浅谈低温胁迫对植物的影响
低温胁迫对玉米幼苗抗冷性的影响
低温胁迫对玉米幼苗抗冷性的影响彭瞰看(东北农业大学生命科学学院黑龙江哈尔滨150030)摘要: 植物逆境生理是研究植物在逆境条件下的生理生化变化及其机制，逆境也常称为胁迫。
而低温、冷害则是田间生产中常见的一种胁迫。
本实验以良玉和松玉玉米为材料，研究了以20℃为对照, 用5℃的低温24h后胁迫处理玉米幼苗，以4项生理指标：叶绿素含量、细胞膜的通透性相对电导率、根系活力、过氧化物酶活性，来研究玉米幼苗的的冷伤害和抗冷性。
结果表明, 低温对玉米幼苗造成显著伤害, 表现为叶绿素含量减少, 根系活力降低, 生物膜的通透性增大, 膜脂不饱和脂肪酸含量下降，过氧化物酶活性降低等。
冷伤害程度与胁迫温度、胁迫时间密切相关。
关键词:玉米冷害低温胁迫抗冷性前言:性生理的研究，探明植物在不良环境下的生命活动规律，了解植物的适应和逆境伤害机制并加以人为调控，对于农业高产稳产和保护生态环境具有极其重要的意义。
对植物产生有害影响的低温对植物产生的危害分别称为冷害和冻害。
本次实验针对植物抗冻害进行研究。
现在关于冻害机制主要有两种假说，分别是巯基假说、膜伤害假说。
巯基假说是Levitt (1962 )提出的，主要内容是冰冻使植物受害是由于细胞结冰引起蛋白质损伤，蛋白质的天然结构破坏，引起细胞伤害和死亡。
膜伤害假说的主要内容是冰冻引起细胞的损伤主要是膜系统受到伤害。
膜脂相变使得一部分与膜结合的酶游离而失活，光合磷酸化和氧化磷酸化解偶联，ATP 形成明显下降，引起代谢失调，严重时导致植株死亡。
低温是玉米生育期间我国北方玉米产区的主要气象灾害,是高产稳产的主要限制因素之一。
黑龙江、吉林、辽宁3 省都因低温冷害导致粮食大幅度减产。
国内外学者对低温胁迫下的玉米从叶绿素、蛋白质、活性氧代谢、内源激素平衡、显微超微结构、分子反应机制等诸多方面进行了广泛研究。
本文将通过低温胁迫对玉米幼苗生理指标的影响来讨论并探究冷害对玉米幼苗的伤害机制。
探究低温胁迫机制进而防治低温对植物的危害是生产中亟待解决的重要课题。
低温胁迫对白及光合作用及叶绿素荧光参数的影响
低温胁迫对白及光合作用及叶绿素荧光参数的影响近年来，随着全球气候的变化，气温波动越来越频繁，特别是极端低温的概率逐渐增大。
低温胁迫因此成为影响植物生长和发育的一个重要因素，严重影响作物的产量和质量。
本文将探讨低温胁迫对白及光合作用及叶绿素荧光参数的影响。
气温对植物的生长和发育具有重要的影响，其中白及光合作用更是植物生长和发育的核心过程。
低温条件下，光合色素产生和光合作用的速率会受到影响，从而影响植物的生长和发育。
低温胁迫会导致植物的叶片变薄，导致叶片的生理学功能下降。
尤其是在低温胁迫条件下，植物的光合色素合成和光合作用速率都会受到明显的抑制。
低温胁迫会破坏光合膜系统的完整性，降低ATP合成速率，导致光合作用速率降低。
研究表明，低温胁迫下叶片的最大光能利用效率和潜在光合速率均受到抑制。
同时，低温胁迫还会影响光系统的稳定性和反应性。
实验证明，在低温胁迫下，植物叶片光系统II和I的反应中心的活性和可逆性降低，导致叶片光合作用的光响应减弱，使得能量耗散增加而产生损伤。
叶绿素荧光被广泛地应用于研究低温胁迫下光合系统的响应。
低温胁迫会对叶绿素荧光参数产生显著的影响，反映出光能转化过程中的失衡情况。
主要表现为：首先，低温胁迫能够显著降低叶绿素荧光的起始强度；第二，低温胁迫能够降低叶片光系统II和I和总光合能力。
随着低温的加重，光响应曲线的高峰位置的红光波段逐渐减小，光响应曲线的曲率也逐渐降低；第三，当光照强度增大时，低温胁迫下光能量利用效率显著降低，表现为荧光效率增加。
