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1、高温和干旱胁迫下,植物叶片光合系统变化、气孔运动及其调控研究进展辽宁农业科学:~文章编号:???高温和干旱胁迫下,植物叶片光合系统变化、气孑运动及其调控研究进展肖万欣。,王延波,谢甫绨,赵海岩.沈阳农业大学农学院,辽宁沈阳;.辽宁省农业科学院玉米所,辽宁沈阳摘要:全球气候变暖导致灾难性天气发生频率增高,高温和干旱同时发生的几率逐年增加,针对高温和干旱给植物带来的影响,本文从植物叶片光合系统、气孔运动、逆境胁迫信号传导和叶片气孔开闭调控个方面进行详细阐述,从植物生理学和细胞生物学角度,讨论了植物叶片气孔运动规律
2、及应用脱落酸对气孔开闭进行调控的研究进展,为抗旱耐高温型植物新品种选育提供理论基础,为科学、经济、高效调控植物叶片气孔运动,防御短暂和长期性逆境胁迫,保证粮食稳产、高产提供科学依据。关键词:高温;干旱;光合系统;气孔运动;脱落酸中图分类号:文献标识码:干旱是一个世界性的问题,世界干旱半干旱可以明显降低春小麦光合作用和产量”。虽然地区遍及多个国家和地区,总面积约为陆地面干旱和高温经常同时发生,可是这种复合胁积的/,在耕地中,主要依靠自然降水从事农业迫对植物的影响机理还没有被很深入的研究,这生产的旱地占%。世纪末
3、,由于温室气体的样的胁迫将对植物生长、光合作用和营养代谢带大量排放,全球气温升高,和白天相比,地球的来很多的负面影响”引。和单独的干旱胁迫环境温度在夜间将有较大幅度的升高。全球相比,干旱和高温复合胁迫进一步降低了叶片含变暖改变了降雨分布,加剧了世界土壤干旱面水量,破坏了渗透调节和水的关系¨,降低了叶积。片光合速率和植株生长速度。而且,一些研究已经表明,水分缺失可能增加叶片光合对高温干旱和高温胁迫对植物叶片光合系统的抗性?,证明了干旱和高温复合胁迫对植物的的影响影响还需深入研究下去。光合作用是植物最基本的生命活
4、动,是对水干旱和高温能够单独影响植物生长、光合、氧分胁迫最敏感的生理过程之一,植物受到水分胁化防御系统和细胞超微结构,而干旱和高温复合迫后会出现光合速率下降的现象,高温对植胁迫将从一个新的角度改变植物新陈代谢¨。物生长和光合系统的影响已在许多研究中被提目前,水分胁迫如何影响光合电子传递的研究主及“,严重的干旱伴随高温能够抑制植物生长要集中在光合系统Ⅱ上,且机理尚未定和光合速率的提高,降低根部碳的分配¨,论。高温和干旱复合胁迫下,与光合电子传递有影响叶片气孔性状和叶肉细胞超微结构,同时,还提高膜质过氧化程度¨。
5、和关的光能吸收、传递以及电子转换为光化学能的过程受到抑制,对于保护光化学链有着重要的意年发现,夜间升温能够降低株高,提高叶面积和叶片呼吸速率¨。最近研究表明,夜间高温义。叶绿素荧光与光合作用中各个反应过程紧密收稿日期:??基金项目:辽宁省博士启动基金计划和国家科技支撑计划。作者简介:肖万欣一,男,辽宁本溪人,博士,助理研究员,从事植物逆境生理生态与调控研究。?:.。辽宁农业科学相关,任何逆境对光合作用各过程产生的影响都体反映方面的研究数据较少。可通过体内叶绿素荧光诱导动力学变化反映出逆境胁迫信号在植物体内的传
6、导来,因此,叶绿素荧光参数可作为逆境条件下植物植物适应水分胁迫的机理之一就是通过脱落抗逆反应的指标之一。等年研究表酸调控叶片气孔开闭。在水分胁迫下,内明,在干旱和高温胁迫下,肯塔基州牧草冠层光合生浓度增加,经过一系列复杂的信号传导,速率和叶片光化学效率/下降,处理引起保卫细胞缩水,气孔关闭,最终减少了由于蒸不同天数下,和/下降的幅度不同,但和腾作用带来的水分损失’”。调控气孔干旱、高温单独胁迫相比,干旱和高温复合胁迫下反应是依靠剂量实现的过程,可以通过增加内生的和/下降幅度最大,同时,在持续的高浓度,或通过光
7、敏处理来激发保卫细胞对激温胁迫处理中,预先干旱处理的植株保持了相对素的响应来调控气孑运动。植物组织中蔗糖较高的水势、气孔导度和蒸腾速率,并且具有较高的积累也是影响植物不同产量表达进程的信号之的。由于灌溉和降雨不充分,夏季干旱胁一,类似的合成和信号传导路径存在于迫也经常早于高温胁迫发生。一些研究表明,预所有植物中。先干旱处理可以降低植株渗透压,利于气孔开放,植物叶片气孔很少完全开放和关闭,气孔提高叶片光合速率,从而提高植株对胁迫的抗开闭状态依赖于环境信号的强弱,同时也与性。不同基因型有关,因此,在适宜水分条件下
8、,高产植物叶片的气子运动品种的选择必须考虑降低气孔对于的响植物对光周期的反应是通过它们的气孔实现应。最近研究表明,由于的升高,水稻叶的,即根据光合作用吸收的量和蒸腾失水量片气孔导度略微增加,导致蒸腾速率明显上升而来调节气孑开闭大小的。白天,在适宜的水分条对光合速率影响不大。对近年美国玉米产件下,气孔开放获得,吸收最大量,同时,根系量的研究表明,叶片气孔提早关闭将增加产量的从土壤中吸收%的水分也在通过
