植物逆境生理

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1、第11章植物的逆境生理第1节植物逆境生理通论第2节植物水分逆境生理第3节植物的温度逆境生理第4节植物的盐胁迫生理第5节病害生理与植物的抗病性第1节植物逆境生理通论1.1逆境的概念及种类1.2植物抵抗逆境的方式1.3逆境对植物生理代谢的影响1.4植物对逆境适应的生理机制生物膜与抗逆性抗氧化系统与抗逆性渗透调节与抗逆性ABA与抗逆性逆境蛋白与抗逆性生长状况与抗逆性1.5提高植物抗逆性的一般途径1.6植物抗逆性的研究方法1.1.逆境的概念及种类非生物胁迫生物胁迫逆境(Stress)：对植物生长和生存不利的各

2、种环境因子的总称。生物胁迫（bioticstress）：病、虫、杂草、动物、人为因素等。非生物胁迫(abioticstress)：干旱、盐渍、洪涝、极端温度(高温、低温)、臭氧等自然产生的和水、土壤和大气的污染等人为造成的不良环境因素。避逆性（stressescape）：指植物通过各种方式尽量在时间和空间上避开逆境的影响。如水稻在秋季降温前已完成生育周期。抗逆性(stressresistance)：指植物具有对逆境的抵抗和忍受能力。包括御逆性和耐逆性。植物通过避逆和抗逆产生了对逆境的适应能力，即适应性（a

3、daptability）。。1.2植物适应逆境的方式御逆性（stressavoidance）：指植物防御逆境胁迫的能力。如发达根系、发达输导组织、形成特殊形态结构（如茎肉质化、叶表面覆盖茸毛、蜡质等）等防御植株脱水。多来源于植物的形态、解剖特点。耐逆性（stresstolerance）指植物通过自身代谢变化来适应逆境、降低甚至修复由逆境造成损伤或影响的能力。植物耐性强弱与植物的内部生理机制有关。植物通过御逆和耐逆产生了抗性。植物的抗逆性是在长期的系统发育、驯化（acclimation）中或经抗性锻炼（ha

4、rdening）后逐渐形成的。如植物从秋到冬，经过抗寒锻炼（Coldacclimation），在非伤害性的零上低温诱导下植物的抗寒性得到逐渐提高。以下侧重讨论植物对非生物胁迫的响应1.3逆境对植物生理代谢的影响对水分代谢的影响：多种非生物胁迫作用于植物体均能对植物造成水分胁迫。对光合作用的影响：在逆境下植物的气孔关闭，光合作用都表现出下降的趋势，同化产物供应减少。对呼吸作用的影响：在冻害、热害、盐害、涝渍时植物呼吸速率明显下降；冷害、旱害时植物的呼吸速率先上升后下降；植物发生病害时植物呼吸速率明显增强。另

5、外逆境也会影响各呼吸代谢途径的活性；对物质代谢的影响：在各种逆境下植物体内的物质分解大于合成。活性氧主要危害是引起膜脂过氧化，蛋白质变性，核酸降解。1.3.1逆境对植物生理代谢的影响之一——直接或间接导致水分胁迫干旱、涝灾直接引起水分胁迫零上低温（冷害）→根系吸水能力减弱→吸水量>蒸腾消耗→萎蔫、地上部干枯→水分胁迫零下低温（冻害）→细胞间隙结冰→胞间隙水势低→细胞脱水→原生质脱水→→水分胁迫高温→叶温升高→蒸腾降温来降低叶温→蒸腾强烈→水分胁迫盐渍→土壤中盐分过多→根际土壤溶液渗透势下降→植物失水→生理

6、干旱→水分胁迫水分胁迫→细胞脱水→膜系统受到伤害1.3.2逆境对植物生理代谢的影响之二——光合速率下降细胞组织生理缺水→气孔关闭→进入胞内的CO2减少→影响卡尔文循环细胞组织生理缺水→叶片内淀粉水解加强→糖类积累→光合产物输出减慢→光合速率下降1.3.3逆境对植物生理代谢的影响之三——呼吸速率的变化冰冻、高温、盐渍和涝灾引起呼吸逐渐下降零上低温、干旱→呼吸先升后降感病→呼吸显著增高1.3.4逆境对植物生理代谢的影响之四——可溶性化合物增加各种逆境胁迫下，植物体内水解酶活性增加，使体内大分子化合物转变为小分

7、子可溶性化合物典型的例子：低温下，淀粉→可溶性碳水化合物（蔗糖、果糖、葡萄糖等增加）1.3.5逆境对植物生理代谢的影响之五——ABA含量的增加各种逆境下，植物体内ABA含量会增加ABA含量的增加→增强了植物抵御外界不良环境的能力“胁迫激素”1.4植物对逆境适应的生理机制生物膜与抗逆性逆境蛋白与相关基因渗透调节与抗逆性脱落酸与抗逆性植物的抗氧化系统——膜脂逆境下，植物细胞膜脂会发生相变→膜透性增大→膜内物质外渗（电导率测定其物质渗出率，评价膜伤害程度）→代谢紊乱→细胞受到损坏。e.g.低温下由正常条件下的液

8、晶态，转变为固化的凝胶态。发生相变的难易程度与膜脂组分中脂肪酸的碳链长短、脂肪酸的不饱和度有关。1.4.1生物膜与抗逆性饱和脂肪酸熔点(℃）棕榈酸16:063.1硬脂酸18:069.1不饱和脂肪酸棕榈油酸16:1-0.5油酸18:113.4亚油酸18:2-5.0亚麻酸18:3-11.0e.g.粳稻(不饱和脂肪酸和抗冷性)>籼稻饱和脂肪酸碳链越长,则熔点越高,相应其固化温度越高;含有相同碳链长度的脂肪酸,其双键数越多、即不饱