植物抗旱性研究进展

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随着我国城镇化进程的不断加快，

城市水资源日益紧缺，这是一个全球性问题，节水理念受到世界各地、

社会各界的广泛关注。植物的抗旱性研究进展直接关系到水资源的利用与植物栽培方式，是农业生产的重要依据之一。

1植物抗旱的概念和类型

植物体内水分的匮乏，造成植物体内细胞活性和组织结构的损坏而出现水分亏缺的现象，而水分过度亏缺的现象称为干旱（Drought ）。植物对干旱环境的适应和抗御能力叫抗旱性（Drought Resistance ），Levitt 是最早对植物耐旱机制进行研

究的学者，他将植物分为避旱型、

御旱型和耐旱型[1]。避旱性植物主要通过缩短生活史来躲避重度干旱[2]；御旱性植物利

用自身的形态结构和代谢功能来维持良好的水分内环境，

或用庞大的根系来维持正常吸水；耐旱性植物在干旱时可以通

过休眠使自身处于风干状态，但原生质未凝固，

且具有很强的吸水能力，此类植物在干旱胁迫得到缓解时能够恢复正常生

长。在对植物抗旱性的研究过程中，

有学者根据相对含水量比适量供水时饱和含水量低的程度，将干旱胁迫程度分为轻度胁迫、中度胁迫以及重度胁迫[3]。

2干旱对植物的影响

2.1干旱对植物形态的影响

植物在遭受干旱胁迫时，宏观变化主要体现在植物的叶片及根的生长上，干旱程度严重时植株会被迫停止生长。叶片作为植物进行光合作用的主要器官，对外界环境变化较为敏感，在干旱胁迫下，植物叶片的形态和生理方面主要表现为减少水分的

损失和提高水分利用效率[4]。抗旱能力强的植物，

其叶片中栅栏组织占比偏高，海绵组织占比偏低。因为这样的形态指标对干旱环

境的适应性较强[5]。严美玲[6]等在研究花生受到干旱胁迫时，

发现花生茎叶在干旱胁迫过程中生长严重受抑，另有研究表明，植物

对水分最敏感的部分是叶片和茎[7]。冯黎[8]

在对北京部分景天的

抗旱研究中植株叶片失绿、变软、枯黄、萎蔫，株高、

冠幅的生长都受到了抑制。赵慧[9]

在研究小麦的抗旱性时发现抗旱性

强的小麦随着干旱胁迫的加剧根茎变大，皮层增厚，

有很强的贮水能力。郭晋梅[10]在研究羊草的抗旱性时发现在轻度胁迫时植物的根冠比呈上升趋势，表明羊草为了抵御外界的干旱而增加了根部的比重。

2.2干旱对植物生理指标的影响

2.2.1干旱对光合生理的影响叶绿素是植物进行光合作用的细胞器，具有吸收、传递和转化光能的功能。叶绿素的含量影响着植物进行光合作用[11]。李博[12]认为5种玉簪的叶绿素含量都随着干旱胁迫的加重而下降。在干旱胁迫时不同植物叶绿素含量下降的幅度不同，抗旱性强的植物降低幅度小，而叶

绿素含量降低幅度较大的植物抗旱性较弱[13~15]。植物获取有

机物的途径是进行光合作用，所以光合能力的强弱对植物光合作用具有重要的意义。植物进行光合作用过程中吸取光能，将CO 2和H 2O 合成有机物并释放出O 2[16]。事实上植物在进行光合作时会受到很多内外因素影响[17]，其中水分对光合作用的影响是间接的。在植物受到干旱胁迫时，叶片上气孔关闭，植物吸收CO 2含量减少，导致光合作用缓慢[18]。任迎虹[19]对不同品种的桑树进行干旱胁迫，结果表明桑树在干旱胁迫过程中叶片的净光合速率会下降。

2.2.2干旱对植物细胞膜系统与膜脂过氧化的影响细胞膜对维持细胞的微环境和正常代谢起着重要作用。在干旱胁迫下植物细胞膜透性的损伤程度可以通过电导率值来体现[20]。芦建国[21]等在对17种地被植物进行抗旱性研究中表明，干旱胁

迫造成植物材料的相对电导率升高，膜透性升高，叶片相对电

导率与植物的抗旱性呈负相关，植物相对电导率上升幅度越

小，植物的抗旱性越强。丙二醛（MDA ）是植物体内膜脂过氧

化反应的最终分解产物，当植物在衰老或者逆境胁迫时，可诱

发植物组织或器官膜脂质发生过氧化反应，使植物体内丙二醛含量发生变化。周伟伟等[22]在研究干旱胁迫对景天属植物

生理生化特性的影响中发现，在干旱胁迫下，除垂盆草以外其

他植物的丙二醛含量均大幅度增加，

而垂盆草增加幅度较小，因此抵抗力较强。

2.2.3干旱对植物抗氧化酶活性的影响植物体内的自由基可以正常代谢，保证体内良好的代谢平衡[23]。而在干旱胁迫下，

这种代谢平衡被打破，在植物组织中积累了大量活性氧，导致

细胞膜结构和功能受到一定损伤，而增加了细胞膜透性，电解质外渗，而细胞中有抗氧化酶，以超氧化物歧化酶（SOD ）、

过氧化物酶（POD ）、过氧化氢酶（CAT ）和抗坏血酸过氧化物酶

（APX ）为代表的酶类在活性氧的清除过程中起重要作用，

植物在干旱胁迫过程中通过积累抗氧化酶来抵制活性氧带来的伤害[24]。

2.2.4干旱对植物渗透调节物质的影响植物通过可溶性糖、脯氨酸等渗透调节物质从外界吸水来抵御干旱胁迫。陈敏[25]

在对胡杨、柽柳和芦苇3种植物在进行干旱胁迫时，

可溶性糖积累增加提高了植物的抗旱性。吉增宝[26]

等认为刺槐幼苗的

可溶性糖累积与干旱程度、时间有关，也与刺槐的生长季节有

关，植物体内可溶性糖含量的增加是受到干旱胁迫加剧的影响，可溶性糖含量与抗旱性呈正相关，即增加幅度越大抗旱性

越强。J.Ibarra Caballero [27]

等认为脯氨酸含量的增加是逆境胁迫造成的伤害，并不属于植物对逆环境的适应机制。2.3植物的水分利用效率

摘要：本文针对植物抗旱的概念、类型及干旱对植物生理指标的影响等进行了概述，初步分析了植物的水分利用效率，为今后的抗旱植物筛选、应用及生产管理等相关研究提供参考。

关键词：植物；抗旱性；干旱胁迫；

研究进展项目基金：吉林省大学生创新训练项目（No.2017505）；吉林省教育厅“十三五”科学技术项目（No.JJKH20180668KJ ）中图分类号：S688

文献标识码：A

DOI 编号：10.14025/ki.jlny.2019.02.034

陈丽飞*，刘越，李雪萌，李雪滢，赵文斌，徐志瑞，巫宏伟，吴彦霏

（吉林农业大学，

吉林长春130118）植物抗旱性研究进展

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