植物的抗性生理综述
植物盐胁迫及其抗性生理研究进展解读
植物盐胁迫及其抗性生理研究进展李艺华1罗丽2(1、漳州华安县科技局华安 363800 2、福建农林大学园艺学院福州 350002摘要:盐胁迫是制约农作物产量的主要逆境因素之一。
本文综合了几年来植物盐胁迫研究的报道,对盐胁迫下植物生理生化和生长发育变化、植物自身生理系统的响应以及增强植物抗盐胁迫的方法进行综述和讨论。
关键词:植物抗盐胁迫生理中图分类号:Q945.7 文献标识码:A 文章编号:1006—2327—(200603—0046—04盐胁迫是目前制约农作物产量的主要逆境因素之一[1],既有渗透胁迫又有离子胁迫[2]。
随着土壤盐渍化面积的扩展,许多非盐生植物因受盐胁迫而导致产量和品质的快速下降,已成为中国西北部和沿海地区迫切解决的难题。
迄今,植物盐胁迫这方面有较多的研究报道,多数侧重于某一植物或是植物某一生长阶段耐盐胁迫性与抗盐胁迫性的研究,缺少对植物抗盐胁迫有一个较为系统的综合阐述。
鉴于植物抗盐胁迫的研究面的广泛性和分散性,本文综合了几年来抗盐胁迫研究报道,对植物抗盐胁迫的生理机制做一个综合阐述,为阐明植物对盐胁迫的反应机制提供一个较系统的理论依据。
1 盐胁迫对植物生理生化和生长发育的影响盐胁迫对植物生理生化的影响可分为三方面:离子毒害、渗透胁迫和营养亏缺。
离子毒害作用包括过量的有毒离子钠和氯对细胞膜系统的伤害,导致细胞膜透性的增大,电解质的外渗以及由此而引起的细胞代谢失调;渗透胁迫是由于根系环境中盐分浓度的提高、水势下降而引起的植物吸水困难;营养亏缺则是由于根系吸收过程中高浓度Na和Cl 离子存在,干扰了植物对营养元素K、Ca和N的吸收,造成植物体内营养元素的缺乏,影响植物生长发育[1]。
大量试验结果表明,盐胁迫不同程度地影响植物的光合作用、呼吸作用和渗透作用,影响植物的同、异化功能[3],当盐分浓度超过植物叶片耐盐阀值或达到叶片致死盐量时,植物常表现出萎蔫或枯死状态[4]。
2 植物对盐胁迫的生理响应2.1 植物液泡膜质子泵的响应植物细胞液泡膜上存在两类质子泵,即液泡膜H+ –ATPase(V–ATPase和H+–PPase (V-PPase,分别利用ATP和Ppi水解的自由能建立跨膜的质子电化学势梯度,参与各种溶质的转运,维持液泡的正常功能。
植物抗逆生理机制研究进展
南方农业South China Agriculture第15卷第34期Vol.15No.342021年12月Dec.2021在自然界中，植物并非总是处在适宜的生境里，常由于气候条件和地理位置的差异，以及人类活动造成的生境变化，超出了植物维持正常生长发育的范围，会对植物造成一定的伤害，甚至不能正常存活。
不利的环境会直接抑制植物的正常生长发育，我们把这种环境称为逆境，也称作胁迫。
根据环境胁迫因素的不同，可将逆境分为生物逆境和非生物逆境[1]。
植物在不同的环境胁迫下，都具有一定的适应能力，我们把这种能力称为植物适应性。
前人的研究表明，植物在不同逆境中表现出不同的适应方式，其适应机制存在差异。
1植物逆境类型1.1水分胁迫植物水分胁迫主要表现为干旱胁迫。
自然条件下植物体内水分含量总是保持相对稳定的状态，由于某些自然因素或者植物本身的生理因素，导致植物从自然界中吸收的水分满足不了自身耗水，出现缺水状态，这时植物生长就会受到干旱胁迫的影响。
自然界中植物会受到不同因素导致的干旱胁迫，主要有大气干旱胁迫、土壤干旱胁迫和生理干旱胁迫[2]。
干旱胁迫是影响植物正常生长发育的一大重要因素，当植物处在干旱胁迫环境中，植物细胞膜系统会发生紊乱，膜蛋白质合成受阻，影响细胞的渗透性。
除此以外，干旱胁迫也会间接影响植物细胞叶绿体的功能，降低植物光合作用。
一般植物的抗旱反应表现在形态结构、原生质的保水性和渗透调节方面，如拥有抗旱性强的植物根系和发达的输导组织[3]。
