能反击干旱的植物

水对植物的重要性

水是植物体内最多的物质，也是最重要的、无法替代的物质。水分占植物体鲜重的60%至90%，既可作为各种物质的溶剂充满在细胞中，也可以与其他分子结合，维持细胞壁、细胞膜等的正常结构和性质，使植物器官保持直立状态。植物细胞内的物质运输、生物膜装配、新陈代谢等过程都离不开水。

如果没有水，植物将无法顺利地散发热量，保护自己不受炎夏烈日的灼伤。如果没有水，植物也无法吸收土壤中的矿物质和有机营养。水不但是植物体自身生长和发育必需的物质条件，也是植物体与周围环境相互联系的重要纽带。

当植物遇到干旱时

当一棵正在旺盛生长的植物所能吸收的水分不能满足自身需求时，最初，叶片只是一点一点地萎蔫。如果不能得到及时的水分补给，植物就会逐渐放慢甚至停止生长发育，叶片乃至整个植株逐渐干枯，变黄脱落，轻则生物量下降，重则植物死亡。

导致植物干旱的原因很多，一种是由于土壤水分不足，致使土壤盐分浓度增高和有毒物质增多，使植物根系不能吸收水分而萎蔫。那么，植物在干旱来临时就只能被动忍耐、束手无策了吗？

对大多数陆生植物来说，抵御干旱的能力有限，尤其是生长在水分较丰富地区的那些很少遇到干旱的湿生植物和中生植物，这些植物所具有的一些基本手段，可以抵御持续时间短的、程度较轻的干旱胁迫。

如果干旱胁迫延长，植物就会加强根系的生长，主根向下伸长进入更深的地底寻找水源，侧根和根毛增多，使植物吸收水分的面积增大，促进水分的吸收。同时减缓地上部的生长，以减少水分和能量消耗，并转向生殖生长，促进衰老以加速果实和种子成熟，以生物量和产量为代价来换取生命的延长和延续。这也是为什么旱灾经常导致严重的农作物减产。

植物对决干旱

那些不幸生长在缺水干旱环境下的植物，它们是怎样活下来的呢？如果要用一句话概括，应该是八仙过海，各显其能。

在非洲的撒哈拉大沙漠里生长着一种叫“短命菊”的菊科植物，只要有一点点雨滴的湿润，它的种子就会马上发芽生长，在短暂的几个星期里完成发芽、生根、生长、开花、结果、死亡的全过程。

沙漠中还有一种木贼，它的种子在降雨后10分钟就开始萌动发芽，10个小时以后就破土而出，迅速地生长，仅仅两三个月就走完了自己的生命历程。它们懂得适应气候特点，利用短暂的雨季或仅一次降雨来完成生长和繁殖，而避开旱季。

更多的植物是通过一些特殊的结构来维持在干旱环境中生长发育所需的水分，它们通常被冠以“耐旱植物”的美称。例如，一些生长在我国西北沙漠和戈壁中的植物常具有十分发达的根系，能充分利用土壤深层的水分，并及时供应地上器官，就像沙漠中的胡杨树，可将根扎进地下10多米，顽强地支撑起一片生命的绿洲。

有些植物为了抗旱，退化叶片，或将叶片变成鳞片、膜、鞘、革质，以减小蒸腾失水，就像梭梭和柽柳，最大限度地保持和利用那来之不易的有限水分。另有些植物具有特殊的控制蒸腾作用的结构，如马蔺叶片表面具有的厚角质层，沙冬青的叶表面有一层蜡质或灰白色毛，夹竹桃叶片气孔凹陷等。这些耐旱植物对付旱情的有力措施，都是通过有效地保水或吸水以达到水分平衡的目的。

仙人掌科和景天科植物更为特殊，具有肉质结构，贮水组织非常发达，如北美洲沙漠中的仙人掌，一棵可以高达15米至20米，贮水2000千克以上。

另外，这类植物有特殊的光合固定二氧化碳途径，气孔白天关闭，利用体内固定的二氧化碳进行光合作用。夜晚张开，吸收二氧化碳并固定。这样一来，既可以减少蒸腾量，维持水分平衡，又能同化二氧化碳，这种策略也是保水耐旱。

神奇的复苏植物

自然界中还有一类植物，可以生活在极端干旱的环境里，但是并没有特殊的结构来保水，也没有强大的根系来吸水。这类植物采取的是一种相反的策略，即快速彻底地脱水，减弱生理代谢活动，进入一种类似休眠的状态度过干旱时期。而在水分变得充足时又快速地吸收水分，恢复生活状态，继续完成其生活史。

在休眠至生长的这个过程中，这些植物表现出形态结构上的可见变化，干旱时叶片发生卷曲、变硬、失绿，复水时逆转，重新变得舒展、柔软、鲜绿，就像它死而复生一般，因此，人们把这类植物称为复苏植物。英语有个非常有意思的表达，说它们是干而不死。

我国明代《本草纲目》中就记载过的“九死还魂草”卷柏，可以在晾干后，经浸水而生。据说卷柏的干标本在时隔11年之后浸在水里，居然能复活恢复生机。笔者也曾将一种名为牛耳草的苦苣苔科植物风干5年后放在湿滤纸间，几个小时后就复苏了。所以，这类植物的适应策略是耐旱但不保水。

科学研究告诉我们真相

细胞学和分子证据显示低等复苏植物和高等复苏植物在干旱和复水过程中的表现和采取的手段是不同的，后者显然更经济划算。虽然很多陆生植物的种子和花粉能够耐脱水，但复苏植物是唯一能够以叶子等营养器官忍耐脱水的一类植物。

最新的理论推测，耐脱水性是一种古老的性状，大概在植物从水生向陆生进化的过程中获得。由于陆生植物获得了越来越有效的吸收、运输和保持水分的结构，如维管组织，这种耐脱水能力就仅仅被保留在种子和花粉中，而在叶片等营养器官中被丢失了。

只有生活在长期或季节性干旱环境中的一些植物，在长期适应性进化过程中对种子中的耐脱水程序进行重新编程，使之在营养器官中重现而重新获得了复苏能力。

人类的不断探索

对自然奥妙的好奇一直是科学进步的主要动力之一。虽然植物干旱反应与适应这个问题在人类孜孜不倦努力探索下已经获得了长足的进步，然而，关于形形色色的避旱植物和耐旱植物适应干旱的分子机理、环境影响与遗传控制，以及能否加以利用来改良农作物的抗旱性，仍然是很多科学工作者正在努力攻关的难题。