 机 理 研 究 １ 、 植物形态结构特征对 其耐旱机制 的影响 （ １ ） 根系。植物根 系是植物直接吸收水分 的重要器官 ， 它 对 植 物 的耐 旱 功 能 具 有 至 关重 要 的作 用 。纵 深 发 达 的 根 系系统 以及植物发根还苗的快慢 ，都是植物抗旱性的一个 评价指标 。 “ 深根型”品种 可通过根深扩大吸收面积而利 用土壤深层的水分。抗旱性强 的品种在干旱条件下发根节 数 、每节发根数和发根条数均高于抗旱性弱的品种 。 （ ２ ） 叶片。作为 同化和蒸腾器官的叶片 ， 在长期 干旱胁 迫下 ， 叶片的形态结构会发生变化 ， 其形态结构的改变与植 物 的耐旱性有着密切的关系 。 主要 表现在 ： 叶片表皮 外壁有 发达的角质层 、 植物 表皮 有蜡质 、 具 有表皮毛 、 具有大 的栅 栏组织／ 海绵组织 比和小 的表 面积， 体积 比。抗 旱性强 的品 种上表皮气孑 Ｌ 指数 和气孔数／ ｍｍ 比抗旱性差 的品种 大。叶 片主脉较发达 ， 薄壁细胞中散布着一些 晶簇 ， 可以改变细胞 的渗透压 ， 提高吸水和持水力 。 ２ 、 干旱胁迫下植物光合作用的研 究 干旱胁迫 降低植物 的光合速率以及 叶绿体对光能 的吸 收能力和转能效率 ， 降低光合 电子传递速率和磷酸化活力 ， 影响光合 碳同化 。 随着水分胁 迫的加剧 ， 不同抗性植物 的光 合速率下 降的幅度不 同，抗旱性强的植物光合速率降低 的 程度 比抗旱性弱 的小 。其叶片净光合速率 、 蒸腾速 率 、 气孔 导度 随着 干旱胁迫程度的加重而显著 降低 。单纯用净光合 速率来鉴定植物 的抗旱性是不全面的。 ３ 、 干旱胁迫下植物渗透调节 的研究 渗透调节是指高等植物受水分 匮缺时发生 的溶质积累 现象 。通过渗透调节可以完 全或部分维持细胞膨压对某些 生理功能 的调控作用 ， 并保护光合器官和光合作用 。 在许多 植物 中， 渗透调 节是一个重要 的抗旱性机制。 干旱胁迫下脯 氨酸 累积 比处理开始时含量高几 十倍甚至几百倍。水分胁 迫越强 ， 脯 氨酸含量越高 。
在生化指标上 ，如脯氨酸和甘露醇等渗透 眭调节物质 的含量 、 植株 的脱 落酸水平和 Ｓ Ｏ Ｄ酶与 Ｃ Ａ Ｔ酶 活性等 。渗 透调节是植物抵御干旱的一种重要方式 ，不 同植物种类及 同一植物种类的不同品种之 间 ， 可溶性糖 、 氨基酸含量及其 它物质含量存 在差 异。 不 同的干旱胁迫条件下 ， 沙棘叶内脯 氨酸和可溶性糖含量随着干旱胁迫程度和干旱胁迫时间 的 延长而增加。游离脯 氨酸的积 累与植物受伤害程度成显著 正相关 。 ４ 、 产量指标 植物品种 在干旱条件下 的产量是鉴定抗旱品种 的重要 指标之一 。这类 指标包括生长量ｆ 高、 径生长） 、 生物 量 、 经济 产量ｆ 种子、 果实 、 叶１ 等 。一些抗旱 品种 在正常环境下 往往 低产 ，而不抗旱 的高产 品种在轻度干旱下产量高于抗 旱品 种， 在严重干旱下产量又低 于抗旱 品种 ， 所以产量 实验有 时 也难 以真正测 出作物 的抗旱性。 ５ 、 综合指标 植 物的抗旱性是 由多种 因素相互作用构成 的一个较 为 复杂的综合性状 ，用具有时间限制的少数几个指标来 阐明 植物抗旱 的途径 、 方式 和机理 ， 或进行耐旱性评价都难 以反 映植物 的真实情况 ， 近年来较多采用综合指标 法 ， 其计算方 法包 括抗旱总级别法 、 模糊数学 中的隶属 函数法 、 灰色关联 度分析法 。
