植物抗性的生理和分子基础

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1、第十二章植物抗性的生理和分子基础本章内容第一节植物逆境生理概述第二节渗透调节与植物的抗逆性第三节活性氧与环境胁迫第四节逆境响应基因和逆境蛋白第五节脱落酸与植物的抗逆性在自然界中，在植物的一生中，并不是总生长在适宜的条件下，经常会遇到不利于植物生存和生长的环境条件，所以植物若要生存，必须具有一定适应和抵抗能力。第一节植物逆境生理概述一、逆境的概念和种类二、植物抵抗逆境的生理和发育机制三、植物的适应性与抗性锻炼四、植物对环境胁迫的反应五、环境胁迫对植物的一般生理效应一、逆境的概念和种类逆境：对植物生存与生长不利的

2、环境因子。植物的抗逆性：生活在自然环境中的植物对于环境胁迫有一定的适应和抵抗能力，也就是具有一定的生存或进行生长发育的能力。抗性是植物对环境的适应性反应，是一种遗传特性，是在不良环境条件下逐步形成的。二、植物抵抗逆境的生理和发育机制植物对逆境的抵抗有两种方式：御逆性和耐逆性御逆性（避逆性）：指植物通过各种途径摒拒逆境对植物产生的直接效应，维持植物在逆境条件下正常生理活动的能力。本质：植物不与环境达到热力学平衡在干旱的季节里，瓦松的种子不萌发，雨季来了，瓦松的种子吸足了水分，迅速地发芽生根，长成植株，很快就开花

3、结果，完成自己繁殖后代的使命。雨季刚刚过去，它便死去。御逆性耐逆性：指植物虽然经受逆境的直接效应，但可通过代谢反应阻止、降低或修复逆境造成的伤害的能力。不可避免与环境达到热力学平衡，但可避免或减轻伤害。耐逆性如碱蓬遇到干旱或低温时，细胞内的渗透物质会增加，以提高细胞抗性。逆境种类逆境的逆境种类直接效应植物的反应御逆性耐逆性低温植物体降温植物体不降温植物体降温高温植物体升温植物体不升温植物体升温干旱植物体含水量降低植物体含水量不降低植物体含水量降低盐碱植物体含盐量升高植物体含盐量不升高植物体含盐量升高水涝植物体

4、缺Ｏ2植物体不缺Ｏ2植物体缺Ｏ2逆境对植物产生的直接效应及御逆性与耐逆性比较三、植物的适应性与抗性锻炼植物的抗逆性是由基因型决定的，但是这种特性只有在特定的因子诱导下才能逐步的表现出来。驯化（锻炼）：植物对不利于生存和生长发育的环境的逐步适应过程。环境因子的逐渐恶化的作用是诱导植物抗逆遗传特性的表达。植物抗逆性的诱导具有交叉特性四、植物对环境胁迫的反应1.与环境因子的性质和胁迫特性有关2.与植物自身特性有关4个水平：整体水平；细胞和代谢水平；分子水平；信号转导水平五、环境胁迫对植物的一般生理效应生长速率的变化

5、（慢）水分亏缺与渗透调节（旱、冷、冰）光合作用的气孔与非气孔限制水分；叶绿体膜、酶呼吸作用变化逐渐降低；（冰冻、高温、盐渍和淹水）先升高后降低；（零上低温和干旱）显著地增强（病害）合成代谢减弱，分解代谢加强合成酶活性下降，水解酶活性增强，淀粉、蛋白质等降解。活性氧的积累和清除激素平衡改变（ABA、ETH）细胞膜结构改变与选择透过性丧失质膜透性增大，电解质和非电解质外渗，膜脂组分改变，膜系统破坏，丧失对逆境的适应能力。第二节渗透调节与植物的抗逆性渗透调节的作用及特点渗透调节物质概念渗透调节：通过提高细胞液浓度

6、，降低渗透势而表现出的调节作用。渗透调节物质含量提高渗透调节能力提高含水量降低一、渗透调节的作用及特点作用：维持细胞的膨压和一定的含水量（气孔）特点：暂时性、有限性二、渗透调节物质脯氨酸甜菜碱可溶性糖有机物质无机离子Cl-、Na+、K+渗透调节物质不相容相容细胞质液泡渗透调节物质共同特点：分子量小、易溶解；有机调节物在生理pH范围内不带静电荷；能被细胞膜保持住；引起酶结构变化的作用极小；生成迅速，并能累积到足以引起渗透势调节的量。（1）脯氨酸（细胞质）脯氨酸是最重要和有效的有机渗透调节物质。几乎所有的

7、逆境，都会造成植物体内脯氨酸的累积，尤其干旱胁迫时脯氨酸累积最多。脯氨酸在抗逆中有两个作用一是作为渗透调节物质保持原生质与环境的渗透平衡。它可与胞内一些化合物形成聚合物，类似亲水胶体，以防止水分散失；二是保持膜结构的完整性脯氨酸与蛋白质相互作用能增加蛋白质的可溶性和减少可溶性蛋白的沉淀，增强蛋白质的水合作用。（2）甜菜碱（细胞质）甜菜碱是一种重要的渗透调节物质，植物在干旱、盐渍条件下会发生甜菜碱的累积，以维持细胞的正常膨压。第三节活性氧与环境胁迫一、活性氧的产生二、活性氧的伤害三、活性氧的清除概念活性氧：指性

8、质极为活泼、氧化能力很强的自由基及衍生的含氧物质的总称。自由基：超氧阴离子自由基(O-2.)，羟基自由基(·OH)，脂质过氧化物(ROO-)氧代谢产物：1O2（单线态氧）；H2O2自由基的特点：自由基由于含有未配对电子，具有极强的夺取其它物质电子而配对的能力。因此，自由基的特点是氧化能力极强，化学性质非常活泼，极易与其它物质发生反应，寿命极短。引发的反应的特点：具有链式循环反应的特点，就是自由基引发