植物的抗旱机能研究

　　抗逆性是植物在进化过程中逐渐形成的生理机能。干旱是植物生长过程中最常见的逆境，面对这种逆境，植物会产生一系列的生理反应，去主动适应干旱环境。那么植物面对干旱时，植物体内的信息系统和植物体各部分会做出哪些反应呢？它将是科研人员研究抗旱诱导剂的依据。

　　为了说明植物本身抗旱的生理机能，首先了解植物干旱是怎样发生的植物的干旱主要是大气干旱和土壤干旱引起的。大气干旱是由于高温、强光、大气相对湿度过低，导致植物蒸腾强烈，失水量大于根系的吸水量，造成植物体内严重水分亏缺。土壤干旱是指土壤中可利用的水缺乏，使植物根系吸水困难，造成植物体内水分亏缺。在我国北方地区常有发生。

　　面对这些干旱逆境，一些耐旱的植物自身具有一些特殊的方式来抵御干旱，如：旱地作物根系越来越发达，提高了吸收水分的能力；还可以通过调节自身组织，减少水分的蒸腾，也可以提高抗旱能力。由此可见植物抗旱性是一个非常复杂的性状，不但是多基因控制的，而且是通过多个途径来实现的。植物抗旱性的研究还在继续深入，本节目将只介绍其中主要的研究成果。

　　首先我们从植物的一块叶片看起：在植物叶面分布着大量的气孔，就像人的皮肤表面有大量的毛孔一样。在电子显微镜下，我们可以清楚的看到叶片表面气孔的分布，它分布在叶片的上下表面，并且可以张开和闭合。这些气孔是叶片与外界进行物质交换的主要通道，因此对蒸腾、光合、呼吸有重要的调控作用。不同植物表皮的气孔间距和孔径不同，植物体内水分的蒸腾主要是由植物叶面的气孔来完成的。当气孔开的大时，蒸腾的速率就快，气孔开的小时，蒸腾的速率就慢。

　　进一步研究发现：植物表面气孔是由两个细胞构成的，这两个细胞被称为保卫细胞，每个气孔被两个保卫细胞包围，保卫细胞的变化就可以造成气孔的开合。保卫细胞可以接受很多因素的调控，例如：光、二氧化碳、空气湿度、激素、水分等，这些因素通过对保卫细胞的调控，达到对植物叶面气孔运动的精细控制。控制了气孔运动，就有效的控制了植物表面水分蒸腾。具体控制过程如图：当保卫细胞中水分子渗出后，细胞内膨压减小，气孔缩小关闭；当大量水分子进入时，细胞内膨压增大，气孔打开。植物表面水分蒸腾就发生相应的变化。由此可见，气孔周围保卫细胞的变化是带动气孔开合的关键。

　　那么保卫细胞内液体的渗入和渗出是怎样控制的呢？深入的研究表明：保卫细胞内物质的渗入和渗出可以由植物体内的一种激素控制。这种植物激素叫脱落酸。下面将详细介绍脱落酸在植物面临干旱时，它是怎样控制植物表面气孔的开合状态的。

　　当干旱逆境发生时，植物的根尖首先感受到干旱状态，并在根部合成脱落酸。脱落酸是一种植物激素，在干旱情况发生时，它在植物体内充当了干旱信息的载体，也被称为信使，于是干旱信息由脱落酸携带从根部传递到地上部。此时植物体内脱落酸的含量提高几十倍，到达地上部的脱落酸作用于叶片气孔保卫细胞。因为它是一种植物激素，具有明显的激素效果，它可以促使保卫细胞内钾离子外流，水分子也跟着外流，最终导致保卫细胞失水，细胞内膨压降低，气孔关闭，减少水分蒸腾，保持体内的水分平衡，这样就可以使植物保持较强的抗旱能力。因为脱落酸等物质具有提高植物抗旱能力的功效，所以常把这种激素类物质称为抗逆激素。

　　从以上介绍中，我们了解了植物在逆境的刺激下，通过自身生理代谢来完成适应性调控，提高植物的适应性和抗逆水平，说明植物的抗逆潜能可被外界因素所诱发。实际上这种外界因素是多种多样的，不同的外界因素都可以变成不同的植物体内信息，面对环境信息，植物体内要做出非常复杂的生理反应，前面介绍的脱落酸反应只是其中一个典型。但是植物的这种适应是被动接受的，而且大部分的逆境刺激，对植物都会造成不同程度的伤害，因而对植物的生长发育是不利的。同时由于作物长期人工栽培，本身所具有的抗逆性降低。在旱地作物抗旱实践中，也有通过人工合成脱落酸等抗旱激素的办法，在作物遇到旱情时喷施，增强作物的抗旱能力。但人工合成激素成本比较高，用量也不好控制。如何提高作物自身合成脱落酸等抗逆激素的水平，从而增强作物抗旱能力，是研究开发抗旱诱导剂的主要目的。

　　经过长期实验，科研人员发现某些微生物大分子物质可以诱导植物的抗逆性提高，尤其在植物抗病研究中得到广泛证实。科研人员发现它的作用在于变植物的被动适应、为主动诱导调控，主动诱导激活植物的抗逆潜能，从而提高植物的抗逆性，就如同在植物体内种“牛痘”和打防疫针一样。这种从微生物中筛选提取的一类具有生理活性的物质，可由植物种子、根、茎、叶的表面吸收，进入植物体内，诱导植物抗逆激素水平的提高，调节植物体内抗逆激素的灵敏度，在干旱来临时因为作物体内脱落酸等抗逆激素更灵敏，植物抗旱能力得到提高。这种就是微生物抗旱诱导剂的作用机理。