植物对逆境的生理适应和伤害
生理-植物的逆境生理整理
生理-植物的逆境生理整理●逆境和抗逆性●逆境●对植物生存与生长不利的环境因子称为逆境，亦称为环境胁迫或胁迫。
●逆境可分为生物逆境和非生物逆境。
●抗逆性●植物对逆境的抵抗和忍耐能力●植物对逆境的适应方式●避逆性●指植物对不良环境在时间上或空间上躲避，在相对适宜的环境中完成其生活如沙漠中的植物在雨季生长，阴生植物在林下生长。
●御逆性●指植物通过特定的形态结构使其具有一定的防御环境胁迫的能力，在逆境下各种生理过程仍保持正常状态。
例如根系发达、时片小及输导系统发达等具有防御植物脱水的作用。
●耐逆性●指植物通过代谢反应来阻止或降低由逆境造成的损伤，使其度过不良环境的影响。
例如植物遭受干旱或低温时，细胞内的渗透物质增加，以保证细胞不失水。
●植物对逆境生理适应●驯化：可遗传改变——基因决定抗逆●适应：不可遗传改变——锻炼提高抗逆●植物响应逆境的生理及分子机制●通过调节自身的生长发育使其适应外界环境的变化;●积累保护性物质、膜组分和结构发生改变;●进行渗透调节;●渗透调节是植物的一种适应渗透胁迫的生理生化机制通过主动增加细胞内溶质，降低渗透势以促进细胞吸水从而维持细胞膨压。
参与细胞渗透调节的物质主要有两大类，一类是细胞从外界吸收的无机离子，包括K+、Cl-、 Na+等，主要贮存于液泡中；另一类是细胞内合成的有机物质，主要有可溶性糖、可溶性蛋白、脯氨酸、甜菜碱以及其他物质(包括甘油、山梨醇、甘露醇等有机物质)，这些物质存在于细胞质中。
●脯氨酸在抗逆中有两个作用:●(1)作为渗透调节物质，能够保持原生质与环境的渗透平衡。
它可与胞内一些化合物形成聚合物，类似亲水胶体，以防止水分散失。
●(2)保持膜结构的完整性。
脯氨酸与蛋白质相互作用能增加蛋白质的可溶性和减少可溶性蛋白的沉淀，增强蛋白质的水合作用。
●增强活性氧清除能力;●活性氧是化学性质活泼、氧化能力极强的含氧自由基及行生的含氧物质的总称。
自由基是指含有不配对电子的原子、分子或离子。
植物对环境逆境的适应能力
植物对环境逆境的适应能力在自然界中，植物是最早与各种环境逆境进行抗争和适应的生物之一。
植物的适应能力令人叹为观止，不论是寒冷的北极还是炎热的沙漠，植物都能找到适应环境的方法。
本文将探讨植物对环境逆境的适应能力，以及其背后的机制。
Ⅰ. 耐寒1. 抗冻蛋白的合成：寒冷的环境会对植物的生长和发育造成严重的影响。
为了应对低温冻害，一些植物会在寒冷季节合成抗冻蛋白，以保护细胞免受冻害。
2. 落叶：一些植物在冬季会主动脱落叶子，降低水分蒸发并减少关键组织的受伤风险。
当环境温度回升时，它们会重新生长新的叶片。
Ⅱ. 耐旱1. 降低蒸腾速率：植物叶片中的气孔是水分蒸腾（失去水分）的主要通道。
为了保持水分平衡，一些植物能够关闭气孔或调整气孔大小，降低蒸腾速率，减少水分的丢失。
2. 增强水分吸收能力：一些植物的根系能够深入土壤中寻找潜在的水源，以增加水分的吸收。
此外，它们的根系还能通过分泌黏胶物质来增加土壤与根系之间的接触面积，促进水分的吸收。
Ⅲ. 耐盐1. 分泌盐腺：盐湖地区的某些植物，如海滩蒿等，具有特殊的腺体，能够分泌过多的盐分，减少盐分在植物体内的积累，以维持细胞的正常功能。
2. 超滤作用：一些植物通过根系的超滤作用来排除多余的盐分。
这种机制通过调节根系细胞的渗透调节来控制盐分的吸收，并保证细胞内的渗透压不受影响。
Ⅳ. 耐酸碱1. 脱毒酶的活化：酸碱环境中的高浓度毒性离子会对植物的幼苗和根系造成伤害。
为了防止细胞受损，植物会产生一种叫做脱毒酶的特殊蛋白，以中和和稀释毒性物质。
2. pH调节：植物细胞内有机酸和无机盐能够调节细胞内部的pH值。
