植物生理学——植物的逆境生理

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1、第十二章植物的逆境生理StressPhysiology芦苇第一节抗性生理基础第二节植物的抗寒性第三节植物的抗旱性第四节植物的抗盐性重点1.植物在逆境下形态结构与生理生化代谢变化2.高低温对植物伤害及抗寒，耐热机理及途径3.干旱，湿涝，盐碱对植物伤害及抗旱，抗涝，抗盐碱机理及途径4.大气污染的种类及对植物伤害特点5.抗逆生理与农业生产关系，掌握提高作物抗逆性途径所有对植物生命活动不利的环境条件统称为逆境（Stress）第一节抗性生理通论1、逆境、胁迫（强）与胁变逆境种类物理的，如旱、涝、冷、热等；化学的，如盐、碱、空气污染等；生物的，如病、虫害等。逆境生理（Stressph

2、ysiology）：研究逆境对植物伤害以及植物对逆境的适应与抵抗能力的科学。一.逆境及植物的抗逆性沙枣胁迫（强）与胁变随胁迫强度不同，胁变程度有差异弹性胁变：程度轻,解除胁迫以后又能恢复的胁变称弹性胁变；塑性胁变：程度重,解除胁迫以后不能恢复的胁变称塑性胁变。塑性胁变严重时会成为永久性伤害，甚至导致死亡。胁迫（强）借助物理学上概念，任何一种使植物体产生有害变化的环境因子称为胁迫（Stress），如温度胁迫、水分胁迫、盐分胁迫等。在胁迫下植物体发生的生理生化变化称为胁变（Strain）。胁变Figure22.23Afloodedmaizefield.Floodinginth

3、eUSMidwestin1993resultedinanestimated33%reductioninyieldcomparedwith1992.2.逆境伤害性质1)直接伤害（directstressinjury）2)间接伤害（indirectstressinjury）严重的逆境，短时间作用产生的对植物生命结构（蛋白质、膜、核酸等）的不可逆伤害。这时植物还来不及发生代谢上的改变。如高温烫伤、冰冻等。较弱的逆境，长时间作用，可以把原来的弹性胁变转化为塑性胁变，造成伤害。主要是代谢紊乱。3.植物对逆境的适应与抵抗抗性=胁强/胁变植物对逆境的适应与抵抗能力，称为抗逆性（hard

4、iness）植物抗逆性强弱取决于遗传潜力抗逆锻炼指植物在逆境下，逐渐形成了对逆境的适应与抵抗能力。这一过程称为抗逆锻炼。胡杨大豆幼苗耐热性诱导实验CK40℃诱导后生长在45℃条件下未进行高温诱导直接生长在高温下避性（escape）御性（avoidance）耐性（tolerance）但这种耐性有一定的限度。植物对逆境的适应与抵抗方式植物整个生长发育过程不与逆境相遇，逃避逆境危害。植物具有防御逆境的能力，以抵御逆境对植物的有害影响，使植物在逆境下仍维持正常生理状态。(逆境排外)植物可通过代谢反应阻止、降低或修复由逆境造成的损伤，使其在逆境下仍保持正常的生理活动。（逆境存在于细

5、胞内）二.植物在逆境下的形态变化和代谢特点形态结构干旱---叶片和嫩茎萎蔫，气孔开度减小甚至关闭;淹水---叶片黄化，枯干；根系褐变，腐烂高温---叶片变褐，出现死斑，树皮开裂病原菌侵染---叶片出现病斑2逆境协迫下植物的一般生理变化1）逆境与植物的水分代谢吸水能力降低，蒸腾量降低，组织产生萎蔫3）呼吸作用变化①降低（冻害、热害）PPP途径增强②先升后降（冷害、旱害）③增高（病害）4）物质代谢变化合成＜分解5）原生质膜变化膜脂双分子层--→星状排列，膜蛋白变构，膜透性增加，物质外渗。6）蛋白质变化新蛋白质---统称逆境蛋白(stressprotein):热击蛋白(HSP)

6、，低温诱导蛋白等2）光合速率下降三渗透调节（osmoticadjustment）与抗逆性1.渗透调节的概念胁迫条件下，细胞主动形成渗透调节物质，提高溶质浓度，适应逆境胁迫的现象。2.渗透调节物质----两大类1）外界进入细胞的无机离子：K+，Na+,Ca2+，Mg2+,Cl-,SO42-,NO3-等（主动吸收—累积在液泡）2）细胞内合成的有机物：a.脯氨酸(proline)：最有效渗透调节物质之一,多种逆境下,植物体内都积累脯氨酸（尤其干旱，比原始含量增加几十~几百倍）作为渗调物保持膜结构完整性外施Pro可解除高等植物的渗透胁迫合成加强内部脯氨酸氧化受到抑制逆境下Pro积

7、累原因蛋白质合成减弱，抑制脯氨酸掺入蛋白质合成过程b.甜菜碱(betaines)在抗逆性中也有渗透调节作用(季铵化合物—N-甲基代氨基酸，R4N.X)。水分亏缺或NaCI胁迫--积累甜菜碱(小麦、大麦、黑麦)c.可溶性糖积累大量蔗糖，葡萄糖，果糖，半乳糖等分子量小，易溶解；有机调节物在生理pH范围不带静电荷；能被细胞膜保持住；能使酶构象稳定；生成迅速渗透调节物质特点四.植物激素在抗逆性中的作用1.ABA(1)可能使生物膜稳定。(2)减少自由基对膜的破坏.(3)改变体内代谢.外施ABA,可使植物体增加脯氨酸，可溶性糖和可溶性蛋白