耐寒植物

自然界中，有一些植物是不怕嚴寒侵襲的，這就是耐寒植物。被人們稱作“歲寒三友”的松、竹、梅即使在零下四五十攝氏度的温度下也不會凍壞。此外像嬌嫩的白菜，要在-150℃才會結冰，蘿蔔等可以經受-20℃的温度而不結冰。 ^[1] 

植物對低温的應激是一個複雜的過程，包括低温信號的感受、信號轉導和轉錄調控等階段。低温時，質膜流動性降低，細胞可以通過質膜上的鈣離子通透性通道、組氨酸激酶、受體激酶和磷酸酯酶等各種感受器而感知低温，並通過不同的信號傳導途徑最終激活相關基因表達。已發現的植物體內具有抗凍作用的物質主要有抗凍蛋白、脯氨酸、SOD等，這些物質起到抑制冰晶生成、維持滲透壓平衡及抗氧化等相關作用，最終達到維持細胞膜系統穩定性和酶活性的目的，從而增強了植物在低温下的耐受性。

植物體內的水分有普通水和結合水兩種。所謂“結合水”，僅僅看其化學組成，和普通水沒有太大的區別，只是普通水的分子排列順序相對凌亂，可以到處流動，而結合水的分子卻在植物組織周圍排列得十分整齊，和植物組織親密地“結合”在一起。令人難以相信的是，化學家發現，其實結合水的性質和普通水的區別很大，比如普通水在攝氏零度就開始結冰，但結合水卻比普通水的結冰温度低得多。寒冷的冬天，植物體內減少的只是普通水，而結合水的量卻保持不變，這樣結合水所佔的比例反而提高了。由於結合水的結冰温度要比攝氏零度低得多，因此耐寒植物當然就可以在嚴冬中傲視冰霜了。 ^[2] 

冷害引起的植物損傷首先發生在細胞膜系統。冷凍造成的脱水現象導致膜系統損傷。低温引起植物胞外或胞內結冰，由於胞外空間冰點較高且有一些雜質作為冰核，所以胞外先於胞內形成冰晶。冰晶溶液比液態溶液的水勢低得多，並且温度越低水勢差值越大，因而胞內的水分通過質膜流出，導致細胞嚴重脱水。脱水會對細胞造成嚴重傷害，包括膜結構的改變和功能的喪失。脱水後升温，原生質迅速膨脹而裂解 ；脂分子雙層被破壞，部分膜脂疏水頭部聚在一起形成直徑 2nm的六角錐形結構；在經低温馴化的原生質體中，可以觀察到膜片跳躍現象，可能是由於質膜與其他細胞膜，尤其葉綠體被膜融合而引起。由於低温誘導而產生的過氧化物也能損傷膜結構，胞外形成的冰晶刺傷細胞壁或細胞膜引起細胞的破裂。這些均使質膜失去滲透反應能力。低温還會使温度敏感的蛋白質變性，冷敏感水稻細胞液泡膜 ATP酶等酶活性降低，而質膜ATP 酶活性變化小。

也就是低温會造成細胞內冰晶形成和生長、滲透勢的改變及低温直接導致的細胞活性降低，進而使植物細胞膜結構受損、部分蛋白失活，影響到細胞正常的生理功能，甚至造成細胞的破裂死亡，影響了植物的生長髮育或導致植物死亡。

通過研究植物抗凍機理，人們發現了多個可以提高植物抗凍能力的基因或相關產物，也有很多基因轉化植物並賦予了植物抗凍能力。但這些植物大部分是煙草、擬南芥等模式植物，雖然證明了相關基因的功能，但並沒有實際應用於生產實踐。人們對一些植物的抗凍品種培育研究並不多，例如，棉花的轉基因育種目標主要集中於抗蟲、抗病及抗除草劑等方面，開展抗凍棉花培育的很少，而實際上低温災害對棉花的生產造成的危害並不亞於蟲害、病害。因此，開展某些受低温災害影響巨大的經濟作物的抗凍品種培育工作，具有重要意義。

別名：樺樹

學名：Betula platyphylla Suk.

性狀：樺木科樺木屬。落葉喬木，樹皮灰白色。單葉互生，側脈5~8對。雌雄同株，柔荑花序。堅果具翅。

分佈：北京門頭溝區百花山、房山縣、密雲縣、懷柔縣海拔1500米以上高山有分佈。

用途：用材及觀賞樹種。

別名：北鵝耳櫪、土姜

學名：Carpinus turczaninowii hance

性狀：樺木科鵝耳櫪屬。落葉喬木。單葉互生，卵形，側脈8~12對。雌雄異株。堅果，果苞葉狀。

分佈：北京房山區廣見分佈，生於陰坡或雜木林中。

用途：用材樹種。種子可榨油。

別名：胡榛子、角榛

學名：Corylus mandshurica Maxim.et Rupr.

性狀：樺木科榛屬。落葉灌木。單葉互生，長圓形。雌雄同株。堅果，果苞管狀，密被剛毛

分佈：北京山區廣見分佈，常與榛子混生。

用途：果仁可食及榨油。

別名：慄

學名：Castanea mollissima B1.

性狀：殼鬥科慄屬。落葉喬木，樹皮灰褐色。單葉互生，具刺芒狀鋸齒。雌雄同株，雄花柔荑花序，雌花3朵聚生。堅果，生於刺狀總苞（殼鬥）內。

分佈：北京花崗岩山區廣見栽培。喜沙壤土。

用途：重要的木本糧食植物。種子可食。枝、根可入藥。

學名：Quercus variabilis B1.

性狀：殼鬥科櫟屬。落葉喬木，樹皮木栓層發達。單葉互生，葉緣具刺芒狀鋸齒。雌雄同株，雄花柔荑花序，雌花單生或數個聚生。堅果，殼鬥杯狀。

分佈：北京低山陽坡多有分佈。耐旱。

用途：用材及水土保持樹種。樹皮製軟木。殼鬥含鞣質，果實含澱粉，可醇酒。

在極地中央，整年被冰雪覆蓋着，那裏夏天很短，嚴寒的冬天長達8個月以上。那裏的植物主要是地衣和苔蘚，如新地島已發現500多種地衣，格陵蘭島發現了300種左右的地衣和600種左右的苔蘚。1954年，人們在北冰洋底3400米深處發現有細菌和真菌的孢子。

在極地邊緣地區就有許多高等植物了，可是這些植物的莖和葉都緊緊地貼在地面上，能很好地承受積雪的壓力。只要每年有一小段温暖的天氣，植物就立即發芽，在短短的時間內就完成了生長、開花、結果的過程。所以，到了夏天這些地方百花怒放，勿忘草、仙女木、罌粟等開着美麗的花朵，迎風招展。那裏的懸鈎子果實特別多，它是一種多汁的漿果，成熟時紅色的果實鋪滿地上，多得使人們不是摘漿果，而是用一種特殊長柄勺狀的“梳子”來“梳”漿果，一“梳”就能“梳”下很多漿果來。此外，還有不少很有價值的植物，如沼澤烏飯樹的果實可供食用，禾本科、莎草科的植物可作飼料。可見，南極和北極地區的植物種類還是很豐富的。 ^[3]