1.2温度胁迫在温度胁迫中，冷害和冻害是植物受到低温胁迫的两大类型。
冷害和冻害都会对植物的生理机能造成不同程度的影响，从而影响植物的内部生理调节机制。
植物在适应低温环境时都会从外部性状和内部生理上表现出抗冷反应机制，在生理上主要通过改变细胞组分和生理功能来抵抗低温。
有研究表明，植物体细胞膜脂组成与植物抗低温机制存在一定的联系，植物细胞膜脂不饱和脂肪酸含量与植物的抗冷性呈正收稿日期：2021-05-25作者简介：黄相玲（1992—），男，江西吉安人，硕士，助教，主要从事植物生理生态、森林生态研究。
植物免疫诱抗剂的作用机理和应用研究进展
植物免疫诱抗剂的作用机理和应用研究进展一、概述植物免疫诱抗剂，作为一种新型的生物农药，近年来在农业领域引起了广泛的关注和研究。
其核心概念在于通过激活植物自身的防御机制，提高植物对病虫害的抵抗力，从而实现病害防治的目的。
相较于传统的化学农药，植物免疫诱抗剂具有显著的环境友好性和生物安全性，对人畜无害，不污染环境，因此在现代农业中展现出巨大的应用潜力。
植物免疫诱抗剂的作用机理复杂而精妙，它并不直接杀灭病虫害，而是通过诱导或激活植物产生一系列的免疫反应，使植物对病原物产生抗性或抑制病菌的生长。
这一过程中，植物免疫诱抗剂能够激活植物的防御基因表达，调控激素平衡，诱导抗病蛋白的合成，从而强化植物的免疫防线。
随着研究的深入，植物免疫诱抗剂的应用范围也在不断拓宽。
它不仅可以用于防治农作物的病虫害，提高作物的产量和品质，还可以应用于植物抗逆性的提高，帮助植物抵御逆境条件的挑战。
植物免疫诱抗剂还可以与其他防治措施协同作用，形成综合防治策略，提高防治效果。
尽管植物免疫诱抗剂的研究和应用取得了显著的进展，但仍面临着一些挑战和问题。
其作用机理尚未完全明确，剂量效应和长期影响仍需进一步探究；如何将其与现有的农业生产体系更好地融合，实现其可持续应用，也是未来研究的重要方向。
本文旨在对植物免疫诱抗剂的作用机理和应用研究进展进行综述，以期为相关领域的研究和应用提供参考和借鉴。
我们将从植物免疫诱抗剂的概念与分类、作用机理研究进展、应用效果评估以及未来发展趋势等方面进行详细阐述。
1. 植物免疫诱抗剂的定义与分类《植物免疫诱抗剂的作用机理和应用研究进展》文章段落植物免疫诱抗剂的定义与分类植物免疫诱抗剂，也被称为植物免疫激活剂或植物疫苗，是一类新型的生物农药。
它的核心定义在于能够激发植物产生诱导抗病性反应，从而提升植物对各类病害的抵抗能力。
这类物质通过诱导或激活植物自身的防卫和代谢系统，使植物在面对外界刺激或逆境条件时能够产生免疫反应，从而延迟或减轻病害的发生和发展。
茶树主要逆境胁迫反应及其适应逆境的生理机制
收稿日期：２０２１－１０－３１初稿；２０２１－１２－０９修改稿基金项目：２０２１年省级农业科技创新及推广项目（广东省现代农业产业技术体系创新团队）（２０２１ＬＭ１１１７）；广东省英德市国家现代农业产业园。
作者简介：莫晓丽（１９９７－），女，硕士研究生。
研究方向：茶树种质资源。
Ｅ－ｍａｉｌ：１２９１５０５５９８＠ｑｑ．ｃｏｍ通讯作者：黄亚辉（１９６９－），男，博士，研究员。
研究方向：茶树资源、茶叶加工。
Ｅ－ｍａｉｌ：ｙａｈｕｉｈｕａｎｇｚｚ＠１２６．ｃｏｍ茶树主要逆境胁迫反应及其适应逆境的生理机制莫晓丽，黄亚辉（华南农业大学，广东 广州 ５１００００）摘 要：茶树是我国南方地区的主要经济作物，近年来随着全球气候变暖的影响，茶树逆境胁迫日益严重，研究其生理特性和抗逆机制亟待加强。
本文对近年来国内外有关茶树抗逆的生理表现及其抗逆途径进行综述，分析了干旱、高温低温、盐、低氮磷钾、重金属等逆境胁迫对茶树生长的危害，茶树可通过生长发育调节、渗透调节、代谢调节等诸多途径提高自身抗逆性。