结论低温胁迫会对植物的光合作用和叶绿素荧光参数产生较大的影响，导致植物的光能利用效率和光合能力降低。
尤其是在农业生产中，如果农作物长期处于低温胁迫状态下，将导致其产量和质量受到严重损害。
因此，必须采取措施，如调整种植时间、增施有机肥料和施用生物制剂，以增强植物对低温胁迫的抵抗能力，并提高其适应性和生存能力。
植物对低温胁迫反应机制的研究进展
ＤＯＩ: １０ １９７５４ / ｊ ｎｙｙｊｓ ２０２４０４１５０２６
全度过寒冷季节至关重要ꎮ 在低温条件下ꎬ 植物的生
引言
长会暂时停止ꎬ 光合作用和呼吸率减少ꎬ 同时积累抗
低温是一种 普 遍 的 非 生 物 胁 迫ꎬ 影 响 植 物 的 生
冻保护物ꎮ 一些植物能够在持续低温、 极端低温条件
长ꎬ 对于野生和农业作物的分布及其生产力带来了显
对这些关键的分子机制和信号通路进行了综述ꎬ 这些
究的热门话题ꎮ 得益于分子生物学技术的发展ꎬ 科研
机制和通路在植物适应低温胁迫中发挥作用ꎬ 并指出
人员在揭示植物响应低温机制上已经取得了显著进
当前研究中的空缺ꎬ 提出通过基因工程和分子育种技
展ꎬ 尤其是在信号传递、 分子调节以及生理代谢调节
术提高作物耐冷性的未来研究思路ꎮ
提高导致不饱和脂肪酸的流失ꎬ 促进膜脂过氧化物的
形成ꎬ 从而增加丙二醛 ( ＭＤＡ) 的含量
[１５]
ꎮ 在金龙
飞等 [１６] 对 ９ 个油棕 ( Ｅｌａｅｉｓ ｇｕｉｎｅｅｎｓｉｓ) 品种进行的低
温胁迫研究中ꎬ 设置 １０℃ 和 １５℃ 的实验温度ꎬ 并以
２５℃ 作为对照组ꎬ 研究显示ꎬ 低温胁迫导致油棕叶片
下ꎬ 甚至是体内结冰的情况下生存ꎮ 因此ꎬ 探究植物
著的影响
[１]
ꎬ 这种影响进一步对食品安全以及农业的
可持续发展构成了挑战 [２ꎬ３] ꎮ 鉴于此背景ꎬ 深入了解
在低温和冰冻胁迫条件下的生理和分子机制ꎬ 不仅是
重要的科学问题ꎬ 同时也具有重要的经济价值ꎮ 本文
植物是如何感知并应对低温胁迫的ꎬ 已经成为科学研
２ １ 低温信号感知与传导
影响ꎬ 保护细胞避免 ＲＯＳ 损害ꎬ 维持正常生长发育ꎮ
低温胁迫对豌豆根系活力的影响
低温胁迫对青英1号豌豆根系活力的影响摘要：逆境是指对植物生存与发育不利的各种环境的总称，而低温胁迫是一种常见的逆境。
低温胁迫对植物各种生理指标产生不同的影响。
本实验采用光照培养箱控制温度条件的方法，分别在0℃、4℃、8℃、20℃（室温）的温度条件下，研究了低温胁迫对青英1号豌豆根系活力、叶绿素、可溶性糖、丙二醛（MDA）含量的影响，结果表明：同一时期低温胁迫对青英1号豌豆的不同的生理指标有不同的影响。
关键词：低温胁迫，青英1号豌豆，根系活力，叶绿素，可溶性糖，丙二醛低温胁迫对青英1号豌豆产生不利影响，在一定胁迫范围内有些植物能够通过自身细胞的调节作用，在细胞内积累各种有机和无机物质，以提高细胞液浓度，调节其渗透势这样生物体就可以维持膨压，表现出抵抗外界渗透胁迫的能力，从而维持原有的代谢过程，这就是植物的渗透调节。
渗透调节是植物对逆境适应的一种反应，不同植物对逆境的反应不同，同一植物的不同部位对逆境的反应也不同，因而细胞内积累的渗透调节物质也不同，但都在渗透调节的过程中起作用。
渗透调节的种类很多，大致可分为两类，一类是有外界进入细胞的外界离子，一类实在细胞内合成的有机物质。
渗透调节种类虽多，但都有以下共同的特点：分子质量小、易溶解；有机调节物在生理pH范围内不带电荷；能被细胞膜保持住；引起酶结构变化的作用极小；在酶结构稍微变化时，能使酶构像稳定，而不至于变性；生成迅速，并能累积到足以引起渗透调节的量。
很多植物若预先给于适当的低温锻炼，而后可抗御更低的温度，本实验把在室温下培育好的青英1号豌豆苗，分别在0℃、4℃、8℃20℃（室温）下处理48小时，然后在室温下恢复10d后测定叶绿素、根系活力、可溶性糖、丙二醛。
