植物抗寒性的生理生态学机制研究进展

综述植物在冷驯化过程中发生的一系列生理生化变化。环境对植物抗寒性的影响主要与光诱导、温湿度以及气候的变化有关。植物表面形成冰层会引起植物的无氧呼吸,导致植物受害;光抑制诱导活性氧的产生,从而导致植物光合系统的退化,抗寒能力下降,而短日照诱导植物休眠,有利于植物抗寒。光敏色素则被认为是启动冷驯化的光受体;植物通过冷驯化增加碳水化合物的积累及病原体相关蛋白的合成,以增强对低温病原体的抵抗能力;气候的变化使植物遭受了更大的冷伤害风险。微管最初遇冷时部分的解体可以有效诱导植物抗寒性;抗氧化酶活性增强,植物体内糖、脯氨酸、多胺等内含物含量上升。植物休眠状态中的生理变化(种子的休眠、芽的休眠)与ABA敏感性的差异有关。对植物抗寒性分子机制的研究表明:COR基因的表达对于植物抗寒性和冷驯化是十分关键的;与气候梯度有关的基因梯度的分布说明寒冷地区的树种更为抗寒;多表型性状的数量性状分析,为重要的农艺性状标记辅助选择(MAS)提供基础。对植物抗寒过程中的信号转导进行研究发现,Ca2+是低温下参与调节冷驯化应答机制中信号转导途径的重要的第二信使。未来植物抗寒领域的研究热点为信号转导和基因调节,低温抗性的遗传学和遗传应用及代谢组学,气候变化对于植物抗寒的影响等方面。