植物對缺水逆境(Water Deficit)的反應

植物對缺水逆境(Water Deficit)的反應
台北市立建國高級中學生物科劉玉山老師/國立台灣師範大學生命科學系張永達副教授責任編輯

許多耐旱植物可以生長在缺水的環境中，根據耐旱植物對缺水逆境的反應，可將耐旱植物分為二種。 一種稱為逆境迴避者(stress avoidance)，這些植物可以逃脫乾旱逆境，例如沙漠中的短生植物(ephemeral plants)在雨季過後，迅速的發芽、生長且開花，在乾季來臨前形成休眠種子；苜蓿(Alfafa)在乾旱地區存活，是靠成株深入地裡的根系，得以吸收地下水；又如其他生長在乾旱地區的植物，發展多肉葉片以貯存水分，厚角質和葉毛以降低水分蒸散。
第二種稱為逆境抗性者 (stress resistant)，例如植物遭逢乾旱逆境時，具逆境抗性植物在經歷原生質脫水後，不受到傷害，且當原生質吸水復原後，仍能維持正常的生長與發育；又如多數的植物的營養生長部位，無法忍受輕度的脫水，然而有一群復甦植物(resurrection plants)的葉子，仍能在百分之七的大氣溼度中存活，且不受到傷害。 有關植物對抗逆境的機制研究很多。實驗顯示，無論是急速缺水或長時間的缺水都會引起氣孔的關閉，而氣孔的關閉在植物對抗缺水逆境時扮演重要的角色。急速缺水時，水分自保衛細胞蒸散的速率，超過得自葉肉細胞的速率，保衛細胞會鬆弛，而氣孔將會關閉；長時間慢性非致死性的缺水時，ABA 會和保衛細胞原生質膜上高親和性的結合處(receptor)相互作用，干擾保衛細胞原生質膜上的質子幫浦，接著影響鉀離子的吸收；或者刺激鉀離子至保衛細胞流出，使保衛細胞失去膨壓，最後導致氣孔的關閉。
許多植物對水分逆境的另一反應，則是利用溶質累積而造成滲透壓的上升，這個過程稱為滲透壓調節 (Osmotic adjustment)。滲透壓調節主要是指逆境誘發的一些代謝反應，所造成的溶質濃度的增加。與滲透壓調節有關的溶質，包括無機離子(尤其是鉀離子)、醣類與胺基酸。常見的有脯胺酸(proline)、山梨醇 (sorbitol)、甜菜鹼 (betaine)等。滲透壓調節產生一個更高的葉片的滲透壓，使得水分仍能流向葉片，造成葉片的腫脹。滲透壓調節也使得植物氣孔打開，吸收二氧化碳，在輕微的水分逆境下，持續進行光合作用。

參考資料:
1.Textbook: William G. Hopkins and Norman P. A. H ner. Introduction to Plant Physiology, 3rd ed. Wiley publishing.