这种调节机制可以使植物能够适应不同酸碱环境下的生长。
总结：植物对环境逆境的适应能力源于其复杂的调节机制和多样化的适应策略。
不同的植物在不同的环境逆境下可能采用不同的生存策略，但其根本目的都是为了保护自身，提高生命力。
通过了解植物的适应机制，我们可以更好地理解自然界的生态平衡和物种多样性保护，并借鉴植物的适应能力来解决现代人类面临的环境问题。
植物的逆境生存策略
植物作为生物界中最为重要的组成部分之一，一直以来都处于各种逆境的威胁之下。
逆境包括了极端气候、土壤贫瘠、干旱、高盐、高温、低温等等，在这些逆境环境中，植物不仅要面对生长发育的抑制，还要应对各种有害因子的攻击，因此植物在逆境中的生存策略非常关键。
一种逆境生存策略是植物的生理适应能力。
植物可以对逆境环境做出一系列的生理调节，以适应极端条件下的生长。
例如，面对干旱逆境，植物会通过调控水分平衡来减少蒸腾损失。
植物会收缩气孔，减少气体交换并降低水分蒸发速率，同时增加根系与土壤的接触面积，增强吸收水分的能力。
还有一些植物通过调整叶片的形态，如增加叶片厚度、减少叶片面积等，来减少水分流失的程度。
另一种逆境生存策略是植物的遗传适应能力。
植物在长期的进化过程中，逐渐积累了许多适应逆境的遗传变异。
这些遗传变异可以改变植物的生理、形态和生理特征，从而增强植物对逆境的抵抗能力。
举个例子，有些植物在高盐环境下可以产生大量的抗盐蛋白，这些蛋白能够调节植物体内的离子平衡，防止离子毒害的发生。
同时，植物还可以通过改变根系结构，增加根系对水分与养分的吸收能力，从而提高在贫瘠土壤中的生存能力。
此外，植物还可以通过与其他生物的互利共生来增强自身的逆境生存能力。
植物与微生物、真菌、昆虫等生物之间可以建立复杂的交互作用，这些生物可以为植物提供养分、增强植物的抵抗力，并帮助植物抵御逆境的威胁。
比如，一些植物的根系中栖息着一些可以固氮的细菌，这些细菌可以为植物提供尤为重要的氮素营养，提高植物在氮限制条件下的生长。
最后，植物还可以通过生长阶段的调节来应对逆境。
在逆境环境下，植物会调整自身的生长节律，以适应局部的环境变化。
例如，一些植物会延长生长期，提高光合作用的能力，以增加对光能的吸收和利用效率。
同时，植物还会通过调整开花时间、种子萌发时间、果实成熟时间等生长参数，来最大限度地利用逆境环境下的有限资源。
总结起来，植物在面对逆境时，可以通过生理适应、遗传适应、生物互利共生以及生长阶段的调节等方式来增强自身的逆境生存能力。
详述植物对逆境胁迫的反应和适应机制
详述植物对逆境胁迫的反应和适应机制
植物对逆境胁迫反应和适应机制
一、植物对逆境胁迫的反应
1、生理反应：给植物带来外界的干扰后，植物的生理功能发生变化，
包括总含水量、光合作用、膜脂质组成等，导致生长受阻；
2、生化反应：当外界胁迫作用于植物，植物将调节自身的生化活性，
进而调节植物细胞的营养物质的积累和组成，促进抗逆免疫活性的形成；
3、遗传反应：当逆境胁迫作用于植物时，植物会诱导特定基因的表达，从而形成抗逆性基因，改变植物对胁迫的反应方式，从而应对逆境。
二、植物适应逆境胁迫的机制
1、浓缩机制：当植物遭受环境胁迫时，植物实体通过减少自身的形态
特征、拮抗酶的活性，抑制水钠离子转运，降低贮藏的汞元素含量等，来适应环境的变化；
2、脱脂机制：在环境胁迫下，植物分泌多种胁迫、抗性脂质，形成一
个专门的反应系统，其通常是棘原体细胞膜脂质和果胶的混合物；
3、逆境信号机制：逆境信号传导贯通了环境胁迫到植物基因应答的生
理过程，即在受到环境胁迫后，线粒体以及其他细胞器中会产生特定
的信号蛋白，导致细胞内信号通路的被激活；
4、营养及水分移动的调节机制：当植物承受外界的逆境胁迫时，将会