冯 利
（ 辽 宁省 朝 阳 市环 境 监 测 保 护 站 １ ２ ２ ０ ０ ０ ）
摘要 ： 干旱 是 威 胁 人 类 生存 与发 展 的 最 大环 境 压 力 之 一 ， 也 是 植 物 成 活 与 生 长 的 重要 限 制 因 素之 一 。 低 温 是 影 响 植物分布、 产量及品质的重要 非生物胁迫 因素 ， 提 高植物的抗寒性是作物育种的重要任务 。 文章从植物抗旱机理 、 抗旱性鉴定方法进行 了探讨 ， 以期 为植物抗旱性研 究工作提供 参考。 关键 词 ： 植物 ； 抗旱机理 ； 抗 旱性 鉴 定 ； 进展 干 旱 对 植 物 的影 响 是 广 泛 而 又深 远 的 ，它 影 响 植 物 各 个阶段 的生长发育和植物各种生理代谢过程 。提高植物 的 抗旱 能力 已经成为现代植物研究 工作 中急需解决 的关键 问
差。
植物根 系提水作用是在蒸腾降低 的情况下 ，通过深层 湿润土壤 中的根系吸收水分 ，并 沿维管பைடு நூலகம் 系统将水运至浅 层根 系 ，然后将部分水分释放至浅层 干燥土壤 中的一种生
理 现 象 ，它 能 够 在 一 定 程 度 上缓 解 浅 层 根 系 因缺 水 导 致 的 死亡 ， 维持植 物生存和生产 。 ３ 、 生 化 指 标
一
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的栅栏组织和维管组织 ， 导管多且导管直径较大 。 随着土壤 持水量的升高 ， 旱地品种根数 、 株高 、 茎粗 、 茎节 数都极 显著 地 高 于 田麦 品 种 。 ２ 、 生理 指 标 在生理指标上 ， 包括对 蒸腾 的气孑 Ｌ 调节 、 对缺水 的渗 透 调节和质 膜的透性调节等 。叶片相对含水 量和水势能很好 地反映植 株的水分状况与蒸腾之间的平衡关系 ，在相 同渗 透胁迫条件下 ， 抗旱性强的品种水势 、 压力 势和相对含水 量 下降速度慢 ， 下降幅度小 ， 能保持较 好的水分平衡 ； 而抗旱 性弱的品种下 降速度较快 ，下降幅度 较大 ，水分平衡保持
二、 抗 旱 性 鉴 定 方 法
植物抗旱性是通过抗旱鉴定指标来体现的 ， 一般来说 ， 生长发育和产量指标是鉴定抗旱性的可靠指标。为了加速 抗旱性鉴定和抗旱遗传 育种进程 ， 一些 简单 、 可靠而又快 速 的形态解剖和生理生化 指标在抗旱性的间接鉴定 中具有 重
要 意 义 １ 、 形 态 指标 在形态性状 上 ， 如根 系的长度 、 数量 及其分布 ， 植株 冠 层结构特征等 ， 都与抗旱性有不 同程度 的关系 。 一些 长期 生 长在干旱少雨 地区的植物 ， 为了适应恶劣 的环境条件 ， 从植 株形态上表现 为株 型紧凑 ， 叶直立 ， 根系发达 ， 较大 的根冠
题之一 。