关键词：茶树；逆境生理；抗逆性中图分类号：Ｓ５７１．１文献标识码：Ａ文章编号：２０９６－０２２０（２０２１）０４－０１８５－０６犚犲狊狆狅狀狊犲狊犪狀犱犚犲狊犻狊狋犪狀犮犲犕犲犮犺犪狀犻狊犿狊狅犳犜犲犪犘犾犪狀狋狊狋狅犛狋狉犲狊狊犲狊–犃犚犲狏犻犲狑ＭＯＸｉａｏ ｌｉ，ＨＵＡＮＧＹａ ｈｕｉ（犛狅狌狋犺犆犺犻狀犪犃犵狉犻犮狌犾狋狌狉犪犾犝狀犻狏犲狉狊犻狋狔，犌狌犪狀犵狕犺狅狌，犌狌犪狀犵犱狅狀犵５１００００，犆犺犻狀犪）犃犫狊狋狉犪犮狋：Ｇｌｏｂａｌｗａｒｍｉｎｇｈａｓｂｒｏｕｇｈｔａｂｏｕｔａｎｅｖｅｒ－ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｓｔｒｅｓｓｓｅｒｉｏｕｓｌｙｉｍｐａｃｔｉｎｇｔｈｅｐｈｙｓｉｏｌｏｇｙａｎｄｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆｏｎｅｏｆｔｈｅｍａｊｏｒｅｃｏｎｏｍｉｃｃｒｏｐｓｉｎＣｈｉｎａ，犆犪犿犲犾犾犻犪狊犻狀犲狀狊犻狊．Ｃｏｎｓｅｑｕｅｎｔｌｙ，ｒｅｓｅａｒｃｈｔｏｆｕｒｔｈｅｒｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｔｈｅｓｔｒｅｓｓｒｅｓｐｏｎｓｅｓａｎｄｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｍｅｃｈａｎｉｓｍｓｏｆｔｅａｐｌａｎｔｓｈａｓｂｅｃｏｍｅｕｒｇｅｎｔｌｙｎｅｅｄｅｄ．Ｔｈｉｓａｒｔｉｃｌｅｒｅｖｉｅｗｓｒｅｃｅｎｔｌｙｐｕｂｌｉｓｈｅｄｄｏｍｅｓｔｉｃａｎｄｆｏｒｅｉｇｎｌｉｔｅｒａｔｕｒｅｒｅｌａｔｅｄｔｏｔｈｅｐｌａｎｔｐｈｙｓｉｏｌｏｇｙａｎｄｍｅｔｈｏｄｓｆｏｒｔｈｅｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ．Ｔｈｅｈａｚａｒｄｏｕｓｓｔｒｅｓｓｅｓｏｆｄｒｏｕｇｈｔ，ｗａｔｅｒｌｏｇｇｉｎｇ，ｈｉｇｈｏｒｌｏｗｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｅｘｐｏｓｕｒｅ，ｓａｌｔ，ＮＰＫｄｅｆｉｃｉｅｎｃｙ，ａｎｄｈｅａｖｙｍｅｔａｌｐｏｌｌｕｔａｎｔｓｏｎｔｈｅｐｌａｎｔｇｒｏｗｔｈａｒｅｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ａｐｐｒｏａｃｈｅｓｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｓｅｌｆ－ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎｓｏｎｇｒｏｗｔｈａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ，ｏｓｍｏｓｉｓ，ｍｅｔａｂｏｌｉｓｍ，ａｎｄｏｔｈｅｒｓｂｙｔｈｅｐｌａｎｔｓｔｏｅｎｈａｎｃｅｔｈｅｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｔｏｖａｒｉｏｕｓｓｔｒｅｓｓｅｓａｒｅｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ｒｅｌｅｖａｎｔｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓｏｎｔｈｅｐｌａｎｔｐｈｙｓｉｏｌｏｇｙ，ｔｅａｑｕａｌｉｔｙａｎｄｙｉｅｌｄｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｓ，ｒｅｓｏｕｒｃｅｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ，ａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎｄｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｔｅａｃｕｌｔｉｖａｒｓａｒｅｐｒｏｖｉｄｅｄｆｏｒｉｎ ｄｅｐｔｈｓｔｕｄｉｅｓ．