激活一系列的营养和水分移动的调节机制，以适应外界的变化，从而维持生理活动的正常状况；
5、气孔及玉米细胞可塑性机制：逆境胁迫可促进植物对气孔导度及玉米细胞结构的调节，进而调节植物对气体交换及光合能力的响应；
6、抗逆性抗氧化酶机制：抗氧化酶具有抗氧化活性，可以抵抗外界环境胁迫所带来的氧自由基反应，令植物的细胞不受损伤，从而抵抗环境的胁迫；
7、其他机制：植物也可以通过酵素抑制、糖代谢调节、分子拼接、染色体、DNA复制和突变等机制，应对环境的不利胁迫。
植物逆境生理学
植物逆境生理学植物逆境生理学是研究植物在环境逆境下的生理响应和适应机制的学科。
逆境是指植物在生长和发育过程中遭受的各种不良外界因素，如高温、低温、干旱、盐碱、酸碱、重金属等。
逆境对植物的生长和产量产生极大的影响，因此研究植物逆境生理学对于提高农作物的逆境抗性和生产能力具有重要意义。
1. 逆境对植物生理的影响逆境条件下，植物会产生一系列的生理变化。
首先，植物会启动一系列的防御机制，如合成特定的抗氧化物质、活性氧清除酶等，来抵抗逆境中产生的活性氧物质对细胞的损伤。
其次，植物会调节自身的生长和发育进程，以适应逆境环境。
例如，在干旱条件下，植物会降低水分蒸腾速率，减少水分的损失。
另外，植物还会调节离子平衡和渗透调节，以维持细胞内外的稳定环境。
2. 植物逆境胁迫信号传导逆境胁迫会激活植物内部的逆境信号传导途径，从而引起相应的生理反应。
逆境信号传导主要通过植物激素、钙离子和二氧化碳浓度等多个信号分子参与。
例如，在高盐胁迫条件下，植物会产生较高的烟酸腺嘌呤二核苷酸（NADPH）浓度，从而降低植物内部的氧化胁迫。
另外，植物还会通过激活多种激素信号传导途径来调节逆境胁迫反应，如乙烯、脱落酸等。
3. 逆境胁迫对植物基因表达的影响逆境胁迫可以引起植物基因表达谱的改变，进而导致植物发生一系列的生理变化。
以高温胁迫为例，研究发现许多与热休克蛋白、膜稳定性和脯氨酸等相关的基因表达受到调控，从而增加植物对高温的适应能力。
另外，逆境胁迫还可以引起DNA甲基化和组蛋白修饰等表观遗传调控机制的改变，从而调节基因的表达。
4. 植物逆境生理研究的应用植物逆境生理研究对于农作物育种和生产具有重要的应用价值。
通过研究逆境胁迫下植物的适应机制，可以筛选出逆境抗性较强的品种，并通过遗传改良和基因工程等手段培育具有高逆境抗性的农作物品种。
此外，逆境生理研究还可以为农业生产提供科学合理的农艺措施，以减少逆境对农作物产量和品质的不利影响。
总结起来，植物逆境生理学的研究对于揭示植物在逆境环境中的生理适应机制具有重要意义，同时也为农业生产提供了科学依据和技术支持。
植物对生物逆境的响应和适应机制
植物对生物逆境的响应和适应机制植物在自然环境中受到各种生物逆境的威胁，如干旱、高温、寒冷、盐碱、毒素、病原菌、虫害等。
为了适应这些逆境环境，植物不断进化和发展出多种响应和适应机制，以保证其生存和繁衍的成功。
响应机制植物的生存不仅取决于其生长环境，而且取决于植物对环境的响应能力。
植物对逆境的响应机制主要包括以下几个方面：1. 生长调控植物在面对不同的逆境时，通过改变自身生长状态来适应环境。
例如，对于干旱等逆境，植物会减缓生长速度、缩小叶片面积、增加根系生长、调整生长节律等。
这些反应旨在减轻植物对水分和养分的需求，达到舒缓逆境的目的。
2. 信号传递植物对于逆境刺激会产生一系列的信号转导过程，以及反应适应机制。
其中，植物内源性激素对逆境刺激的响应具有重要作用。
例如，植物会增加ABA的合成，促进茎秆和根系的延长，增大叶片的气孔密度、迅速积累抗氧化剂来适应干旱等环境。
3. 选择适应性基因的表达在面对逆境时，植物的基因表达会发生变化，使其在更加逆境的环境中获得更高的繁殖成功率。