植 物抗 旱 机 理 研 究 １ 、 植物形态结构特征对 其耐旱机制 的影响 （ １ ） 根系。植物根 系是植物直接吸收水分 的重要器官 ， 它 对 植 物 的耐 旱 功 能 具 有 至 关重 要 的作 用 。纵 深 发 达 的 根 系系统 以及植物发根还苗的快慢 ，都是植物抗旱性的一个 评价指标 。 “ 深根型”品种 可通过根深扩大吸收面积而利 用土壤深层的水分。抗旱性强 的品种在干旱条件下发根节 数 、每节发根数和发根条数均高于抗旱性弱的品种 。 （ ２ ） 叶片。作为 同化和蒸腾器官的叶片 ， 在长期 干旱胁 迫下 ， 叶片的形态结构会发生变化 ， 其形态结构的改变与植 物 的耐旱性有着密切的关系 。 主要 表现在 ： 叶片表皮 外壁有 发达的角质层 、 植物 表皮 有蜡质 、 具 有表皮毛 、 具有大 的栅 栏组织／ 海绵组织 比和小 的表 面积， 体积 比。抗 旱性强 的品 种上表皮气孑 Ｌ 指数 和气孔数／ ｍｍ 比抗旱性差 的品种 大。叶 片主脉较发达 ， 薄壁细胞中散布着一些 晶簇 ， 可以改变细胞 的渗透压 ， 提高吸水和持水力 。 ２ 、 干旱胁迫下植物光合作用的研 究 干旱胁迫 降低植物 的光合速率以及 叶绿体对光能 的吸 收能力和转能效率 ， 降低光合 电子传递速率和磷酸化活力 ， 影响光合 碳同化 。 随着水分胁 迫的加剧 ， 不同抗性植物 的光 合速率下 降的幅度不 同，抗旱性强的植物光合速率降低 的 程度 比抗旱性弱 的小 。其叶片净光合速率 、 蒸腾速 率 、 气孔 导度 随着 干旱胁迫程度的加重而显著 降低 。单纯用净光合 速率来鉴定植物 的抗旱性是不全面的。 ３ 、 干旱胁迫下植物渗透调节 的研究 渗透调节是指高等植物受水分 匮缺时发生 的溶质积累 现象 。通过渗透调节可以完 全或部分维持细胞膨压对某些 生理功能 的调控作用 ， 并保护光合器官和光合作用 。 在许多 植物 中， 渗透调 节是一个重要 的抗旱性机制。 干旱胁迫下脯 氨酸 累积 比处理开始时含量高几 十倍甚至几百倍。水分胁 迫越强 ， 脯 氨酸含量越高 。
在生化指标上 ，如脯氨酸和甘露醇等渗透 眭调节物质 的含量 、 植株 的脱 落酸水平和 Ｓ Ｏ Ｄ酶与 Ｃ Ａ Ｔ酶 活性等 。渗 透调节是植物抵御干旱的一种重要方式 ，不 同植物种类及 同一植物种类的不同品种之 间 ， 可溶性糖 、 氨基酸含量及其 它物质含量存 在差 异。 不 同的干旱胁迫条件下 ， 沙棘叶内脯 氨酸和可溶性糖含量随着干旱胁迫程度和干旱胁迫时间 的 延长而增加。游离脯 氨酸的积 累与植物受伤害程度成显著 正相关 。 ４ 、 产量指标 植物品种 在干旱条件下 的产量是鉴定抗旱品种 的重要 指标之一 。这类 指标包括生长量ｆ 高、 径生长） 、 生物 量 、 经济 产量ｆ 种子、 果实 、 叶１ 等 。一些抗旱 品种 在正常环境下 往往 低产 ，而不抗旱 的高产 品种在轻度干旱下产量高于抗 旱品 种， 在严重干旱下产量又低 于抗旱 品种 ， 所以产量 实验有 时 也难 以真正测 出作物 的抗旱性。 ５ 、 综合指标 植 物的抗旱性是 由多种 因素相互作用构成 的一个较 为 复杂的综合性状 ，用具有时间限制的少数几个指标来 阐明 植物抗旱 的途径 、 方式 和机理 ， 或进行耐旱性评价都难 以反 映植物 的真实情况 ， 近年来较多采用综合指标 法 ， 其计算方 法包 括抗旱总级别法 、 模糊数学 中的隶属 函数法 、 灰色关联 度分析法 。