1 材料与方法1.1实验材料试验于2013年5月27日在甘肃民族师范学院植物生理学实验室进行，供试验用的青英1号豌豆采自于临夏州。
1.2试验设计试验于2013年5月27日在甘肃民族师范学院植物生理学实验室进行，挑取籽粒饱满、大小一致的豌豆种子放在滤纸上吸干多余的水分，之后均匀的放入铺有滤纸的的培养皿中，分别加入自来水，然后立即放入温度为20℃、光照条件为5级的光照培养箱中。
低温胁迫对玉米幼苗的影响初探
低温胁迫对玉米幼苗的影响初探摘要：本文以松玉656、良玉188为材料，以20℃为对照组，将玉米幼苗进行24小时5℃低温胁迫处理。
测定沙培养玉米幼苗5项生理指标,结果表明：叶绿素含量、过氧化物活性降低，水势下降，电导率升高，根系活力降低。
在耐低温胁迫方面，良玉188较松玉656抗逆性更强。
并探讨了这些数据的成因，综合讨论了冻害对玉米幼苗的影响。
关键词:玉米低温胁迫生理指标影响机制我国是世界主要玉米生产国之一，播种面积和总产量居世界第二位，仅次于美国。
东北、华北、西北和西南是我园主要种植区。
[1]其中东北地区是玉米种植面积最大、总产量最多的粮食作物。
而低温冷害是东北地区主要气象灾害之一, 对粮食生产有很大威胁, 建国以来多次发生全区性和局部性低温冷害, 造成粮食大幅度减产, 其中4 次减产达50 亿kg 左右, 最严重的1972 年达63 亿kg 。
[2]该地区玉米产量年际间差异很大, 除了干旱及生产条件限制外, 主要是低温造成的。
气象资料表明，在东北平均三年半左右遇低温年一次，使玉米减产13.1％左右。
[3]玉米不仅是人们口粮之一，而且也是主要的饲料粮和工业原材料。
21 世纪以来，玉米又作为生物燃料开发利用，因此玉米生产在国民经济中占有重要地位。
[1]而且大部分植物在温度介于0℃～15℃之间时一系列生理功能被破坏。
[4]玉米是喜温作物，0℃以上的低温就能发生伤害。
根据对低温的抗性将植物分为两类：低温敏感型，如玉米，极限温度4℃；低温非敏感型，这类植物在15℃以下0℃以上时候受冷害的迹象不明显。
[5]玉米低温冷害多属延迟型, 在幼苗期常发生。
因此研究低温对玉米幼苗的影响，对于黑龙江等寒冷地区以及国家国民经济的发展具有重要的实践性意义。
1.材料与方法1.1材料松玉656、良玉188(由丹东登海良玉种业有限公司独家选育而成)，由东北农业大学生命科学学院植物生理教研室提供。
将玉米种子播种在沙土培养基上光下培养。
寒冷胁迫对植物生长发育和适应性的影响机制
寒冷胁迫对植物生长发育和适应性的影响机制寒冷是植物在生长发育过程中常常面临的一种环境胁迫，能够对植物的生长、开花、果实着色等多个发育过程产生不同程度的影响。
随着全球气候变化的不断加剧，寒冷胁迫对植物的影响越来越引起人们的关注。
本文将探讨寒冷胁迫对植物生长发育和适应性的影响机制。
一、寒冷胁迫对植物生长发育的影响在低温条件下，植物的代谢活动降低，基因表达和物质合成受到不同程度的抑制。
温度下降会对植物生长发育过程中的多个环节产生影响，如种子萌发、幼苗生长、开花时间以及果实发育等。
1. 种子萌发种子萌发是植物生长过程中的第一步，也是最重要的一步。
寒冷胁迫会影响种子的萌发和生长。
低温条件下，种子内的水分会减少，阻碍胚乳细胞的分裂和胚芽的生长，进而阻碍种子的萌发。
2. 幼苗生长寒冷胁迫会降低植物的生长速率，导致植株的生长受到限制，使植株矮小，幼苗生长停滞。
低温环境下，植物体内的酶活性降低，影响植物的物质代谢和生长。
3. 开花时间植物的开花时间受到温度的影响，寒冷胁迫会推迟或阻碍植物的开花。
这种现象对农业生产和植物繁殖产生很大影响。
除了影响开花时间外，低温还会对花器官的形态结构和配对产生影响，降低花粉质量，减少花粉数量进而降低植物繁殖力。