例如，植物会调节抗氧化剂、载体蛋白质、转录因子等基因的表达，进而应对干旱、盐碱等逆境的挑战。
适应机制适应机制在植物长期进化的过程中形成，通过对环境变化的适应来保证植物的生存和繁衍。
植物的适应机制，主要有以下几个方面：1. 长根适应长根是植物适应干旱、盐碱等逆境环境的一种典型适应方式。
长根可以帮助植物进一步深入地获取水分和养分，从而提高其生存能力。
2. 压抑生长适应在逆境环境中，植物的生长会被抑制。
这时，植物会减缓生长速度，以达到适应环境的目的。
这种压抑生长适应机制可以让植物更容易调整其生长状态来适应不同的环境。
3. 快速繁殖适应在极端环境下，植物会选择快速繁殖而不是长期生存。
例如，早熟现象可以使得植物在较短的生命周期内完成生殖，并产生尽可能多的后代，从而完成了物种的繁衍。
结语：总的来说，植物对生物逆境的响应和适应机制多种多样，其中生长调控、信号传递和选择适应性基因的表达三种响应机制，以及长根适应、压抑生长适应和快速繁殖适应等三种适应机制是植物应对逆境的重要手段。
植物的逆境适应机制
植物的逆境适应机制逆境是指植物生长发育时遭受到环境不良因素的影响，如高温、低温、干旱、盐碱等。
逆境条件下，植物需要迅速调整其生理、生化和形态结构，以适应环境的变化，保证其生存与繁衍。
植物的逆境适应机制主要包括抗氧化应答、胁迫蛋白的表达、调节物质的合成和积累、根系结构的调整等方面。
一、抗氧化应答逆境时，植物体内产生过多的活性氧自由基，对细胞膜、蛋白质和核酸等产生损伤。
植物通过一系列抗氧化反应来清除过氧化物和自由基，减轻逆境对植物的伤害。
例如，植物会合成抗氧化酶如超氧化物歧化酶、过氧化物酶和抗坏血酸过氧化酶等，来中和和清除活性氧自由基。
此外，植物还会合成一些低分子量的抗氧化物质如谷胱甘肽和类胡萝卜素等，以增强其对氧化胁迫的抵抗能力。
二、胁迫蛋白的表达逆境条件下，植物会产生一系列胁迫蛋白，它们能够参与到抗逆过程中，保护细胞的正常功能。
比如，热激蛋白能够保护蛋白质不发生异常折叠和聚集，维持良好的细胞内环境。
而且，热激蛋白可以作为分子伴侣，帮助其他蛋白质正确折叠和组装。
此外，还有胁迫相关蛋白、防御酶和胁迫相关转录因子等，它们的表达调控能够提高植物的耐受力，维持细胞内稳态。
三、调节物质的合成和积累植物在逆境条件下会合成一些特定的物质，以适应环境的变化。
比如，当植物遭受干旱胁迫时，会合成脯氨酸作为干旱胁迫的信号分子，进而激活一系列的逆境反应。
此外，植物还会合成类黄酮、脂肪酸和无机盐等，以增加细胞膜的稳定性和抗寒性。
这些调节物质的产生和积累有助于植物在逆境环境下维持生命活动。
四、根系结构的调整植物根系结构的调整是植物在逆境环境下的一种适应机制。
当植物遭受干旱胁迫时，根系会向更深的土层生长，以寻找更深层土壤中的水分和养分。
此外，植物的根系还会产生更多的毛细根和侧根，以增加根系的吸收面积。
这些调整使植物能够更好地适应干旱或贫瘠的土壤环境。
综上所述，植物的逆境适应机制是植物在面对环境不良因素时的一种生存策略。
通过抗氧化应答、胁迫蛋白的表达、调节物质的合成和积累、根系结构的调整等方式，植物能够迅速适应逆境环境，保证其生存与繁衍。
第十三章 逆境生理
三、植物对逆境的适应 (一)形态结构变化
根系发达，叶小——干旱条件； 扩大根部通气组织——水淹环境； 进入休眠——迎接冬季的来临。
（二）细胞变化
1、逆境感受 3、基因表达 5、酶活性增强 2、信号转导 4、蛋白质的合成
逆境下植物代谢所形成的逆境适应物：
（一）胁迫蛋白 胁迫蛋白：在逆境条件下，植物关闭一些正
4．活性氧的清除 （1）保护E体系 A、 超氧化物歧化酶（SOD） 2O2 －·+ 2H+
SOD
H2O2 + O2
