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次生代谢的抗逆防御机制

来源：花匠小妙招时间：2025-05-31 15:39

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次生代谢的抗逆防御机制

植物对各种逆境胁迫会产生不同的生理性反应，植物通过调整由初生代谢转向次生代谢来构建防御体系，而建立物理屏障和化学屏障。在抗逆反应中，生物体的物质代谢，能量转换和代谢调节是在严密精巧的调控下，活细胞内的数万个反应，能在同一个时间互不干扰，互相配合，有条不紊的进行。

植物在次生代谢中形成抗逆机制表现有4 个方面：

①渗透调节物质的保护作用；

②抗氧化防御体系的建立（抗自由基的酶促和非酶促系统）；

③逆境蛋白的应激调控作用；

④防御信号转导与网络交叉应答机制。

一、渗透调节物质的保护作用

渗透调节是指通过主动增加溶质，降低渗透势，提高吸水和保水能力，以维持正常膨压的效应。植物在逆境下产生渗透调节是对逆境的一种适应反应，不同植物对逆境的反应不同，因而细胞内累积的渗透调节物质也不同，但都在渗透调节过程中起作用。

二、抗自由基的酶促和非酶促防御

逆境使生命体产生自由基。自然界中的生命体不断的产生自由基，这个反应是在细胞中发生的，像宇宙中的其它事物一样。这是因为细胞产生能量是一个生物氧化过程，此过程存在电子的传递，电子传递的过程中有时会发生“电子逃逸”，电子逃逸统称为自由基。事实上，机体各个部位是以惊人的速度不断产生氧自由基，如果自由基不能被迅速捕获或清除，就会引起一系列反应，自由基会对细胞和组织造成损伤，进一步促进生命体的衰老。植物处于逆境时（强弱光、高低温等），则形成自由基。

植物在环境胁迫下，机体内每一个细胞都时刻都在进行氧化与抗氧化的抗争，内有两种类型的防御系统都会同时启动，一种是酶促防御系统，另一种是非酶促防御系统，两类产品都能排出细胞内的自由基从而保护细胞膜。

三、逆境蛋白的应急指令作用

从分子水平研究看出，植物应对胁迫是一个涉及数百个基因的复杂过程。近期《科学》，发表论文指出某些蛋白质是植物应对“ 干旱” 的“ 统领” ，科学家找到了控制植物复杂应急反应的关键成分，为植物进一步适应干旱环境提供了线索。研究表明，在面对不利自然条件时，植物的一小部分蛋白会作为“ 指挥”，调控复杂的应急反应。

植物遇到高温、低温、干旱、病原菌、缺氧、过多紫外线等逆境，都会诱导形成新的蛋白质（或称为酶），统称为逆境蛋白，包括病程相关蛋白、热激蛋白、冷响应蛋白、耐盐相关蛋白等。这些逆境蛋白都与植物对抗逆境有重要关系。

四、防御信号转导与交叉网络应答机制

细胞的信号传导途径包括信号接收、信号转导，诱导应答等步骤。胁迫信号使每一个细胞区室从正常的初生代谢转入到多种次生代谢防御途径，并激活新的防御性酶和防御基因，这一过程只需几分钟的时间。植物的防御反应受到多重信号诱导，并进行复杂而又高度局域化的调控。

在植物受到病原菌侵染时在相应部位形成枯斑，被浸染的细胞或组织坏死，使病原菌不适环境而死亡，这样病害就被局限于某个范围。植物在受到低温、干旱和盐渍等逆境胁迫时，下部叶片提前衰老死亡，一部分花和幼果脱落，植物超敏细胞死亡程序自我调节的反应与适应，通过部分器官组织、细胞的死亡去保全整个植株的生存。

总之，有了上述四种防御机制的协同作用，植物就可以应对抗病虫草害和逆境胁迫。

(未完待续)

文章内容来自

内容简介

《次生代谢在生态农业中的应用/国家星火计划培训丛书》从植物生理学的角度讨论农业生产，主要介绍植物的次生代谢的理论和研究进展，并将其应用在生态农业上。

本书通过将植物次生代谢的科学理论与现代生态农业中农作物优质高效栽培管理的实践相结合，以期解决目前农作物生产中与“面源污染”和农产品“品质与安全”相关的一些问题，不失为非常有益的探索。希望本书在进行生态农业、推动农业绿色发展的工作中发挥积极影响和作用。

——中国农业大学教授、中国科学院院士、中国植物学会理事长武维华著序言

书名《次生代谢在生态农业中的应用》作者刘立新，梁鸣早出版信息出版社：中国农业大学出版社