犓犲狔狑狅狉犱狊：ｔｅａ（犆犪犿犲犾犾犻犪狊犻狀犲狀狊犻狊）；ｓｔｒｅｓｓｐｈｙｓｉｏｌｏｇｙ；ｓｔｒｅｓｓｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ 茶树［犆犪犿犲犾犾犻犪狊犻狀犲狀狊犻狊（Ｌ．）Ｏ．Ｋｕｎｔｚｅ］是我国南方地区的主要经济作物，是世界三大无酒精饮料之一，具有丰富的保健作用，经济价值高。
高温胁迫下植物抗性生理研究进展
高温胁迫下植物抗性生理研究进展《园林科技》2008年01期加入收藏获取最新商侃侃张德顺王铖（上海市园林科学研究所200232）摘要：温度是影响植物生理过程的重要生态因子，全球变化使得高温热害变得非常突出，成为限制植物分布、生长和生产力的一个主要环境因子。
本文综述了热胁迫对植物细胞膜的伤害、生理活动的影响和植物应对高温的生理生化变化及其机理，以期为绿化植物的引种驯化、珍稀濒危植物的迁地保护和植物良种的选育和选择提供理论依据。
关键词：高温胁迫；生理生化效应；热激蛋白频繁的人类活动排放了大量的温室气体，使其在大气中的含量逐步上升，导致了全球气候的变暖，在最近的100年内全球气温上升了大约0.3~0.6℃[1]，并有逐年上升的趋势，预计到2100年全球气温将再升高5.5K[2]。
同时，全球变暖也会引发极端气候的频繁发生，如局部地区的异常高温、干旱等[3~6]。
城市化导致的热岛效应，使城市局部地区的温度更高，有些城市的热岛效应影响高达10℃[5]。
这些都使得高温热害变得非常突出，影响了植物的生理生态过程[7]，成为限制植物分布、生长和生产力的一个主要环境因子[8~10]。
植物抗逆性潜能和特殊生境下植物的生态适应机制，是当前植物生理生态学研究的热点问题之一[11]。
而植物对胁迫的生理响应往往先于外在形态表现。
本文综述了热胁迫对植物细胞膜的伤害、生理活动的影响和植物应对高温的生理生化变化及其机理，以期为绿化植物的引种驯化、珍稀濒危植物的迁地保护和植物良种的选育和选择提供理论依据。
1高温对植物的膜伤害1.1细胞膜结构细胞膜作为联系植物细胞与外界环境的介质，它的组成、性质与细胞所处的环境息息相关，而外界环境对植物的胁迫危害首先在膜系统中表现出来。
高温是改变生物膜结构和破坏其功能的一个重要的胁迫因子，所以细胞膜被认为是受热害影响的主要部位。
高温胁迫改变了膜脂组成，破坏了内质网、高尔基体和线粒体等内膜系统的结构完整性，膜上离子载体的种类和作用发生改变，从而导致了膜的选择性吸收的丧失和电解质的渗漏[3,12]。
植物的抗病性
三、核酸和蛋白质：
2、蛋白质：各类病原侵染后，寄主蛋白质也受一定的影响。 病毒：植物受病毒侵染后，常导致寄主蛋白的变向合成，以满足病毒外壳蛋白大量合成的需要。 真菌：病原真菌侵染的早期，病株总氮量和蛋白质含量增高，在侵染后期，蛋白水解酶活性提高，蛋白质降解，总
氮量下降，但游离氨基酸的含量明显提高。 细菌：受细菌侵染后，抗病寄主和感病寄主中蛋白质合成能力有明显不同。
病程相关蛋白
病程相关蛋白——由病毒、细菌和真菌侵染诱导寄主产生的一类特殊蛋白质，这种蛋白质可能与抗病性表 达有关。
四、酚类物质和相关酶：
酚类化合物是植物体内重要的次生代谢物质，植物受病原菌侵染后，酚类物质和一系列酚类氧化酶都发生了
明显变化，这些变化与植物的抗病机制有关。
四、酚类物质和相关酶：
4、植物组织中为某些病原菌所必须的物质含量少，也可能成为抗扩展的因素。 有人提出所谓“高糖病害”和“低糖病害”的概念解释植物体内糖含量与发病的关系。（实例见教材）
三、物理的主动抗病性因素：