线粒体内膜呼吸链是植物体内产 生超氧阴离子自由基的重要来源。
抗逆性强的植物在逆境下SOD活 性降低幅度小或保持相对稳定，避免 或减轻了活性氧引起的伤害。
B、过氧化物E（POD） H2O2使卡尔文循环中的酶失活。高等 植物叶绿体内H2O2的清除是由具有较高活 性的抗坏血酸过氧化物E（Asb-POD）经 抗坏血酸循环分解来完成的。
HO自由基主要来自Haber—wiss反应和Fenton反应。
Haber—wiss反应： Fe3+—螯合剂 H2O2+O2Fenton反应： H2O2+Fe2+ H2O2光解： H2O2 光 HO•+OHHO•+OH-+Fe3+ HO•+OH-+1O2+Fe2+
（3）H2O2主要是通过酶促反应产生的。
三、植物对逆境的适应
抗逆性:指对不良环境的适应性和抵抗力，简称抗 性。
植物对逆境的适应与抵抗方式主要有： 避性（escape ） ，即植物的整个生长发育过程 不与逆境相遇，逃避逆境危害。
耐性（tolerance ），即植物可通过代谢反应阻 止、降低或修复由逆境造成的损伤，使其在逆境 下仍保持正常的生理活动。
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第九章
植物对逆境的生理适应与伤害 资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
冻害（freezing injury) ：指冰点以下的低温使植物组织内 结冰引起的伤害 。
（1）胞间结冰伤害
a 原生质脱水 由于胞间结冰降低了细胞间隙的水势，使 细胞内的水分向胞间移动，随着低温的持续，原生质会发生严 重脱水，造成蛋白质变性和原生质不可逆凝固变性。
（2）化学诱导
脱落酸、细胞分裂素、2，4-D、油菜素内酯等均能提高 植物的抗冷性。
如沙漠中的植物在雨季快速生长，通过生育期的调整来 避开不良气候对它的影响；或者通过特殊的形态结构，如仙 人掌的肉质茎贮存大量水分，一些植物叶表面覆盖茸毛、蜡 质；强光下叶片卷缩等避免干旱的伤害。
耐逆性（stress tolerance)指植物在不良环境中，通过代 谢的变化来阻止、降低甚至修复逆境造成的损伤，从而保证 正常的生理活动。
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9.1 逆境的种类与植物的抗逆性
9.1.1 逆境的定义及其种类
逆境（stress）指对植物生长和生存不利的各种环境因素的总称，又 称为胁迫。
植物的抗逆性（stress resistance)，简称抗性：植物在长期的系统发 育中逐渐形成了对逆境的适应和抵抗能力。。
生物因素：病虫害、杂草等 逆境的种类
理化因素：温度、水分、辐射、化学因素、天气等
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9.1.2 植物抵抗逆境的方式
避逆性（stress avoidance) 指植物通过各种方式在时间或 空间上避开逆境的影响。
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9.2.3 冷害的机理 冷害对植物的伤害分为两步： （1）膜相改变（由液晶相转变为凝胶相）； （2）由于膜损坏而引起代谢紊乱，严重时导致死亡。 。 一般，膜脂中不饱和脂肪酸所占比列增大，则抗冷性愈强。 膜脂中不饱和脂肪酸的相变温度顺序：磷脂酰甘油（PG）
（2） 胞内结冰伤害 不可逆地破坏生物膜、细胞器和衬质结构。
9.2.2 冷害引起的生理生化变化 （1） 光合作用减弱 低温使叶绿素生物合成受阻、光合酶活性低，光合速率下
