缺水還影響細胞的呼吸作用，離子的吸收和運輸，以及核酸代謝等生理過程。小麥植株受旱時，葉片中DNA的含量相對穩定，RNA的含量則下降。Gates和Bonner認為RNA的下降主要是由於分解加強。他們用32P標記的RNA試驗，對照中總RNA增加，放射性保持恆定；但處理材料中總RNA恆定，放射性則逐漸消失。
目前解釋乾旱對植物的傷害機理有兩種假說，一種是機械損傷假說，一種是蛋白質凝聚或巰基假說。
機械損傷假說認為，使植物死亡的原因並不是缺水本身，而是由於缺水與再吸水時所造成的機械損傷，致使植物細胞死亡。植物細胞失水時，細胞壁與原生質都收縮，當細胞壁較厚時，其收縮程度小，於是細胞壁使原生質受到很強的張力，這種張力會破壞原生質。如果細胞壁較薄，它會同原生質一起收縮，這時細胞不會受到損害。但當細胞再度吸水時，細胞壁吸水膨脹比原生質快，這時就會使原生質受到強大的張力而使之破壞。
蛋白質凝聚或巰基假說認為，植物細胞失水時，蛋白質分子中的巰基（-SH）發生氧化作用生成二硫鍵（-S-S-），於是使蛋白質分子內或分子間形成許多硫橋，結果使蛋白質凝聚變性，最終導致細胞的死亡。提出該假說的根據是白菜葉子失水時，巰基的含量減少，二硫鍵的含量增加；葉片失水愈嚴重，二硫鍵的含量愈高。另一方面的根據是菜豆等的葉綠體失水時，發現其間質中有的蛋白發生凝聚。
（二）植物對乾旱的適應
生態學中根據植物對水分的需要，將植物分成三類：水生植物、中生植物和旱生植物。水生植物（或溼生植物）是指不能在水勢為-0.5～-1.0MPa以下的環境中生長的植物，中生植物不能在-2MPa以下的環境中生長，旱生植物不能在水勢低於-4MPa的環境中生長。研究植物的抗旱性時，一方面要注意旱生植物的特點，因為它們是抗旱性特別強的植物；另一方面是要重點研究如何提高中生植物的抗旱性。