物理的主动抗病因素——指由病原物侵染后，引起的植物亚细胞、细胞或组织水平的形态和结构改变。 物理的抗病因素的作用：使寄主产生保卫反应，将病原物的侵染局限在细胞壁、单个细胞或局部组织中，有以下几方面：
（1）酚类物质及其氧化物-醌的积累是植物对病原菌侵染和损伤的非专化性反应。 醌类物质能钝化病原菌的蛋白质、核酸和酶。
四、酚类物质和相关酶：
（2）植物体内积累的酚类前体物质经一系列的生化反应后可形成植物保卫素和木质素，发挥重要的抗病作 用。
四、酚类物质和相关酶：
（3）各类病原物的侵染，还引起一些与酚类代谢相关酶的活性增强，其中最常见的有苯丙氨酸解氨酶（PAL）、 过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶、多酚氧化酶（PPO）等。如：
抗逆生理概论 逆境和植物的抗逆性
代谢紊乱 营养失调 乙烯增加或激素变化 生长受抑
植物的抗涝性
发达的通气系统 提高抗缺氧能力
水稻(A)与小麦(B)的老根结构比较
干旱胁迫条件下小麦的生理反应（一）
实验原理：干旱时，植物细胞脱水，细胞膨压降低，气 孔关闭，减少水分的散失。气孔开度减小也影响植物对 CO2的吸收，同时干旱时光合酶活性下降，因而光合作 用也下降。干旱时，植物体内游离脯氨酸和可溶性糖等 物质含量增加，这些物质积累变化也是衡量植物抗旱能 力的重要特征。
冻害的机理
结冰伤害 巯基假说 膜的伤害
植物对冻害的适应性
植株含水量下降 呼吸减弱 激素变化 生长停止，进入休眠 保护物质增多
提高植物抗冻性的措施
抗冻锻炼 化学调控 农业措施
热害
由高温引起植物伤害的现象称为热害(heat injury)。 而植物对高温胁迫(high temperature stress )的适应 则称为抗热性(heat resistance)。
提高作物抗旱性的途径
抗旱锻炼 化学诱导 矿质营养 生长延缓剂与抗蒸腾剂的使用
盐害
土壤中可溶性盐过多对植物的不利影响叫盐害(salt injury)。植物对盐分过多的适应能力称为抗盐性(salt resistance)。
若土壤中盐类以碳酸钠(Na2CO3)和碳酸氢钠 (NaHCO3)为主时，此土壤称为碱土(alkaline soil); 若以氯化钠(NaCl)和硫酸钠(Na2SO4)等为主时，则 称其为盐土(saline soil)。
Effects of osmotic stress on membranes
•Membrane fluidity is affected •Denaturation of membrane proteins •Inactivation of several enzymes (H+-ATPase, Ion transporters, Aquaporins) •Osmoregulation is lost •Leakage of solutes from cell and vacuole •Membranes of other cellular organelles damaged
植物抗虫生理研究
植物抗虫生理研究进展0 引言化学防治是目前中国农作物种植生产中用来防治虫害的主要方式之一，但化学农药对植物本身以及环境的污染和伤害较大，不利于农业生产的可持续发展，同时还会增加害虫的抗药性使其药效减弱而达不到预期防治效果。
而且当前仅靠生物防治中自然天敌的捕食以及病原微生物的作用等方法还不能及时有效且彻底的防控害虫，达不到理想的防治目的[1] 。
因此，利用传统育种方式选育抗虫品种以及依托先进生物技术来培育转基因抗虫品种等是防治害虫的重要举措。
对于抗虫品种的选育，首先需掌握昆虫侵害后植物体内抗虫物质、基因的响应机制，进而明确植物对害虫取食行为、生长繁殖、寄生的生理生化响应。
近年来，关于植物抗虫生理的研究主要集中在以下几方面：（1）营养物质。
已有研究表明某些营养物质与植物抗虫性间存在的关系，但从研究结果来看不同种类的植物与害虫相互作用后营养物质的变化也表现不同[2] 。
