当植物衰老时会出现哪些生理变化?
 
作者:汤茜  来源:www.weisanli.com
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    衰老与死亡是植物生命周期中非常重要的过程,二者均在植物不同的发育阶段和不同水平上进行。衰老的最终结果往往是自然死亡,是植物适应性的表现。死亡事件可有选择性地发生在一些细胞、器官甚至整株上。植物衰老指随年龄增加植物的功能或活力逐渐丧失衰退过程,并且是由内源因子调控的、主动的、程序化的与自然死亡有关的事件。 植物在衰老过程中,其外部表现为叶色发黄、脱落,生长速率下降,同时其内部也发生了一系列的生理变化。主要表现为:
    1.细胞结构的变化。在衰老过程中细胞的结构逐渐解体,首先是叶绿体完整性的丧失,叶绿体由椭圆向圆形变化,体积缩小,类囊体膜首先松弛,膨胀,裂解,其中基质片层的变化先于基粒片层;随后整个类囊体膜片层系统经囊泡化作用而解体,叶绿体被膜保持完整性至最后,但其外层膜裂解先于内层膜。而后,核糖体和粗糙型内质网数量减少;线粒体先是嵴变形,进而收缩或消失;核膜裂损,液泡膜、质膜发生降解。膜结构的破坏引起细胞透性增大,选择透过性功能丧失,使细胞液中的水解酶分散到整个细胞中,产生自溶作用,进而使细胞解体和死亡。
    2.光合色素丧失。以叶片衰老为例,最明显标志是叶片失去绿色而呈现出红色、褐色或金黄色,也就是叶绿素的降解。至叶片衰老末期,约有80%叶绿素丧失。类胡萝卜素比叶绿素降解稍晚,这些光合色素的丧失都会导致光合速率下降。
    3.核酸的变化。叶片衰老时,RNA总量下降,尤其是rRNA的减少最为明显。其中以叶绿体和线粒体的rRNA对衰老最为敏感,而细胞质的tRNA衰退最晚。叶片衰老时DNA含量也下降,但下降速度较RNA为小。虽然RNA总量下降,但某些酶如蛋白酶、核酸酶、纤维素酶等的mRNA的合成仍在继续。
    4.蛋白质的变化。新生或扩展叶片中的氮代谢以同化为主,到完全展开时达到高峰,衰老一开始氮的代谢即从同化变为再分配代谢,衰老叶片中参与硝酸还原、氨同化、氨基酸合成、蛋白质降解的有关酶活性都发生明显变化。细胞内蛋白质分解超过合成,可溶性氮有所增加。衰老过程中可溶性蛋白和膜结合蛋白同时降解。在未离体的叶片衰老时氨基酸可以以酰胺形式转移至茎或其他器官,被再度利用。在衰老过程中也有某些蛋白质的合成,如核糖核酸酶、蛋白酶、酯酶、纤维素酶的含量或活性增加。
    5.呼吸作用异常。呼吸速率先下降,后出现一个呼吸跃变期,以后则迅速下降。下降速率比光合速率慢。
    6.激素变化。促进生长的植物激素如细胞分裂素、生长素、赤霉素等含量减少,而诱导衰老和成熟的激素如脱落酸、乙烯等含量增加。
    由于植物生理学和分子生物学的迅速发展,对植物衰老的研究取得了很多成果。但现在对植物衰老的机制认识很初步,如一次结实植物与多次结实植物的衰老差异,衰老分子机制和衰老基因类群等问题如今还缺乏了解。通过研究植物衰老时的生理变化,进而探索衰老现象的实质,在实践上提高农作物产量,提高果蔬的耐贮藏性和延长切花寿命,具有重要的理论和实践意义。

    参考文献:
    武维华主编  《植物生理学》                科学出版社
    王忠主编    《植物生理学》              中国农业出版社 
    沈成国等编著《植物衰老生理与分子生物学》 中国农业出版社