4. 果实发育低温环境对果实的色泽、营养含量及口感产生不同程度的影响，严重时导致果实发育受阻，皮肉变软、发黄，降低商品价值。
此外，低温还会使果实遭受机械损伤和感染病害的风险增大，影响果品的品质。
二、植物对寒冷胁迫的适应性反应为了适应低温条件，植物具有很强的适应性反应。
这些反应包括形态结构和生理生化水平的改变。
其中，植物的形态结构和生理生化反应是植物适应寒冷环境的主要策略。
1. 形态结构适应对于常年生长在低温地区的植物，它们通常具有一定的形态结构特征，如厚实的叶片、小型化的植株、矮化的植株和黄绿色的叶片等。
这些特征适应了寒冷环境下的低温高湿度等条件，以维持植物的稳态。
2. 生理生化适应寒冷刺激可引发植物的生理生化反应，如抗氧化酶体系、代谢途径的调节，有助于缓解由寒冷引起的损伤。
植物对低温胁迫的适应与响应机制研究
植物对低温胁迫的适应与响应机制研究植物是一类高度适应性生物，它们能够在各种环境条件下存活和生长。
然而，寒冷的气候对植物的正常生理活动产生了很大的影响。
低温胁迫是指温度低于植物可生长的最低温度范围，会导致植物蓄积冷害物质，进而影响植物的生长和发育。
为了适应低温胁迫环境，植物进化出了一系列的适应和响应机制。
一、冷害物质的积累与代谢在低温胁迫条件下，植物会积累一些冷害物质，如可溶性糖、脂类和蛋白质。
这些物质具有保护细胞膜和蛋白质结构的作用，减少低温对植物细胞的伤害。
同时，植物也会调整其代谢途径，使得能量分配更加合理，促进生长。
二、保护细胞膜的调节机制低温胁迫会导致植物细胞膜的液晶态结构发生改变，进而降低膜的保护功能。
为了应对这种情况，植物会调控脂类合成和酶活性，增加不饱和脂肪酸含量，提高细胞膜的流动性和稳定性。
此外，植物还能合成一些特定蛋白质，如冷休克蛋白和脱水蛋白，它们可以结合和稳定细胞膜，保护细胞不受低温胁迫的损害。
三、调节基因的表达植物通过调控基因的表达来适应低温胁迫环境。
在低温下，植物会启动一系列与低温适应相关的基因转录，并调整转录因子的活性。
这些转录因子可以识别和结合特定的DNA序列，进而调节下游基因的转录。
通过这种方式，植物能够有效地调节一些与低温适应相关的蛋白质的合成和代谢途径的调控。
四、激素的调节作用植物激素在调节低温适应中起到重要的作用。
例如，赤霉素可以促进植物在低温下生长和发育，而乙烯可以参与调节低温胁迫下的细胞膜稳定性。
此外，植物还会产生一些小分子激素，如激素抗寒素和抗寒蛋白等，它们可以提高植物的抗寒能力，增强植物对低温胁迫的适应性。
五、互作抗寒物质的产生植物在低温胁迫下还可以产生互作抗寒物质。
互作抗寒物质是指植物在低温胁迫下释放的一些挥发性气体和化合物，它们可以提高植物的抗寒能力，并促进整个植物群体的适应性。
常见的互作抗寒物质有甲烷、一氧化氮和乙烯等。
这些物质可以调节植物体内的酶活性，增强植物对低温胁迫的适应能力。
低温对植物开花的意义
低温对植物开花的意义
低温对植物开花具有重要的意义，主要体现在以下几个方面：
1. 诱导花芽分化：许多植物需要经过一定时间的低温处理才能进入花芽分化阶段。
低温可以刺激植物内部的生理和生化过程，促使花芽的形成和发育。
这种现象被称为“春化作用”，常见于一些春季开花的植物，如郁金香、水仙花等。
2. 影响开花时间：低温可以影响植物的开花时间。
一些植物在感受低温信号后，会调整其生长节律和开花时间，以适应特定的环境条件。
例如，一些春季开花的植物会在冬季经历低温后，于春季适时开花。
而对于一些秋季开花的植物，低温可能会延迟其开花时间。
3. 提高开花质量：低温处理可以提高植物的开花质量。
在适当的低温条件下，植物的花芽发育更加健康，花朵的颜色、大小和形状等方面也可能得到改善。