（2）次生代谢物。
植物的次生代谢物质种类多样、结构复杂，面对虫害时拥有驱避、引诱、毒杀、拒食等防御作用[3] 。
（3）防御酶。
植物受虫害胁迫后可产生一系列的防御反应，而防御酶则在这些防御反应里起重要作用[4] 。
（4）植物激素。
受虫害时植物可通过调控体内植物激素信号途径引起次生代谢物和保护酶等物质含量发生改变，进而提高植物防御功能[5] 。
以上研究都已取得重要成果，但在各方面间的联系以及相互影响作用上目前报道的较少。
本文对植物抗虫生理的主要几个方面以及昆虫应对植物防御反应的表现进行了综述，分析了当前该领域还存在的问题并对今后的研究方向和趋势进行了展望。
旨在为研究植物与昆虫间的相互作用，培育作物抗虫品种，构建稳定、持续的植物防控虫害理论体系提供理论参考。
1 植物营养物质与抗虫性植食性昆虫的生长发育、繁殖和寄主植物体内营养物质密切相关。
若昆虫要把植物作为寄主，那么该植物所含的基础营养物质应被昆虫吸收并转化为所需结构物质和能量，以供昆虫的发育生长需要[6] 。
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植物的抗性生理综述 序言：抗性是植物长期进化过程中对逆境的适应形成的。我国幅员辽阔，地形复杂，气候多变，各地都有其特殊的环境，抗性生理与农林生产关系极为密切。我们研究植物的抗性生理，对农作物产量的提高，保护森林等具有重要的意义。
摘要：对植物产生伤害的环境成为逆境。逆境会伤害植物，严重时会导致死亡。逆境可分为生物胁迫和非生物胁迫。其中生物胁迫有病害等，非生物胁迫有寒冷，高温，干旱，盐渍等。有些植物不能适应这些不良环境，无法生存，有些植物却能适应这些环境，生存下去。这种对不良环境的适应性和抵抗力叫做植物抗逆性。植物抗性生理是指逆境对生命活动的影响，以及植物对逆境的抵御抗性能力。本文将对植物的抗冷性，抗冻性，抗热性，抗旱性，抗涝性，抗盐性，抗病性等方面具体阐述植物的抗性生理，以利于更深入的研究。
关键词：抗冷性 抗冻性 抗热性 抗旱性 抗涝性 抗盐性 抗病性
1植物的抗冷性 低温冷害是指零度以上低温对植物造成的伤害或死亡的现象。当植物受到冷胁迫后, 会发 生一系列形态及生理生化方面的变化。植物的这种对低温冷害的忍受和适应的特性, 就是植物的抗冷性。（植物冷害及其抗性生理，陈杰中，徐春香,1998）低温胁迫是影响植物正常生长的主要障碍因子之一, 植物尤其是经济作物的抗冷性强弱直接影响作物产量。
1.1细胞膜系统与植物抗冷性 细胞膜的流动性和稳定性是细胞乃至整个植物体赖以生存的基础。在低温下植物细胞膜由液晶态转变成凝胶状态, 膜收缩; 温度逆境不可逆伤害的原初反应发生在生物膜系统类脂分子的相变上。大量研究证实, 膜系中脂肪酸的不饱和度或膜流动性与植物抗寒性密切相关。膜脂上的不饱和脂肪酸成分比例越大, 膜流动性越强, 植物的相变温度越低, 抗寒性越强。（植物抗冷性研究进展，刘忠等,2006）
1.2植物的渗透调节与抗冷性 1.2.1 脯氨酸 植物在低温条件下,游离脯氨酸的大量积累被认为是对低温胁迫的适应性反应。脯氨酸具有溶解度高,在细胞内积累无毒性,水溶液水势较高等特点,因此,脯氨酸可作为植物抗冷保护物质。植物在受到冷害时,游离脯氨酸可能是通过保护酶的空间结构,为生化反应提供足够的自由水及化学和生理活性物质,对细胞起保护作用。
1.2.2 可溶性糖 低温胁迫下植物体内可溶性糖的含量增加,它的含量与植物的抗冷性密切相关。低温下植株中可溶性糖积累是作为渗透调节物质和防脱水剂而起作用的,它们可降低细胞水势,增强持水力。
