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壳寡糖提高植物抗低温的机制

发布时间:2019-04-26 11:42

低温冻害是农业生产中主要的自然灾害之一,包括低温连阴雨、低温冷害、霜冻和寒潮等,多发生在春秋季节。严重影响作物正常的生长发育和经济产量。低温冻害会使植物体内产生大量的自由基,使脂质过氧化,质膜结构受到破坏,造成光合作用效率降低,能量产生和物质合成受阻,同时为了维持正常的代谢活动,植物的呼吸作用增强,能量消耗增加,会严重抑制植物的正常生长发育,甚至导致植株死亡。

丙二醛(MDA)是膜脂过氧化的产物,它的积累会加剧膜脂过氧化,其含量多少可代表细胞膜损伤程度的大小。超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)是植物体内的重要保护酶,SOD催化超氧基发生歧化反应,生成H2O2和O2,而CAT可清除H2O2,它们可降低低温导致的自由基积累,减少MDA的积累,对细胞膜起保护作用。因此在低温胁迫条件下,减少膜内保护酶活性下降程度、维持膜系统的稳定性能可有效地提高植物的抗冷性。壳寡糖能提高冷害植物幼苗的SOD、CAT、POD活性,降低了MDA含量;使叶片相对电导率增幅减小,使细胞电解质渗漏率维持在较低水平,维持了膜的稳定性。

脯氨酸和糖含量的增加可以减弱低温对植物组织液的冷滞效应,保证植物细胞中溶质的流动性。同时脯氨酸合成过程中产生的NADPH及还原糖可以为细胞提供还原力,降低低温下产生的氧化自由基的损伤,并对维持低温胁迫下光合作用的稳定起到重要作用。壳寡糖使植物体内的渗透调节物质可溶性糖和脯氨酸含量显著增加,降低了细胞渗透势,提高了细胞保水力,这为减少后续到来的低温胁迫所造成的损伤提供了预保护作用。壳寡糖还可缓解低温下植物组织叶绿素含量的降低,保护低温下植物光合作用,进而维持植株物质代谢的效应。

总结

壳聚糖及其衍生物提高植物的抗低温能力主要表现在以下几个方面。

①促进抗渗透物质的合成。

②提高光合作用强度,促进植物生长。

③促进自由基清除剂的合成,提高植物抗氧化酶的活性,增强清除自由基的能力,保护膜系统。

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