降。 （2） 呼吸代谢失调 冷害使植物的呼吸速率先升高后降低。 较长时间的低温，引起氧化磷酸化解偶联；还会累积大量
乙醛、乙醇等有毒物质。
能降低细胞液的冰点，缓冲细胞质的过度脱水。
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9.2.5 提高植物抗寒性的途径
（1）低温锻炼
如春季采用温室、温床育苗，在露天移栽前，必须先降 低室温或床温至10℃左右，保持1～2d，移入大田后即可抗 3～5℃的低温。
（2） 呼吸减弱 、抗逆性增强
凡是代谢强度弱的植物，其抗逆性强。
（3） 脱落酸含量增高，生长停止，进入休眠
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（4） 保护物质累积
在温度下降过程中，一些大分子物质趋向于水解，使细胞内可溶 性糖（如葡萄糖、蔗糖等）含量增加。
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（3） 细胞膜系统受损 、物质代谢失调
冷害使细胞膜透性增加，细胞内可溶性物质大量外渗，引发 植物代谢失调。
（4） 根系吸收能力下降
低温影响根系的生命活动，根生长减慢，吸收面积减少，细 胞原生质黏性增加，流动性减慢，呼吸减弱，能量供应不足，使 植物体内矿质元素的吸收与分配受到限制，同时失水大于吸水， 水分平衡遭到破坏，导致植株萎蔫、干枯。
（1）直接伤害 即植物受低温影响几小时，最多在一 天之内即出现伤斑及坏死。如禾本科植物遇冷害后很快出 现芽枯、顶枯等现象 。
（2）间接伤害 即植物在受低温危害后，植株形态并 无异常表现，至少在几天之后才出现组织柔软、萎蔫 。
即低温引起代谢失常、生物化学的缓慢变化而造成的 细胞伤害。
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b 机械损伤 随着低温的持续，胞间的冰晶不断增大， 当其体积大于细胞间隙空间时会对周围的细胞产生机械性的损 伤。
c 融冰伤害 当温度骤然回升时，冰晶迅速融化，细胞 壁迅速吸水恢复原状，而原生质会因为来不及吸水膨胀，可能 被撕裂损伤。
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可溶性糖是植物抵御低温的重要保护性物质，能降低冰点，提高 原生质保护能力，保护蛋白质胶体不致遇冷变性凝聚。
脂肪也是保护物质之一，主要集中在细胞质表层，使水分不易透 过，代谢降低，细胞内不易结冰，亦能防止过度脱水。
（5） 低温诱导蛋白形成
冷调节蛋白（cold regulated protein ,CORP) ：经低温诱导后重 新合成的、增强植物抗冻性的蛋白质。
>磷脂酰乙醇氨（PE）>磷脂酰胆碱（PC）（PG主要存在于类 囊体膜）
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9.2.4 低温下植物的适应性变化
植物在冬季来临之前，随着气温的逐渐降低，体内发生 一系列适应低温的生理生化变化，抗寒力逐渐增强的过程， 称为抗寒锻炼（cold hardening)或低温驯化(cold acclimation)。 （1） 含水量降低 ，束缚水/自由水的比值增加
如有些北方针叶树种在冬季可以忍受-70℃～-40℃的低温； 而某些温泉细菌能在70℃~80℃,甚至沸水中存活。
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9.2 冷害生理与冻害生理
9.2.1 冷害与冻害的概念
冷害（chilling injury):指0℃以上低温对植物所造成的 危害 。