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植物的成长历程平凡但不平静,在生存压力下成长最后呈现在世人面前,其面貌可能是完好无暇也可能是满目疮痍。在植物的生长的过程中有着众多的胁迫者,胁迫又分为生物胁迫和非生物胁迫,所幸的是,植物自身有着天然的免疫系统,在胁迫下也能生成抗性茁壮成长。一同看看胁迫下长成的它们!
“活物对活物”的生物胁迫
植物的生存与发育过程中总有一些“绊脚石”,如病原体微生物、昆虫、动物等生物对植物构成了生物胁迫。生物胁迫的类型有很多种,微生物性胁迫、昆虫性胁迫、鸟害、蚜虫和螨虫的胁迫比较常见。
图|昆虫性胁迫
图|鸟害
图|蚜虫
图|螨虫
在一片土地上,每种植物都是不同病原体的猎物,且“侵略者”都是成群出现。面临生物胁迫时植物也并非坐以待毙,植物会通过各种方式来应对侵入其体内的病原体。当遭遇病原体攻击,植物细胞会搬出自己的防御机制,比如伞形科植物遇到毛毛虫时,会释放特殊气味吸引胡蜂进行捕食。
图|植物细胞防御机制
在面对侵害时,植物也是真性情,敢于舍小保大。它们会通过“细胞自杀”的方式牺牲感染部位的细胞阻止病原体的侵入。
图|细胞自杀原理
它们还有自己弹性盾牌,通过加厚细胞壁来强化机械屏障,产生能抑制微生物活性的代谢物,特别是植物保护素,产生能破坏病原体壁的酶,如葡聚糖酶和几丁质酶。植物的免疫系统让它们能够抵御农业上诸多可怕的疾病,如霜霉菌、粉孢菌、镰刀真菌……
天灾难挡的非生物胁迫
狂风暴雨、电闪雷鸣等不可控制的天灾或自然灾害,是植物生存和生长发育不得不面临的非生物的环境条件,如盐碱、干旱、霜冻等极端温度都是植物生长发育过程中必须要应对和适应的非生物胁迫。
图|非生物胁迫
随着全球气候变暖、温室气体排放增加以及人类活动增强, 全球干旱区域的面积在不断增加,植物也感觉越来越热,温度的骤变对植物也有着很大的危害,巨大的温差变化会导致叶面坏死和水分变化,典型的例子就是生菜 “顶烧”和番茄的叶片与果实争夺水分引起的“黑屁股病”。
图|生菜 “顶烧”
图|番茄“黑屁股病”
但植物并不是完全听天由命,我命由我不由天在植物身上也有体现。有研究发现,有些植物能够通过调控根部形态和蒸腾效率提高抗旱性, 比如拟南芥和水稻的类受体蛋白激酶ERECTA(ER)等。
植物没囤盐,却也多的“吃”不完。受到盐碱胁迫的土壤中有高浓度的可溶性盐, 主要包含高浓度的钠离子(Na+)和氯离子(Cl−), 土壤高pH进一步加重盐胁迫的程度,植物无法选择性地吸收需要的营养物质,只能吸收钠。
图|盐碱胁迫
盐碱胁迫影响植物代谢, 进而阻滞植物生长发育, 降低了存活率和产量。
摆脱胁迫最当急
无论是生物胁迫还是非生物胁迫都影响着植物的健康成长,为了改善植物境况,人们也用经验积累出了诸多应对方法。面对生物胁迫可以采用农业防治、化学防治、黑科技防治。农业防治措施包括采剪、耕作、施肥等技术,一般用于预防病害。化学防治采用化学物质进行防治,比如用喷洒农药,作用快效果好,但要把握好浓度。还有许多黑科技防治,如微电水、物联网、人工仿生的昆虫信息素诱芯等。
图|黑科技防治措施
生物胁迫的可控性强,犯难的是非生物胁迫的对策。在林业研究人员的努力下,已经为提高盐碱地区树木生长开辟了一条明路。改善树木的生长条件、选育耐盐适生树种是提高盐碱地区树木生长的有效对策。
改善树木的生长条件、选育耐盐适生树种是提高盐碱地区树木生长的有效对策。可以改善盐碱土壤环境或逐渐提高盐浓度的浸种法来提高树木的耐盐特性。此外,筛选、引种和驯化抗盐树种资源,也能提高树木在盐碱环境中的存活率。通过常规的抗盐生理实验,筛选耐盐能力强的树种,如刺槐、柽柳、榕树、苦楝、黄槿、海漆、落羽杉等。杂交或通过分子育种将外源抗盐DNA导入树木,改变其遗传基础也可以培育出抗盐性强的树木新品种,将树木的耐盐基因分离和克隆出来,用于转基因研究和育种中也是可行的方法。
一粒种子一旦生根发芽,便在原地开花结果,度过平凡的一生。然而,植物的一生并不平静,它们会遭遇各种各样的环境变化和胁迫挑战。如何面对和适应不同的胁迫对植物来说生死攸关,研究植物感知并响应干旱、盐碱胁迫的分子网络, 对于植物应对变化万千的自然气候具有重要意义,只有这样才能为人、为自然提供重要保障。
参考文献:
[1]植物生理生态.2篇PCE揭示生物胁迫与非生物胁迫的相互作用如何影响植物抗性
[2]植物科学最前沿.非生物胁迫与环境适应性育种的现状及对策
[3] iplants.综述:非生物胁迫如何影响生物胁迫
[4]农民日报.宁夏:盐碱地上“种绿生金”
[5]中国知网.盐胁迫对树木生长影响研究综述
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