这有助于增加植物的观赏价值和经济价值。
4. 适应环境变化：低温是植物在自然环境中经常面临的一种胁迫因素。
通过对低温的适应和响应，植物可以提高其对环境变化的耐受性，从而更好地生存和繁衍。
总之，低温对植物开花具有重要的意义，它不仅影响植物的花芽分化、开花时间和开花质量，还帮助植物适应环境变化。
了解低温对植物开花的影响，对于园艺栽培、农业生产和植物保护等方面都具有重要的指导意义。
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低温胁迫对植物的影响万坤 114120238（师大学生命科学学院 11应用生物教育A班）摘要：当环境温度持续低于植物正常所需温度（生物学零度）时，温度对植物形成低温胁迫，对植物的生长、发育和生存造成严重影响。
植物遭受低温逆境胁迫时，从感受低温信号到发生一系列生理生化反应和调节基因表达，进而产生抗寒能力。
研究低温胁迫对植物生长发育、生理生化指标、低温反应基因的表达与调控，对于我们生产生活有着重要意义。
Effect of low temperature stress on plant Abstract:When the environment temperature is consistently lower than the temperature normally required for plants (biological zero)，The temperature of low temperature stress on the formation of the plant, the plant growth, development and survival of a serious impact.Plants under low temperature stress, low temperature signal from the feeling to have a series of physiological and biochemical reactions and the regulation of gene expression, resulting in cold hardiness。
Study of low temperature stress on plant growth, physiological and biochemical indicators of low temperature responsive gene expression and regulation, for our production and life of great significance.关键字：低温胁迫、抗寒性、生理生化指标、基因的表达引言：低温胁迫是影响植物生长、发育和地理分布的重要环境限制因素之一。
低温胁迫对植物的影响主要体现在酶活性、膜系统、细胞失水等，导致细胞代紊乱，甚至是细胞死亡。
而某些植物在长期适应过程中逐渐形成各种抗寒本领，如形成胁迫蛋白、增加渗透调节物质，提高保护酶活性等方式来提高植物（细胞）对低温胁迫抗性【1】。
环境温度的改变影响着植物的生长发育和各种生理生化指标和植物抗寒性。
而温度的改变则引起植物的各种生理生化指标的改变来抵抗环境温度的胁迫，植物对零上低温的耐受性称抗冷性【2】。
低温往往导致植物生长发育缓慢，甚至造成冻害和寒害，甚至死亡，当然低温对植物生长发育也有好的一面，如春化作用。
近年来，许多报道证明植物在寒冷条件下基因表达发生改变。
大量研究发现低温诱导许多基因的表达，根据基因表达的蛋白产物，可分为编码功能蛋白基因和调节蛋白基因两大类，这两类低温反应基因的表达与调控及在低温胁迫中的作用【3】。