1.2.3 可溶性蛋白 多数研究者认为:低温胁迫下,植物可溶性蛋白含量增加。由于可溶性蛋白的亲水胶体性质强,因此,它能明显增强细胞的持水力,增加束缚水含量和原生质弹性。例如,低温导致薏苡幼苗叶片可溶性蛋白含量增加。（植物冷害和抗冷性研究，马文月,2004） 2.植物的抗冻性 植物为抵抗低温环境(冰点以下的低温使植物组织内结冰引起的伤害称为冻害. 此文所指低温通指冰点以下温度. ) ,在生长习性、生理生化、遗传表达等方面有各种特殊的适应特性即为植物的抗冻性。（植物抗冻性研究进展，代红军，曾洪学,2006）
2.1冷冻伤害及低温驯化植物生理生化变化 研究表明, 植物冷害首先发生在细胞膜系统。已经证明: 膜系统损伤首先是冷冻引发的严重脱水所致。低温引起植物胞外或胞内结冰, 由于胞外空间冰点较高且有一些灰尘或冰核细菌作冰核, 所以胞外先于胞内形成冰晶。冰晶溶液比液态溶液的水势低得多, 并且温度越低水势差值越大, 因而胞内的水分通过质膜流出, 导致细胞严重脱水。脱水会对细胞产生多种伤害, 包括膜的结构和功能低温还会使蛋白质变性 , 冷敏感水稻细胞液泡膜A TP 酶等酶活性降低, 而质膜A TP 酶活性变化小。（植物抗寒及其基因表达研究进展，曹琴，孔维府，2004）
2.2 影响植物抗冻性的物质 2. 2. 1 甜菜碱与植物的抗冻性 甜菜碱(Betains)是一种季胺类化合物,它作为一种重要渗透调节物质,积累在细胞质内保持与液泡渗透平衡,对低温胁迫条件下植物的生长发育具有如下保护作用: ①维持低温条件下酶的活性。②通过保持光系统II 复合体蛋白的稳定性来保持低温胁迫下光系统的活性。
2. 2. 2 稀土与植物的抗冻性 作物施加低浓度的稀土后,其抗冻性将大幅度增强. 其作用机制一方面是稀土提高了超氧化物岐化酶(SOD) 和过氧化氢酶(CA T)的活性而消除因逆境而产生的自由基毒害;另一方面,稀土离子直接参与消除O-2 的作用,以保护生物膜不被逆境破坏. 稀土元素可以消除自由基,提高植物抗冻性,但施用稀土的剂量、时间、土壤类型、植物物种等问题还有待进一步研究。
2. 2. 3 脯氨酸、可溶性糖与植物的抗冻性 渗透调节物质脯氨酸和可溶性糖(如:葡萄糖、蔗糖等) 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.赵黎芳等用不同浓度的NaCl 溶液预处理扶芳藤新品种“红脉”( Euonymus fort unei‘Hong Mai ’) ,以测定经不同方式预处理后对幼苗抗寒性的影响. 结果表明,实验组与对照组相比,脯氨酸含量经不同方式处理后有显著上升( P < 0. 05) ,即0. 1 mol/ L 和0. 3 mol/ L NaCl 溶液预处理比5 %和2 %PEG预处理对低温胁迫下植物体内脯氨酸含量的积累更有效。可溶性糖含量经上述处理后分别达到对照处理的2. 69 和3. 57 倍,与对照差异显著( P < 0. 05) 。表明:脯氨酸、可溶性糖含量的积累从不同程度和方面提高了扶芳藤幼苗对低温的适应能力。（植物抗冻性研究进展，代红军，曾洪学,2006）
2.3植物抗冻性举例 番茄幼苗经12 ℃锻炼7 d ,甜玉米种苗经11 ℃锻炼8 d 或15 d 后,番茄幼苗和甜玉米种苗对2 ℃低温胁迫的抗性明显提高。经过低温锻炼的番茄幼苗和甜玉米种苗脯氨酸含量较常温下(26 ℃P21 ℃) 生长的显著增加。电镜细胞化学观察结果表明,甜玉米种苗经11 ℃8 d 锻炼后,其质膜Ca2 + 2ATPase 在2 ℃冷胁迫后仍保持高活性,甚至有某些提高。而未经锻炼的种苗在同样低温处理后,质膜Ca2 + 2ATPase 活性丧失,遭受冷害。（适宜低温锻炼提高冷敏感植物玉米和番茄的抗冷性及其生理基础，简令成等,2005） 2.4植物的抗冻蛋白 植物抗冻蛋白(A FP) 是植物体经低温诱导后产生的一类具有热滞活性和重结晶抑制活性的抗逆蛋白, 普遍存在于越冬植物体内, 通过抑制细胞外重结晶和控制冰晶生长, 从而避免了大冰晶对机体的损伤。（抗冻蛋白和冰核蛋白对植物抗冻性能的作用机制，樊绍刚等，2009）
