关键词：植物细胞膜；干旱；渗透能力
1引言
干旱环境会对植物的生长发育产生影响，对于抗旱植物来说，其体内的调节渗透功能是其在长期干旱条件下进化出的抗旱机制[1]。植物在水分不足的条件下其抗旱的重要机制是调节渗透作用和维持细胞内的膨胀压力，当外界环境处于干旱状态下时，植物细胞会将大量的溶质积累在细胞内，使得渗透势降低，这样外界的水分就可以被植物吸收，从而保证植物能够进行正常的代谢活动，这种通过积累溶质维持膨胀压力吸收水分的行为称之为渗透能力的调节作用。因此，对于植物细胞体内各种溶质含量的研究有利于分析植物细胞膜在干旱环境下的渗透能力。本文以槐树为研究对象，对植物体内调节细胞膜渗透能力的物质含量以及由于干旱导致的植物体内代谢产物的变化进行了研究。
2实验方法
本文以槐树为研究对象，将植株在内径30cm，高32cm的花盆内进行培育，在每一个花盆内培育3株。盆中土壤水含量分别控制在70%，60%，50%和40%左右，分别定义为水分充足，轻度干旱，中度干旱和重度干旱。采集不容水分含量的植物叶片进行测试。
对于可溶性糖含量的测量采用比色法进行测试；植物细胞中的脯氨酸含量的测量则采用茚三酮显色法；代谢产物可溶性蛋白质的测量采用比色法。上述三种物质的测量方法来源于文献中[3]；细胞膜透性采用GTWDDS-307型电导仪进行测试。
3 结果分析
3.1 植物细胞在干旱环境下渗透能力调节物质含量的变化
植物细胞内可溶性糖和脯氨酸对植物细胞膜渗透能力的调节作用影响显著[2]。图1为不同干旱状态下槐树叶片中的可溶性糖随时间的变化关系。从图中可以看出随着时间的增加，槐树中的可溶性糖含量在不同干旱状态下都有增加，在干旱状态的中期和后期时，可溶性糖的增加更加明显。从图1所示的结果中可以发现，可溶性糖在槐树植物体内的积累与时间有关，在干旱状态的中后期，可溶性糖含量的增加可以使渗透势降低，对渗透能力的调节作用增强。图2所示为槐树植物中脯氨酸的含量在不同干旱状态下随干旱时间的变化情况，如图所示干旱会使脯氨酸大量积累在植物内，随着干旱时间的延长，这种积累效果趋于明显，另外，干旱导致的脯氨酸积累并不是随时间的变化而不断增加，而是存在一定的波动性，对于中度干旱和重度干旱来说，脯氨酸含量在处于干旱状态45天时出现一个较小的峰值，而槐树处于干旱状态达到75天时，在轻度干旱，中度干旱和重度干旱的状态下，槐树内脯氨酸含量存在一个较大的峰值，在水分充足的条件下，脯氨酸含量较低。这说明植物在处于不同程度的持续干旱状态下时，其内部的脯氨酸受到外部干旱的刺激，其含量有所变化，进而对植物细胞膜的渗透能力产生影响。
图1 不同干旱状态下槐树叶片中的可溶性糖随时间的变化关系
图2 槐树植物中脯氨酸的含量在不同干旱状态下随干旱时间的变化
3.2植物细胞在干旱环境下代谢物质含量的变化
在干旱条件下，如果植物细胞发生损害，那么细胞内的分解代谢就会超过合成代谢，此时细胞内可溶性蛋白就会发生降解。图3为不同干旱状态下槐树植物细胞内可溶性蛋白含量随时间的变化，可以看出，在干旱状态为轻度时，植物细胞可溶性蛋白随着处于干旱状态的时间延长而降低且降幅较缓，对于干旱状态为中度和重度的槐树植物来说可溶性蛋白降幅明显，且后者要高于前者。
图3 不同干旱状态下槐树植物细胞内可溶性蛋白含量随时间的变化
3.3 植物细胞在干旱环境下的膜透性
图4所示为不同干旱状态下槐树植物细胞膜透性随干旱时间的变化。如图所示随着干旱程度的逐渐增加，槐树植物的细胞膜渗透性随着干旱时间的增加而增加，处于重度干旱状态下的细胞膜透性要远大于其他干旱程度，且当槐树植物处于干旱后期时，膜透性增幅明显。
图4 不同干旱状态下槐树植物细胞膜透性随干旱时间的变化
4结束语
综上所述，当植物处于干旱状态时，细胞内起到调节渗透作用的可溶性糖和脯氨酸含量逐渐增加；而分解代谢随干旱程度和时间的增加而加剧，可溶性蛋白质含量下降。细胞的膜透性在重度干旱条件下存在显著的增加。
参考文献
[1] 李昆, 曾觉民, 赵虹. 金沙江干热河谷造林树种游离脯氨酸含量与抗旱性关系[J]. 林业科学研究, 1999, 12(2):103-107．
[2] 程智慧, 孟焕文, Julie D等. 水分胁迫对番茄幼苗转化酶表达及糖代谢的影响[J]. 园林学报, 2002, 29(3): 278-279.
[3] 高俊风. 植物生理学实验技术[M]. 北京: 世界出版社, 1999.
论文作者:高振轩
论文发表刊物:《科技中国》2017年7期
论文发表时间:2017/10/11
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