低溫對作物的影響主要分為冷害和凍害兩種：
凍害，是農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害的一種，即在0℃以下的低溫使作物體內(nèi)結(jié)冰，對作物造成的傷害。常發(fā)生的有越冬作物凍害、果樹凍害和經(jīng)濟林木凍害等。凍害對農(nóng)業(yè)威脅很大，如美國的柑橘、中國的冬小麥和柑橘常因凍害而遭受巨大損失。
冷害，是指農(nóng)作物生育期間遭受到0℃以上的低溫危害，引起農(nóng)作物生育期延遲，或使生殖器官的生理活動受阻，造成農(nóng)業(yè)減產(chǎn)。一些喜溫作物如水稻、黃瓜、辣椒等經(jīng)常發(fā)生冷害現(xiàn)象。
針對冷害的原理：影響作物體內(nèi)酶活性，膜脂變相（細(xì)胞膜形態(tài)）導(dǎo)致細(xì)胞膜破裂和作物失水。
綜合來說，所有提高作物抗凍性產(chǎn)品的作用機理也是圍繞以下四點：
第—，在溫度降低時，必須能夠維持胞膜相形，即維持細(xì)胞膜正常形態(tài)；
第二，提高作物細(xì)胞酶活性；
第三，能夠避免細(xì)胞內(nèi)結(jié)冰，對細(xì)胞造成機械傷害；
第四，細(xì)胞內(nèi)的水流到細(xì)胞外，導(dǎo)致作物脫水。
目前一般通過提高農(nóng)藝栽培手段來減輕低溫對作物的危害，如冬季采用溫室大棚種植，覆膜種植等方式來提高溫度，改善作物生長環(huán)境。也可以采用雜交育種或基因工程來培育抗寒能力優(yōu)越的品種，減少低溫的不利影響。
但改善農(nóng)藝措施費時費工，雜交育種抗冷性資源不足，選擇周期長，基因工程技術(shù)難度大。比較簡單的辦法就是使用外源物質(zhì)來提高作物對寒冷的抗性，外源物質(zhì)主要包括植物生長調(diào)節(jié)劑，如脫落酸、蕓苔素內(nèi)酯、水楊酸等；滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，如可溶性糖、甜菜堿等；無機鹽離子，如Ca+，K+等。
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激素類物質(zhì)
植物激素在提高植物抗低溫能力方面有重要作用，是抗寒基因表達(dá)的啟動因子之一。內(nèi)源ABA被稱為脅迫激素，在植物遭受低溫脅迫時，含量大大增加，而赤霉素、生長素含量下降，玉米素核苷含量先降后升。
外施激素類物質(zhì)同樣可以提高植物抗寒性，使用較多的是脫落酸、水楊酸、油菜素內(nèi)酯等，主要作用包括以下幾個方面：促進(jìn)植物內(nèi)源脫落酸的形成；降低電解質(zhì)滲透率；增加滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的含量；增強SOD及POD等酶的活性；誘導(dǎo)抗寒基因的表達(dá)及冷信號的傳導(dǎo)。
1.1脫落酸
脫落酸被認(rèn)為是植物對不同逆境因子產(chǎn)生響應(yīng)的共同信號之一，它在許多逆境響應(yīng)基因誘導(dǎo)表達(dá)中起到調(diào)控作用。當(dāng)?shù)蜏匾鹬参矬w內(nèi)滲透調(diào)節(jié)改變時，可以促進(jìn)脫落酸的積累并終導(dǎo)致抗寒基因的表達(dá)，提高植物抗寒力。
1.2水楊酸
水楊酸是存在于植物中的一種酚類物質(zhì)，是激活植物防御反應(yīng)的的自然信號物質(zhì)之一，可以通過韌皮部運輸，從而誘導(dǎo)系統(tǒng)獲得抗性。
同時，水楊酸是一種生熱素，能誘導(dǎo)植物體生熱，其誘導(dǎo)的生熱效應(yīng)是植物對低溫環(huán)境的一種適應(yīng)。在低溫脅迫下，水楊酸可顯著提高幼苗葉片細(xì)胞膜的穩(wěn)定性，抑制葉片中丙二醛的積累，提高過氧化氫酶、過氧化物酶等酶的活性。
1.3蕓苔素內(nèi)酯
蕓苔素內(nèi)酯是一種新型激素，是目前公認(rèn)的活性，廣譜的植物生長激素，能減輕作物在低溫脅迫和回溫恢復(fù)過程中的傷害作用，而且能促進(jìn)根系和基葉的正常生長和健壯度。
研究發(fā)現(xiàn)，使用蕓苔素可以提高禾本科作物如水稻、玉米、小麥的抗寒能力，同時，對一些茄果類等經(jīng)濟作物也有類似的作用。
1.4多胺
多胺類化合物普遍存在與植物細(xì)胞內(nèi)，主要有精胺（Spm）、亞精胺（Spd）、腐胺（Put）和尸胺（Cad）等，某些多胺以有機多聚陽離子的形態(tài)與帶負(fù)電荷的核酸、蛋白質(zhì)等結(jié)合，影響其構(gòu)相，進(jìn)而間接地影響DNA、RNA的表達(dá)。
遇到低溫等逆境脅迫時，多胺能夠保護(hù)膜結(jié)構(gòu)不受破壞，并能夠與膜上的磷脂作用，增強膜的穩(wěn)定性。
噴施亞精胺能夠增加低溫脅迫下植物體內(nèi)游離脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白的含量，并增加抗氧化保護(hù)酶SOD、POD和CAT的活性，進(jìn)而增加植株抗寒性。
