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1、闵雄高温对植物的伤害及耐热机制第一节：高温伤害及植物耐热性概述第二节：高温对植物生理生化过程的影响第三节：高温对植物伤害的生理及分子机制第四节：植物耐热性的生理及分子机制第五节：植物热激蛋白及其分子作用目录高温胁迫引起植物的伤害称热害（heatinjury）。一般是由于高温超过植物生长发育上限温度造成的，主要包括高温害和果树树木日灼伤害两类。第一节：高温伤害及植物耐热性的概述1.高温害高温害是高温天气对开花至成熟期作物产生的热害，多发生在我国南方早稻和中稻抽穗、开花到成熟期之间，尤其进入盛夏酷热较早的年份。2.果树树木日灼伤果树日灼是由强烈的太阳辐射增
2、温所引起的果树枝干伤害，也称灼伤。分为夏季日灼和冬季日灼两类。柑橙日灼病冬瓜日灼病冬季涂白的树植物对高温胁迫（hightemperaturestress）的适应和抵抗能力称为耐热性（heatresistance）。3.耐热性温度植株的存活率最低温度最高温度最适温度1.喜冷植物：生长温度为在零上低温(0-20℃)，当温度在15-20℃以上即受高温伤害。例如某些藻类、细菌和真菌.二.植物体的温度状况发财树喜冷植物嗜冷细菌2.中生植物：生长温度为10-30℃，超35℃就会受伤。例如水生和阴生的高等植物，地衣和苔藓等。水稻棉花喜温植物3.喜温植物：其中有些植物
3、在45℃以上就受伤害，称为适度喜温植物，例如陆生高等植物，某些隐花植物。有些植物则在65-100℃才受害，称为极度喜温植物，例如蓝绿藻、真菌和细菌等。海栖热袍菌一些作物的临界温度本节小结1.高温对植物的热害可分为：高温害和日灼伤害2.植物对温度状况的分类可分为：（1）喜冷植物（2）中生植物（3）喜温植物3.农作物的临界温度第一节:高温伤害及植物耐热性的概述第二节:高温对植物生理生化过程的影响第三节:高温对植物伤害的生理及分子机制第四节:植物耐热性的生理及分子机制第五节:植物热激蛋白及其分子作用目录第二节：1.高温胁迫对光合作用的影响2.高温胁迫对呼吸作
4、用的影响3.高温胁迫对蒸腾作用的影响4.高温胁迫对植物体内渗透调节物质含量的影响5.高温胁迫对植物体内抗氧化系统的影响6.高温胁迫对植物激素的影响7.高温胁迫对细胞超微结构的影响高温对植物生理生化过程的影响1.高温胁迫对光合作用的影响(1)气孔：叶片是植物进行光合作用的主要器官，在高温胁迫下，光合作用普遍受到抑制。(2)叶绿素：叶片叶绿素含量变化是叶片生理活性变化的重要指标之一，与光合速率大小具有密切关系。在高温胁迫下，通常呈现出随着时间的延长叶绿素含量下降的趋势，胁迫开始时叶绿素含量下降幅度较小，后期下降的幅度较大(3)光合系统II：PSⅡ位于类囊体
5、膜内侧,是光合电子传递链上第一个多亚基色素蛋白复合体,它能利用光能推动一系列的电子传递反应。在高等植物体内,捕光色素蛋白复合体(LHC)是一类捕获光能,并把能量迅速传递到反应中心引起光化学反应的色素蛋白复合体。PSⅡ的LHCⅡ占光合膜中近50%的色素和大约1/3的蛋白质,生理功能复杂且易被大量提取。高温对PSⅡ影响的主要部位1.天线系统2.放氧复合物3.反应中心(1)高温对PSⅡ天线系统的影响已有实验显示,高温导致豌豆捕光天线构象的变化。Mohanty等研究发现,高温引起豌豆磷酸化的LHCⅡ数量增加,并且磷酸化的LHCⅡ从堆垛区向非堆垛区迁移,高温还会
6、影响与基粒区相连的LHCⅡ的捕光机制。另有实验表明热胁迫导致LHCⅡ从PSⅡ反应中心脱落。但Pospisil和Tyystjarvi用77K发射光谱揭示热胁迫不会引起PSⅡ的LHCⅡ分离。(2)高温对放氧复合体的影响光合放氧是高等植物和藻类PSⅡ特有的功能,锰原子形成锰簇催化放氧反应,高温处理后锰簇从PSⅡ反应中心复合体中释放,引起PSⅡ放氧活性的丧失。一旦高温导致PSⅡ放氧复合物失活,光合线性电子传递势必会受到抑制。线性电子传递降低不仅导致光合速率降,而且还可能导致跨类囊体膜质子梯度的降低,而跨类囊体膜质子梯度与植物的光破坏防御机制密切相关放氧复合体中
7、Mn簇的结构，4个锰原子依次连接于PSII的D1蛋白的氨基酸残基上，O和Cl也参与Mn簇的形成。光合放氧是由锰簇完成的，其根本原因在于锰簇的催化放氧反应，高温处理后锰簇从OEC中释放，导致PSII放氧活性的丧失。组氨酸(3)高温对PSⅡ反应中心复合物的影响一些研究表明高温胁迫可导致PSⅡ反应中心的破坏,抑制激发能从天线色素蛋白到PSⅡ反应中心的传递,并可导致激发能更多的由PSⅡ向PSI的满溢等。Cao和Govinjee提出高温胁迫可导致PSⅡ有活性中心向无活性中心的转化。2.高温对呼吸作用的影响温度对呼吸作用的影响程度取决于呼吸作用的温度系数（Q10）
8、。高温下光呼吸的升高很快（快于暗呼吸的升高），而光呼吸中乙醇酸氧化酶的Q10大于过氧化氢酶的Q