当然对于植物的低温反应基因的表达与调控研究，有利于提高植物的抗寒性和低温驯化。
因此，研究低温胁迫对植物的影响，探索植物抗寒性的生理机制，不仅在基础理论上具有重要意义，在解决生产实际问题上也具有广泛的应用价值。
正文：植物的生长发育需要适宜温度，低温胁迫使植物得生长发育等生命活动受到严重影响。
受低温胁迫的植物植株矮小，主要体现在根茎叶花等方面的差异，对于幼苗则降低其存活率，促进植物早花，增加花朵数量，影响结实，从而影响繁殖能力。
温度对叶片的生长有着许多影响，低温下，叶片的生长速率降低、生长周期延长、光合色素含量降低（由于叶绿素被破坏）、光合速率下降、有机物含量低。
对于同一种植物，受低温胁迫的植株的叶片与相同叶龄叶片相比，叶片面积比较小，叶面积拓展量也随之降低，如受过低温胁迫的烟草，烟苗叶片数减少，叶片面积小，厚度增加。
根系是植物吸收养分的主要器官，也是许多物质同化、转化、合成的器官，根系的生长发育及根系活力直接影响植物个体的生长和发育。
根区温度的降低，使根系活力降低，降低了根对矿质元素的吸收，使根系中Ca、Fe、Mn、Cu、Zn 的含量降低，而植株根系中N、P、K、Mg的含量增加，导致了这些元素在根系中积累，阻碍了部分矿质元素向地上部的运输，增加了茎中N、K、Ca、Mg、Fe的含量，而P、Mn、Cu、Zn的含量却降低，茎中N、K、Ca、Mg、Fe的含量增加，说明这些元素在茎中的积累，却阻碍了其进一步向叶片中运输；导致叶片中K的含量增加，N、P、Ca、Mg、Fe、Mn、Cu、Zn的含量降低，必然会阻碍叶片的正常生长发育。
低温胁迫使植株的根系出现变褐、沤根现象，严重影响其吸收功能，进而导致植物叶片黄化。
低温还导致植物有机物含量降低。
低温胁迫可以造成寒害（也称冷害）和冻害，当气温低于10℃就会造成寒害，低于0℃则造成冻害。
虽然植物本身具有一定的抗寒性，但是不同植物种类和品种有不同的抗寒性，不同器官的抗寒性也不一样【4】，寒害的主要症状是变色、坏死和表面斑点等，禾本科植物则往往表现为芽枯、顶枯，如早稻秧苗期遇低温寒流侵袭易发生青枯死苗，晚稻幼穗分化至扬花期遇到较长时间的低温,也会因花粉粒发育异常而影响结实。
冻害的主要症状是幼叶和幼茎出现冰渍状、暗褐色病斑，随后组织坏死，严重时整株植物变黑、干枯、死亡，如霜冻常使未木质化的植物器官受害,使嫩芽、新叶甚至新稍冻死。
一般植物受后并不立即表现出来，往往要过一段时间后才表现出来，由于叶绿素被破坏，叶片变黄枯萎，使整个植株或部分枝条死亡。
低温胁迫对于植物是一柄双刃剑。
一般单子叶植物必须经历一段时间的持续低温才能由营养生长阶段转入生殖阶段生长的现象被称为春化作用。
春化低温对越冬植物成花的诱导和促进作用，冬性草本植物（如冬小麦）一般于秋季萌发，经过一段营养生长后度过寒冬，于第二年夏初开花结实。
如果于春季播种，则只长茎、叶而不开花，或开花大大延迟，这是因为冬性植物需要经历一定时间的低温才能形成花芽。
冬性作物已萌动的种子经过一定时间低温处理，则春播时才可以正常开花结实。
许多植物种子在萌发前经低温过程后,其植物的生长发育特性会发生明显变化，特别是加速植物的开花时间,增加植物的开花数量,进而影响植物的繁殖能力【5】。
在樊江文和M.Fenner 的实验中，所用的15种实验植物中的雀麦、荠和M. arv ensis 等3 个种的种子经低温处理对其开花和植物生长有较明显的影响：3 种植物经低温处理后，明显的增加了植物的开花(小穗)数量；不实雀麦低温处理植株出现第一朵小穗的时间比对照处理植株提前了近20天,小穗数量也增加了50%左右;荠和M . arvensis 植株的开花数量也比对照处理增加20~ 30 个；植株的枝条也均比对照处理长,其中不实雀麦和荠最为明显，不实雀麦植株枝条长度以30~ 50 cm最多, 而对照处理植株的枝条长度均在20 cm以下【5】。
