干旱对植物体的危害及一氧化氮在干旱胁迫中的作用和研究进展

吴寒

一氧化氮是植物体内一种重要的信号分子，在植物的生长、发育及抵抗逆境的生理过程中发挥着极其重要的作用。近年来，诸多研究表明一氧化氮在植物体内具有双重作用，较低的一氧化氮浓度可以有效的促进植物的生长发育，并且在一定程度上可以提高植物的抗逆性，但是较高浓度的一氧化氮则对植物有一定的毒害作用。本文下面，主要从干旱胁迫对植物的危害，植物细胞中一氧化氮在干旱胁迫中对植物体的作用等方面的内容进行概述。

1. 一氧化氮对干旱胁迫下的植物的作用

植物整个生长发育过程中收到诸多因素的影响，如低温、高温、干旱、水涝、盐碱、病虫及环境污染，都会对植物造成一定程度的伤害。目前干旱成为危害植物正常生长的主要因素之一。当植物收到干旱胁迫时，细胞的紧张度下降、叶片下垂，极度干旱时会造成植物细胞严重缺水，细胞体内各个生理生化反应发生紊乱，严重时会导致植物死亡，大大降低多种粮食作物的产量。我国作为农业大国，粮食作物的降低对我国的经济及人们的生活有着巨大的影响。在我国约有一半的土地处于半干旱或者干旱地带，这严重影响了粮食作物的正常生长，阻碍了我国农业生产发展。关于提高植物的抗旱性，减少干旱所带来的危害成为目前研究的热点。诸多研究表明一氧化氮在一定浓度范围内对处于干旱胁迫下的植物有一定的缓解作用。

一氧化氮作为植物体内一种重要的信号分子，近年来得到科学家的密切关注。一氧化氮为一种简单的气体分子，可以在植物体内自由扩散，其作为信号分子参与植物细胞内一系列生理生化反应，进而调控植物的生长发育，在提高植物的抗逆性方面起着一定的积极作用。本文从干旱对植物造成的危害及一氧化氮在提高植物体的抗旱性等方面进行概述。

2.干旱对植物体的危害

2.1损伤细胞膜结构

细胞膜在维持细胞正常生命活动中有着重要作用。细胞膜被破坏，细胞内的生理生化反应会发生严重的紊乱。植物处于极度干旱的环境下会导致细胞脱水，从而细胞膜的有序结构被打乱。植物细胞严重缺水时，会导致细胞发生质壁分离、原生质体，这在一定程度上就对细胞膜的结构造成损害，从而影响细胞膜的功能。研究表明在细胞严重失水时，细胞膜的通透性增加，营养物质流出细胞，更多的有害物质进入细胞，严重影响细胞正常的生命活动。

2.2光合速率下降

干旱会导致植物细胞光合速率降低，减慢植物体的生长。细胞在缺水的状态下引起气孔关闭，二氧化碳浓度降低，光合作用减弱。处于干旱下的植物，细胞中叶绿体也会有一定程度的损害，与光合作用相关的酶的结构与功能发生改变，活性降低，光合作用减弱。光合速率下降，有机物合成减少，作物产量降低。

2.3阻碍生长，产量降低

干旱环境下，植物生长缓慢，身材矮小，易受病虫侵害。植物在水分胁迫下，体内生理生化反应速率降低，合成生物大分子速度减慢，阻碍细胞分裂分化，植物生长缓慢或者停止生长。长时间处于干旱环境的粮食作物，植株矮小，叶片萎缩，叶片光和面积减小，不利于有机物质的积累，产量下降。

2.4体内正常代谢过程发生紊乱

水是细胞内的良好溶剂，参与各种生理生化反应，缺水状态下，细胞内的代谢过程不能得以正常的进行，生命活动发生紊亂。植物在缺水的状态下，呼吸作用异常，氧化磷酸化解偶联，大量消耗营养物质。干旱也会打破植物体内的激素平衡，脱落酸含量增加，而细胞分裂素的合成受到抑制。处于干旱胁迫下的植物体内蛋白质加速分解，而合成大量减少，从而加速植株的死亡。由于植物体内的蛋白质大量分解，会导致脯氨酸的含量增加，实验过程中可以通过测定脯氨酸的含量来观察植物受干旱胁迫的程度。

3.一氧化氮在干旱胁迫中的作用

一氧化氮作为一种信号分子，身为气体分子可以在细胞体内扩散，通过信号转导途径调节植物的生长发育。一氧化氮本身具有抗氧化功能，可以减少干旱胁迫中超氧阴离子对植株本身的氧化伤害。一氧化氮还可以提高植物体内抗氧化酶的活性，从而降低氧化损伤。对小麦进行不同时间的干旱胁迫处理，通过观察小麦根中一氧化氮的含量变化，发现在一定处理的时间范围内，随着干旱胁迫处理时间越长，一氧化氮的含量逐渐升高。有研究表明，低浓度外源 NO 可以增强叶片的光合作用，MDA含量降低，减缓干旱胁迫对翅果油树的伤害，增强了抗干旱能力。一氧化氮还可以调控抗旱基因的表达，从而增强植物的抗逆性。

展望：目前，粮食作物的产量与我国的经济发展及人们生活水平的提高息息相关，提高植物的抗逆性成为研究的一个热点。我国是一个旱灾频发、灾情严重的国家，由于水分不足造成的作物减产， 在所有不良因素所导致的产量降低占绝大部分，一氧化氮抗旱机制为解决这一问题提供了良好的研究方向。但是目前对于一氧化氮对于植物作用的研究还是有一定限度的，在信号转导方面还有诸多的问题，需要进一步的探究。

（作者单位：45300河南师范大学）