多胺能夠提高果實的耐冷性，50mg/L亞精胺處理可以減輕果肉褐變、延緩冷害發(fā)生降低桃果實的冷敏性，延長保鮮期。外源腐胺也有同樣效果，使用腐胺處理能夠提高低溫脅迫下芒果內(nèi)源多胺的含量，維持果皮SOD活性在較高水平，使細(xì)胞膜透性增加緩慢，緩解冷害的發(fā)生。
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非激素物質(zhì)
除了激素類物之外，一些無機鹽離子，如Ca2+，能夠通過穩(wěn)定細(xì)胞結(jié)構(gòu)，促進(jìn)低溫信號傳導(dǎo)，誘導(dǎo)抗寒基因表達(dá)來提高作物抗寒性。
有機滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)如甜菜堿、脯氨酸、可溶性糖等是一種重要的抗寒劑，目前研究與應(yīng)用比較多。在低溫脅迫時，膜系統(tǒng)受到破壞，細(xì)胞液外滲，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)外平衡失調(diào)。
滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)可以提高細(xì)胞液濃度，維持滲透壓，保護(hù)膜系統(tǒng)組分，提供生命活動所需要的養(yǎng)分，還可以產(chǎn)生新的功能蛋白酶和生長激素來抵抗逆境脅迫，相互協(xié)同調(diào)節(jié)內(nèi)環(huán)境，提高植物抗寒性。
2.1鈣
鈣離子能夠提高植物的抗寒性，主要從以下三個方面發(fā)揮作用：
一、能保持細(xì)胞膜的穩(wěn)定性，維持細(xì)胞膜正常功能，進(jìn)而提高植物抗寒力。Ca2+作為磷脂的磷酸根和蛋白質(zhì)羧基間連接的橋梁使膜的結(jié)構(gòu)變得更為牢固，能夠提高相關(guān)酶系統(tǒng)如過氧化氫酶、過氧化物酶、超氧化歧化酶等來降低自由基對膜脂的的氧化作用，保持細(xì)胞膜的功能，防止細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)的破壞。
二、通過加固細(xì)胞壁影響植物耐冷性。細(xì)胞壁能夠防止胞外冰凍脫水引起細(xì)胞塌陷損傷，一些植物在低溫條件下，細(xì)胞壁加厚并木質(zhì)化，而一些研究表明，Ca2+正是細(xì)胞壁加厚和木質(zhì)化的調(diào)節(jié)者。
三、作為第二信使促進(jìn)低溫信號的傳導(dǎo)，誘導(dǎo)抗凍基因的表達(dá)。Lam等發(fā)現(xiàn)，通過細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃度的增加，可誘導(dǎo)葉綠素a和b束縛蛋白轉(zhuǎn)錄體的增加。
在苜蓿上使用Ca2+螯合劑BAPTA或Ca2+通道阻斷劑La3+，抑制了低溫誘導(dǎo)的Ca2+的輸入，同時減弱了冷適應(yīng)基因Cas15和Cas18基因的表達(dá)，降低苜蓿的抗凍能力。
相反的，使用Ca2+載體A23187和Ca2+通道促活劑BayK8644促進(jìn)Ca2+流入細(xì)胞，則誘導(dǎo)抗凍基因Cas15和Cas18的表達(dá)，增加其抗寒性。
2.2甜菜堿
甜菜堿不帶電荷，溶解度很高，廣泛存在與生物體內(nèi)，許多作物在遭受逆境脅迫時，可以合成并在細(xì)胞內(nèi)累積甜菜堿。
抗寒能力強的大麥品種，在低溫條件下甜菜堿含量較常溫時增加5倍左右，而抗寒力弱的品種僅增加兩倍。植物抗寒力的強弱與甜菜堿的增加量呈正相關(guān)的關(guān)系，增加越多，抗寒能力越強。
在低溫脅迫下，甜菜堿可以減輕低溫對菠菜葉綠體類囊體的傷害，原因可能是甜菜堿本身是季銨化陽離子，可與膜外蛋白質(zhì)的羧基陰離子相互作用，穩(wěn)定低溫下細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)。
2.3可溶性糖
可溶性糖也是一類滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，常見的有蔗糖、葡萄糖、果糖、海藻多糖等。在低溫逆境下植物體內(nèi)常常積累大量的可溶性糖。
可溶性糖之所以可以提高組織的抗冷性，可能有以下幾個方面的原因：一是通過糖的積累降低冰點，增強細(xì)胞的保水能力；二是通過糖的代謝，產(chǎn)生其他保護(hù)性物質(zhì)及能源；三是對細(xì)胞的生命物質(zhì)及生物膜起保護(hù)作用。
2.4脯氨酸
脯氨酸是一種重要的有機滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，在低溫條件時，體內(nèi)脯氨酸含量可提高10到100倍。脯氨酸含量的增加有助于細(xì)胞或組織的保水，同時還可以作為碳水化合物的來源，酶和細(xì)胞結(jié)構(gòu)的保護(hù)劑，來提高作物抗寒性。植物除了自身合成脯氨酸外，外噴脯氨酸同樣能起到提高抗寒性的效果。
溫馨提示：
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