当环境温度低于0℃时，往往会造成冻害，使织物组织细胞的自由水结冰，从而破坏细胞结构，使细胞失水。
植物细胞的含水量高达70﹪，这些水分有大部分的自由水和结合水组成，自由水在细胞会因为温度的改变而改变其状态。
当温度的骤然降低，可导致细胞溶质过冷，进而导致细胞部结冰，一般先在原生质结冰，然后在液泡结冰。
如果原生质形成的冰晶体体积比蛋白质等分子的体积大得多，冰晶体就会破坏生物膜，细胞器和衬质的结构对细胞造成致命伤害。
冰冻温度下，多数植物在质外体空间诱导冰晶体，这种现象称为细胞间隙结冰，细胞间隙结冰伤害的主要原因是原生质过度脱水，破坏蛋白质分子，原生质凝固变性。
电子显微扫描研究表明，许多冻敏感型植物有明显的细胞间隙结冰现象，当高度冻敏感的树种表现细胞间隙结冰的征状时，就会诱导细胞脱水与胞结冰两者的结合，从而引起植物冻害【6】。
植物在遭受低温伤害后，植物原生质膜的遭到损伤，选择性丧失，对物质的透性发生改变，使得一些盐类，或有机物从细胞中渗出，进入周围溶液中，通过电导度的测量和糖的显色反应，即可见到外界溶液中电介质和糖类的增加等。
研究表明低温胁迫对植物生物膜系统造成损伤，而生物抗寒性与生物膜系统的完整性密切相关。
Lyons等提出细胞膜系统易遭受低温冷害的首要部位，冷害的根本原因是植物细胞膜系统受损，进而引起细胞膜透性的变化。
研究表明：在遭受低温胁迫下，植物细胞膜透性会发生不同程度的增大，选择通透性改变，表现为电解质外渗，电导率升高，而相对电导率与植物抗寒性呈负相关，质膜稳定性越高，其抗寒性越强。
表征生物膜受损程度的另一指标是细胞丙二醛（MAD）含量，低温胁迫时细胞的活性氧代平衡被破坏，导致质膜过氧化和不饱和脂酸降解产生丙二醛。
MAD能强烈与细胞各种成分发生反应，引起酶和脂膜损伤，导致膜结构和生理机能破坏，因此MAD含量能表示细胞膜受损程度，与抗寒性呈负相关。
实验中经常测定二者的含量来研究低温胁迫对植物生物膜系统影响。
在低温条件下，细胞主动积累可溶质来降低细胞液的渗透势，防止细胞过度失水，渗透调节物质主要包括游离脯氨酸含量，可溶性蛋白含量，可溶性糖含量。
游离脯氨酸能促进蛋白质水合作用，保护酶的空间结构，为生化反应提供自由水和审理活性物质，对细胞起到一定的保护作用，其含量与抗寒性呈正相关，通过测定低温下游离脯氨酸的含量来判断其抗寒性的强弱。
低温导致植物细胞可溶性蛋白含量增加，但与植物抗寒性的关系仍存在争议。
可溶性糖含量增加可以提高细胞液浓度，降低水势，增强保水能力。
糖类既可以提供碳源和底物，同时可以保护蛋白质避免低温凝固，进一步提高其抗寒能力。
用常测定上述物质的含量来测定植物的抗寒能力。
植物的生命活动需要各种酶的参与，而酶只有在适宜的温度和其他条件的相互协调下才能发挥其活性，而低温会使酶的活性降低，影响植物的新代，从而使植物生长缓慢甚至是停止生长发育。
同时低温胁迫使植物组织细胞活性氧分子大量积累超出正常水平，对植物形成氧化胁迫。
当氧化胁迫发生时，SOD 、POD 、CAT等抗氧化酶会相互作用清除活性氧，抗氧化酶活性越高，植物抵御有低温引起的氧化胁迫能力越强。
植物遭受低温逆境胁迫时，从感受低温信号到发生一系列生理生化反应和调节基因表达，进而产生抗寒能力，存在一个复杂的信号网络系统。
近年来,对低温胁迫后植物体发生的事件主要集中在分子水平,包括植物如何感知外界的低温信号，并且将信号传递到细胞部，最终诱导一系列基因的表达。
“低温”信号传入细胞，启动或阻遏基因表达需要一个复杂的信号系统，其中包括 Ca2+、ABA、蛋白磷酸化酶、蛋白激酶、可溶性糖分子和一些转录因子等【7】。