3植物的抗热性 温度是影响植物生理过程的重要因子，全球变化使得高温热害变得非常突出，成为限制植物分布，生长和生产力的一个主要环境因子。
3.1高温对细胞膜的伤害 细胞膜作为联系植物细胞与外界环境的介质，它的组成，性质与外界环境息息相关，外界环境对植物的胁迫危害首先在膜系统中表现出来。高温是改变细胞膜结构的一个重要胁迫因子，所以细胞膜被认为受热害最主要的部位。
3.2与高温有关的生理生化效应 高温下，与呼吸作用有关的酶钝化，发生不可逆失活，提高了生物合成，运输蛋白质周转速率而导致能量需求增加。 温度升高到对植物造成胁迫时，气孔开度减小，蒸腾作用随之减小，影响植物对矿质离子的运输和水分需求。（高温胁迫下植物抗性生理研究进展，商侃侃等，2008）
3.3热激蛋白 热激蛋白Heat Shock Proteins（HSP）又称热休克蛋白或应激蛋白（Heat Stress Proteins），是细胞应激原。（如高温）刺激下所生成的一组蛋白质。 HSP 是生物体受到高温、干旱、低温、缺氧、饥饿、重金属离子等不良环境因素影响时诱导合成的一类应激蛋白。在逆境条件下，从细菌到人类都能诱导合成HSP，以保护细胞免受进一步的损伤。温度的改变是形成HSP 的主要因素。温度控制热激基因的表达，蛋白质与植物的抗性具有密切的联系。通常认为，诱导合成HSP 的理想条件是比正常生长温度高出10℃的热激处理。 植物在热激3～5min内HSP mRNA的量增加，在20min 是可以检测到新合成的HSP。如果植物一直处于热激状态，HSP的合成可以持续几个小时。HSP 广泛存在于植物细胞膜、细胞质、叶绿体、线粒体等组织中细胞膜系统是热损伤和抗热的中心，细胞膜的热稳定性反映了植物耐热能力。 许多研究表明：HSP 的生成量与植物抗热性呈正相关。因此认为，HSP 可提高细胞的应激能力。当细胞受热或受其它应力刺激时，能获得抗性或耐热性，以保护细胞免受损伤。
4植物的抗旱性 干旱、盐碱和低温（冷害）是强烈限制作物产量的3 大非生物因素，其中干旱造成的损失最大，其损失量超过其他逆境造成损失的总和。干旱对植物生长和繁殖、农业生产和社会生活有着极其重要的影响，其对世界作物产量的影响，在诸多自然逆境中占首位，其危害程度相当于其他自然灾害之和。因此，干旱是制约植物生长发育的主要逆境因素，研究植物的抗旱性对农业生产实践及稳定荒漠生态具有极其重要的作用。另外， 抗干旱植物对抵御风沙等自然灾害、稳定干旱区环境，亦起着不容忽视的作用。 4.1干旱对植物的影响 干旱对植物的生长发育及生理生化代谢的影响主要集中在以下几个方面：①破坏膜透性，使细胞内容物外渗， 影响细胞器的结构和膜脂———蛋白质组分。②膨压降低，细胞分裂减慢甚至停止，因而细胞生长受抑制，同时造成水分按水势大小重新分配，以致使老叶过早枯萎、脱落。③设法关闭气孔，减少CO2的供应，以影响叶绿体的结构而造成光合作用减弱。④减少内源激素中促进生长的激素，延缓或抑制生长，使ABA 大量增加，而CTK减少，刺激乙烯的产生。根系合成的ABA 又作为一种根源信号物质，通过木质部蒸腾流到达地上部分，调节地上部分的生理过程，而实现植物对干旱胁迫的适应。⑤减少蛋白质合成，使游离氨基酸和甜菜碱增多。⑥促进活性氧积累，导致脂质过氧化。
4.2干旱伤害植物的机理 干旱对植物的影响通常易于观察，如植株部分敏感器官萎蔫。萎蔫的实质是因为缺水导致植株内部组织、细胞等结构发生了物理或化学变化，如膜的结构和透性改变。由于结构变化导致代谢过程受阻，如光合作用抑制、呼吸作用减慢，蛋白质分解，脯氨酸积累，核酸代谢受阻， 激素代谢途径改变等。植物体内水分分配出现异常，抑制植物生长，更为严重的是引起植株机械性损伤，导致植株死亡。（提高植物抗旱性的有效途径，赵景娣，2009）
4.3渗透调节 水分胁迫条件下会积累有机分子相溶性溶质或渗压剂，有效地提高植物的渗透调节能力、增强植物的抗逆性。如脱落酸，脯氨酸，甜菜碱等。