環(huán)境脅迫與植物抗氰呼吸探究

黃青峰

摘 要：自然界中的植物類型多樣，而植物的生長主要依賴于現(xiàn)有的環(huán)境。在生長的過程中，植物發(fā)生的物質(zhì)代謝、能量代謝，以及生長發(fā)育的規(guī)律和機(jī)理都與外界環(huán)境緊密相關(guān)，而植物抗氰呼吸的發(fā)生及運(yùn)行也受到環(huán)境的影響。本文主要對植物抗氰呼吸的內(nèi)涵及生理意義進(jìn)行闡述和分析，并結(jié)合相關(guān)實(shí)例分析環(huán)境脅迫下的植物抗氰呼吸狀況及變化。

關(guān)鍵詞：環(huán)境脅迫；植物；抗氰呼吸

中圖分類號：Q945.78 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20170333017

一般而言，抗氰呼吸主要存在于植物或某些真菌當(dāng)中，例如天南星科、睡蓮科和白星海芋科的花粉，玉米、豌豆和綠豆的種子等高等植物，并且抗氰呼吸與植物開花、發(fā)芽等所處的環(huán)境緊密相關(guān)[1]?？骨韬粑饕傅氖侵参矬w內(nèi)存在與細(xì)胞色素氧化酶鐵結(jié)合的陰離子（如氰化物、疊氮化物）時(shí)，仍能繼續(xù)進(jìn)行呼吸，即不受氰化物抑制的呼吸[2]。當(dāng)前針對植物生理方面的研究，越來越多的研究者關(guān)注植物在環(huán)境脅迫下植物的抗氰呼吸情況。就植物抗氰呼吸，具體闡述如下。

1 植物抗氰呼吸及生理意義

1.1 植物抗氰呼吸的途徑和特性

就植物的抗氰呼吸途徑而言，當(dāng)前最多且為人接受的觀點(diǎn)是，植物呼吸電子從泛醌分叉，電子不經(jīng)過細(xì)胞色素系統(tǒng)，即不經(jīng)過磷酸化部位Ⅱ及Ⅲ，直接通過另一種末端氧化酶——交替氧化酶傳遞到分子氧，由此實(shí)現(xiàn)抗氰交替。當(dāng)然，就植物抗氰呼吸的途徑，許多學(xué)者或研究者也有其他的觀點(diǎn)和看法，尤其是針對抗氰交替中是否有其他組分的問題，到現(xiàn)在該問題已經(jīng)得到眾多學(xué)者的肯定回答，即沒有其他的組分。

1.2 植物抗氰呼吸的生理意義

根據(jù)抗氰呼吸的定義及內(nèi)涵可知，植物在特定的環(huán)境下仍能進(jìn)行呼吸且不受氰化物的影響。如此一來，抗氰呼吸可以使得植物在生長的過程中有效抗病，也有利于植物授粉或促進(jìn)植物果實(shí)成熟。以海芋類植物為例，該植物在開花的過程中，花序呼吸速率能夠加快，海芋類植物內(nèi)部組織的溫度也會在抗氰呼吸下提升，并且超出環(huán)境溫度25℃左右，這種狀態(tài)延續(xù)的時(shí)間還是比較長的。而溫度升高則會使得海芋類植物散發(fā)出比較濃郁的味道，這種味道會吸引昆蟲，通過昆蟲可以實(shí)現(xiàn)授粉。

2 環(huán)境脅迫與植物抗氰呼吸

植物除了受到自身發(fā)育的作用會產(chǎn)生抗氰呼吸的現(xiàn)象外，受到外界環(huán)境的影響如外界的溫度、干濕度、鹽度等的脅迫，也會使植物抗氰呼吸狀況發(fā)生變化，以下就是環(huán)境脅迫對植物抗氰呼吸影響的幾點(diǎn)具體分析。

2.1 外界環(huán)境中鹽度脅迫與植物抗氰呼吸

根據(jù)研究和實(shí)驗(yàn)，鹽度脅迫會對植物抗氰呼吸產(chǎn)生一定的影響。其中NaCl脅迫可以影響植物當(dāng)中AOX蛋白的表達(dá)，其引起的植物生長及呼吸的變化主要制約植物初生木質(zhì)部的發(fā)育。而由于植物在耐鹽性方面有所不同，鹽度脅迫產(chǎn)生的影響程度也就不同。以小麥為例，對2種耐鹽度不同的小麥植物進(jìn)行觀察，在定量的鹽度脅迫之下，2種小麥的AP活性變化明顯存在差異。在鹽度脅迫之下，植物抗氰呼吸相關(guān)成分的交替途徑具體發(fā)生的變化有以下2點(diǎn)：植物抗氰呼吸運(yùn)行當(dāng)中，腺苷三磷酸的合成量減少；形成關(guān)鍵性的中間產(chǎn)物，植物當(dāng)中的三羧酸循環(huán)發(fā)生反轉(zhuǎn)，鹽度脅迫下植物可進(jìn)行自身調(diào)節(jié)。

2.2 病原菌侵染下的植物抗氰呼吸

近幾年，外界環(huán)境中的病原菌侵染對植物抗氰呼吸產(chǎn)生的影響主要有以下幾點(diǎn)：植物本身進(jìn)行的抗氰AP在親和互作之下會導(dǎo)致植物感染病原菌；抗氰AP使得植物寄主感染的病原菌回受到Ca2+等信號分子的控制；植物寄主的活性氧活動受到制約，抗氰AP對植物寄主產(chǎn)生病原菌的侵染。依據(jù)以上病原菌侵染對植物抗氰呼吸產(chǎn)生的3點(diǎn)主要影響分析得出，抗氰AP運(yùn)行對植物病原菌有一定的調(diào)節(jié)和控制作用。過去針對病原菌侵染對植物抗氰呼吸研究的成果并不涉及到親和互作作用，但是在最近幾年關(guān)于這方面的研究越加深入，并且顯示出植物病原菌侵染與抗氰AP有著極大關(guān)系。

3 結(jié)束語

植物抗氰呼吸有利于植物的生長和發(fā)育，在抗氰呼吸下植物能夠在某些方面有更大的生長優(yōu)勢。尤其是在某些外界環(huán)境因素的脅迫下，植物內(nèi)部組織等會發(fā)生變化，受到影響，植物的抗氰呼吸也發(fā)生變化。本文以上主要在鹽度、溫度以及病原菌侵染脅迫下植物的抗氰呼吸情況，但植物抗氰呼吸還受到水分、滲透等的影響。由于經(jīng)驗(yàn)和知識有限，以上闡述還存在許多不夠全面的地方，希望廣大專業(yè)人士批評指正。

參考文獻(xiàn)

[1]秦嗣軍，呂德國，李志霞，等.水分脅迫對東北山櫻幼苗呼吸等生理代謝的影響[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011（1）：201-209.

[2]李志霞，秦嗣軍，呂德國，等.植物根系呼吸代謝及影響根系呼吸的環(huán)境因子研究進(jìn)展[J]. 植物生理學(xué)報(bào)，2011（10）：957-966.