为什么植物可以抗冻（植物的抗冻性）
为什么耐寒植物能度过寒冬？ 冬天天气寒冷，各种植物仍能度过严寒的冬季，来年继续生长、开花、结果。奥秘在哪里呢？ 原来植物在寒冷到来之前，在生理上相应地做出各种适应性反应：如可溶性糖度的提高，就可以提高细胞溶液浓度，使水点降低。还可以缓冲原生质过度脱水，保护原生质胶体不致遇冷凝固。另外糖分子还有巨大的表面活动能力，可以吸附在细胞器的表面之上，减弱它们的生命能力。细胞内糖多，渗透压加大，保留水分多，减少外出结冰。还有的植物通过降低自身含水量，以适应低温条件，安全度过寒冷的冬季。 当初冬温度降到5℃左右，冬小麦的地上生长基本停止，但光合作用仍继续缓慢进行，这时所合成的产物并不转化成淀粉或其他非溶性物质，而是以可溶性糖类（主要是葡萄糖）积存于细胞中。由于冬季麦苗叶绿素形成少，细胞呈中性或微酸性，此时，麦苗颜色开始变红，这才是麦苗抗寒能力强，生长正常的一种标志。 果树花芽也能安全越冬，才能使来年花开满树，结出丰收的果实。这主要靠的是花芽内部含水量的变化。当气温下降时，花芽迅速排出内部的水，使芽内的汁液达到高度浓缩的程度。这种高浓度汁液具有极强的抗冻能力，它在严寒时也不会结冰因此，防止了细胞膜由于冰冻而引起破裂，即使气温下降到零下30℃时，花芽内细胞仍能安然无恙。 为什么有些植物能耐寒 植物耐寒之谜为何这些植物竟具有如此惊人的抗寒能力呢？原来，在呼啸的寒风中，好多植物都有着各自的抗寒本领：寒地的柳树一改亭亭玉立的模样，变得贴地蔓延生长，以抵御寒风的袭击；在北冰洋沙岸上生长的“勿忘我”草，长成紧凑的垫褥状，以保持非常宝贵的热量。但是，进一步的研究告诉人们，耐冻的植物都有休眠的特点，它们主要用“沉睡”的妙法来对付冬寒。春夏植物生长旺盛，养分消耗多于积累，因此这时的的抗冻能力较弱。北方的梨树在零下二十至三十摄氏度能平安过冬，可是春天却挡不住微寒的袭击，就是这个道理。待到秋风骤起之时，情况就截然不同了，随着白昼变短和气温下降，树木的叶子里合成了更多的脱落酸（休眠素），这种植物激素被输送到植物枝梢的尖端和侧芽里后，这些部分的新陈代谢就受到抑制，进入了休眠状态，不再萌芽生长。这时用于呼吸和生长的消耗减少了，养分也就积蓄起来了。一旦冬天低温来临，植物体内的蛋白质和淀粉在酶的作用下，水解成了可溶性的氨基酸和糖类，后者增加了细胞液的浓度，使细胞不易结冰，有利于增加抗寒力。经霜后的青菜、萝卜和甘薯味道变甜，原因就在于此。此外，由于气温渐低，植物根系的生活活动减弱，吸水较慢，而此时茎叶的蒸腾作用却仍较强，这就使植物体内的含水量减少，相应提高了细胞液的浓度，减少了结冰的可能性。 植物耐寒的原因是什么？当严寒到来，许多动物都加厚了它们的“皮袍子”，深居简出，或者干脆钻到温暖的地下深处去“睡觉”的时候，不少植物却依旧精神抖擞地屹然不动，若无其事地伸出它那绿油油的叶子，好像并没有“感觉”到严寒的来临。 难道植物当真“麻木不仁”，对寒冷完全无动于衷吗？不！过度的寒冷一样可以将植物“冻死”。比如，当植物细胞中的水分一旦结成冰晶后，植物的许多生理活动就会无法进行。更要命的是，冰晶会将细胞壁胀破，使植物遭致“杀身之祸”。经过霜冻的青菜、萝卜吃起来不是又甜又软吗？甜是因为它们将一部分淀粉转化成了糖，而软就是细胞组织已被破坏的缘故。 不过要使植物体内的水分结冻，并不太容易。比如娇嫩的白菜，要在-15℃才会结冰，萝卜等可以经受-20℃而不结冰，许多常绿树木，甚至在摄氏零下四五十度还依然不会结冰，秘密何在呢？ 如果说，粗大的树木可以用寒气不易侵入来解释，那么，细小的树枝和树叶、娇嫩的蔬莱何以也不易结冰呢？白菜、萝卜、香薯等遇上寒冷时，会将贮存的部分淀粉转化为糖分，植物体内的水中溶有糖后，水就不易结冰，这也确是事实。但如果我们仔细一算，就知道这并不是植物耐寒的主要理由。要知道，1千克水中溶解180克葡萄糖后，水的结冰温度才会下降1．86℃，即使这些糖溶液浓到像糖浆一样，也只能使结冰温度下降七至八度。可见这其中一定另有缘故。 原来植物体内的水分有两种，一种为普通水，还有一种叫“结合水”。所谓“结合水”，按它的化学组成而言，和普通水并无两样，只是普通水的分子排列比较凌乱，可以到处流动，而结合水的分子却以十分整齐的“队形”排列在植物组织周围，和植物组织亲密地“结合”在一起，不肯轻易分开，因此被叫做结合水。有趣的是，化学家发现结合水的“脾气”和普通水大不相同，比如普通水在100℃沸腾，摄氏零度结冰。冬天，植物体内的普通水减少了，结合水所占的比例就相对增加。由于结合水要在比摄氏零度低得多的温度才结冰，植物当然也就比较耐寒了。 植物的耐寒性是由什么决定的？主要有三种原因： 一、遗传因素，即基因决定的，主要是植物有抗寒基因。 二、环境因素，主要是植物适应了寒冷的环境，进而产生抗寒生理，也可以说是对抗寒的一种进化。 三、自身生理抗寒性调节，在寒冷刺激下，有些抗寒植物可以充分调动 抗寒机理，进而减缓代谢做到抗寒。 定义 植物耐寒性指植物一般能耐零下短时低温影响的特性。 植物抗寒性包括抗冷性（chilling resistance）和抗冻性（freezing resistance）。零上低温对植物的伤害称为冷害(chilling injury),植物对冰点以上低温的适应叫抗冷性。零下低温对植物的伤害称为冻害(freezing injury),植物对冰点以下低温的适应叫抗冻性。 寒害包括冷害和冻害。 |