植物如何对抗漫漫寒冬?多亏了这些“幕后功臣”

2019年10月16日
近日,我国近四分之三地区气温将创下半年来新低,北京、长春、沈阳等地出现飘雪。一波未平一波又起的冷空气,让人感觉刚过完夏天就进入冬天。而据中国天气网消息,从青藏高原到东北一带,气温预报颜色已经“触底”气温图例标尺最深色了!
北方冻得都发黑了
天越来越冷了,当寒冬到来时,到处是冰天雪地。凛冽的寒风使许多树木叶片飘落,不得不裸露着身体迎风站立,还有一些则被园林工人披上了“防冻外衣”,当然也有一部分树木仍然生气盎然。那么,各种植物能够度过严冬,来年继续生长、开花、结果,奥秘在哪里呢?其实,植物抗寒的秘密就藏着“植物激素”里!
植物激素是什么?
植物激素是指一些在植物体内合成,并从产生之处运送到别处,对生长发育产生显著作用的微量有机物,也称为“植物天然激素”或“植物内源性激素”。已知的植物激素有六大类,即生长素、赤霉素、细胞分裂素、脱落酸、乙烯和油菜素甾醇。近来还发现了新的植物激素,如多胺、水杨酸类和茉莉酸等。
植物激素的实质是一些简单的小分子有机化合物,但在植物体内,这些激素所造成的生理效应却复杂而多样。它们有些会影响植物细胞的分裂、伸长、分化,有些会影响植物发芽、开花、结实和脱落等。可以肯定的是,植物激素对植物的生长发育起着十分重要的调控作用。植物激素在植物生长发育的不同时期各自有着其独特的作用,此外不同的植物激素之间还会有互相促进或抑制的效果。
缺少植物激素——生长素的植物(右)会生长异常(图片来源/Wiki)
植物的抗寒妙方
植物内源性激素对植物抗寒力的影响早已被研究证实。下面我们就来了解一下这些植物激素是如何影响抗寒力的吧。
1、脱落酸
此前被研究最多的与抗寒相关的植物激素是脱落酸。一开始,人们普遍认为脱落酸是一种生长抑制物质,并认为脱落酸在果实的发育、成熟,器官的脱落,植物和种子的休眠等过程中都发挥着重要作用。但随着研究的深入,科学家发现脱落酸在植物的逆境反应中也起着重要作用。
脱落酸因可以促使叶片脱落而得名
在寒冷条件下,植物会合成大量的脱落酸,脱落酸可以促进水分从根系向叶片的输送,从而提高细胞膜的通透性,并且关闭气孔以减少水分的损失;还可以促进植物体内的一些渗透调节物质含量的增加,来提高膜的稳定性;脱落酸还会诱导和抗寒能力有关的基因的表达,从而提高植物对寒冷的抵抗能力。一般情况下,抗寒能力较强的植物,脱落酸含量更高。所以,在低温严寒到来前提高植物内源脱落酸含量有利于增强植物的抗寒力。
2、赤霉素
赤霉素是促生长类激素,在植物的生长过程中,赤霉素可以起到促进细胞分裂和茎的伸长、打破休眠、促进雄花分化和提高结实率的作用。科学家们通过在杏树、红豆杉、香梨等多种树种上进行的研究发现,植物抗寒能力的增长与赤霉素含量下降有关。
通常情况下,抗寒能力强大的植物品种的赤霉素含量低于抗寒能力弱的品种。于是进一步研究发现,植物遭遇低温严寒时,脱落酸与赤霉素比值增高,抗寒力也随之提高;低温解除后,脱落酸与赤霉素比值下降,抗寒力也降低。
3、油菜素内酯
油菜素内酯又叫“油菜素类固醇”“芸苔素内酯”,在促进植物体成熟、开花结果和对抗逆境等方面都有重要作用。科学家们已发现油菜素内酯能够在低温时使植物中脯氨酸含量提升、电解质渗出率降低,并可以使植物中的各类酶的活性不断增强,从而使植物具备更加强大的抗寒力。
4、细胞分裂素
细胞分裂素是一类可以促进植物根和芽中的细胞分裂或者细胞质分裂的植物激素。据研究,细胞分裂素还能够有效延缓植物叶片的衰老。科学家们通过对水稻幼苗研究发现,细胞分裂素可以增强生物酶的活性,使植物体内蛋白总量得到提高,进而提升幼苗的抗寒力。
通过该针对水稻幼苗的研究,科学家们发现细胞分裂素可以提升幼苗的抗寒能力
除了以上介绍的几种植物激素,对植物抗寒力具有影响的植物激素还有很多,你知道哪些呢?
来源:知识就是力量公众号