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36.5:

对旱涝灾害的反应

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Responses to Drought and Flooding

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水分不足或过剩都会严重 威胁植物 正常情况下 植物吸收的水分 大部分从叶片和植株其它部分蒸发掉 该过程叫做蒸腾作用 干旱胁迫导致植物枯萎 因为蒸腾作用散失的水 超过了从土壤吸收的水 植物应对干旱胁迫的方法是合成脱落酸 释放到叶片中 这种激素 能保持气孔封闭 防止水分 因蒸腾作用散失 在缺水期间 枯萎的草叶 卷曲成管状 减少水分散失 因为能降低叶片与干燥空气的接触面 还有些植物应对干旱的方法是脱落叶片 以保存水分 然而叶片的保水措施 也降低了光合作用 有些植物能对受干旱影响的邻近植物 放出的化学信号做出响应 提前为即将到来的干旱 做好更强力的准备 另一方面 水分过多能导致植物窒息 因为减少了土壤中的空气间隙 因此限制了细胞呼吸作用 所需的氧气 有些植物进化出了结构适应性 因此能生活在非常潮湿的环境 例如 红树有许多品种 都有专门的气生根 叫做 呼吸根 让根得以吸收氧气 在淹水的土壤中 缺乏这种适应性的植物 会缺氧 导致根皮层中的 部分细胞死亡 这个过程能产生气管 为淹没在 水里的根提供氧气 深水稻是一种独特品种 能在洪水期间增加高度 保持叶片 不被上升的水面淹没 被淹没时 水稻植株会积累植物激素 乙烯 使得名为赤霉素的 激素产量增加 赤霉素能刺激植株的垂直生长 农学家必须开发这种抗压力作物 才跟得上在气候变化和 不可预测的天气条件下的需求

36.5:

对旱涝灾害的反应

水在植物的生命周期中起着重要的作用。然而,水不足或过量可能对植物造成不利影响,并构成严重威胁。

在正常情况下,植物所用的水在称为蒸腾的工艺中从叶子和其它部分蒸发。在干旱时期,通过蒸腾蒸发的水远远超过从土壤中吸收的水,导致植物枯萎。植物对干旱胁迫的一般反应是激素脱落酸的合成,该激素可保持气孔闭合并减少蒸腾作用。 此外,植物可能通过脱落叶子来应对极端的缺水。然而,这种方法减少了光合作用,从而阻碍了植物的生长。

微生物缓解植物干旱压力

干旱压力限制了干旱和半干旱地区植物的生长和生产力。然而,植物附近存在的某些微生物可能会释放物理和化学信号,从而在干旱条件下引发与植物防御相关的变化。例如,据报道,土壤细菌多粘类芽孢杆菌(Paenibacillus polymyx)可以诱导拟南芥的耐旱性。这种细菌的最显著作用是在水压力下豆类的生长中观察到的。 豆科植物依靠土壤根瘤菌固氮-但根瘤菌对干旱胁迫极为敏感,导致固氮非常低。然而,掺有多粘类芽孢杆菌(P. polymyx)的土壤导致氮化的固氮增加,并增加了豆类植物的生长。

过量的水对植物来说同样是灾难性的,就像缺水一样。太多的水会减少土壤中的空气空间,从而限制细胞呼吸所需的氧气,从而使植物窒息。某些木本植物物种通过发展肥大生长来应对洪水条件,这种生长在茎基上显示为组织肿胀。这种肥大的生长可能有助于氧气的向下扩散以及厌氧代谢形成的有毒化合物(二氧化碳、甲烷和乙醇)的潜在排放。对洪水压力的其它适应性反应包括冒险根的形成,通过称为气囊细胞的专门细胞增加根孔隙度,以及防止氧气流失的亚化外皮。

Suggested Reading

Basu, Supratim, Venkategowda Ramegowda, Anuj Kumar, and Andy Pereira. "Plant adaptation to drought stress." F1000Research 5 (2016). [Source]