寒害与植物的抗寒性

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1、11.2　寒害与植物的抗寒性寒害：温度低于最低温度产生的伤害，包括冷害和冻害。零上低温对植物的伤害称为冷害chillinginjury，植物对零上低温的适应能力叫做抗冷性（chillingresistance）。零下低温对植物的伤害称为冻害freezinginjury，植物对0℃以下低温的适应能力叫抗冻性（freezingresistance）。一、冷害引起的生理生化变化1、细胞膜系统受损2、根系吸收能力下降3、光合作用减弱4、呼吸代谢失调5、物质代谢失调11.2.1　冷害与植物抗冷性二、冷害的机理——膜相变液态　　　液晶态相变温度凝胶态由于膜损坏而引起代谢紊乱，严重时导

2、致死亡（图11.3）。还有巯基假说三、植物对冷害的适应增加膜脂脂肪酸的不饱和度，降低相变温度。合成脂类、可溶性糖类等保护性物质。含水量降低，而boundwater/freewater增加。低温高温图11.3冷害的机制图解(引自J.Levitt,1980)冷害各酶之间活性差异膜脂变相蛋白质变性或解离（液晶相凝胶相）骤冷（冷袭）渐冷膜破裂（非均一的固化）膜均一的固化与紧缩质膜透性增加对水透性降低叶绿体、线粒体膜(根)上酶活性降低细胞内含物渗漏失水超过了吸水抑制光合与呼吸代谢破坏直接损害派生干旱冷害间接损害11.2.2　冻害与植物抗冻性一、冻害机理结冰伤害细胞外结冰（图11.3

3、）脱水---机械----融冰伤害细胞内结冰蛋白质伤害的SH基学说膜伤害学说二、植物对冻害的抗性避冻性：降低含水量；合成大量可溶性物质降低冰点；通过过冷避免结冰。耐冻性：呼吸变慢，代谢减弱，进入休眠；合成保护性物质零下低温时细胞中水分进入细胞壁并结冰。如温度下降很慢只在细胞壁中结冰，就可以避免细胞质结冰导致的细胞死亡(引自Buchananetal,2000)11.3热害与植物抗热性由高温引起植物伤害的现象称为热害（heatinjury）。而植物对高温胁迫（hightemperaturestress）的适应则称为抗热性(heatresistance)。一、高温对植物的危害伤害

4、症状：树干干燥、裂开；叶片出现死斑。1、直接伤害高温直接影响组成细胞质的结构，在短期（几秒到几十秒）内出现症状，可能原因如下：1）、蛋白质变性2）、膜脂液化在高温作用下，构成生物膜的蛋白质与脂类之间的键断裂，使脂类脱离膜而形成一些液化的小囊泡，从而破坏了膜的结构，导致膜丧失选择透性与主动吸收的特性。2、间接伤害由于高温引起细胞大量失水，进而引起代谢异常，使植物逐渐受害。1）、代谢性饥饿2）、有毒物质积累3）、蛋白质破坏3、植物抗热性的生理基础1）、抗热性与植物种类及原产地有关：C4植物起源于热带或亚热带地区，故其抗热性高于C3植物。2）、不同的生育时期，不同器官，其抗热性

5、也有差异：成熟叶片大于嫩叶；休眠种子抗热性最强，萌发后降低。3）、植物的抗热性还与自身的代谢有关：高温下诱导合成的热激蛋白（HSPs，见11.1.3.4），使植物表现出较好的抗热性。11.4旱害与植物的抗旱性我国约有48%的土地面积处于干旱、半干旱地带，其中没有灌溉条件的旱地约占总耕地面积的51.9%。因此，干旱是限制我国农业生产的重要因素之一。一、旱害及其类型1、干旱当植物耗水大于吸水时，植物体内即出现水分亏缺，水分过度亏缺的现象称为干旱（drought）。旱害（droughtinjury）指土壤水分缺乏或大气相对湿度过低对植物的危害。2、干旱类型（1）大气干旱高温、强

6、光、RH过低（11%~20%），植物失水量大于吸水量而造成植物体内严重水分亏缺。（2）土壤干旱是指土壤中可利用水的缺乏，使植物根系吸水困难，体内水分亏缺严重，正常的生命活动受到干扰，生长缓慢或完全停止。（3）生理干旱指由于土壤温度过低、土壤溶液离子浓度过高（如盐碱土或施肥过多）或土壤缺氧（如土壤板结、积水过多等）或土壤存在有毒物质等因素的影响，使根系正常的生理活动受到阻碍，不能吸水而使植物受害的现象。二、旱害的机理1、机械损伤假说2、SH基假说3、膜伤害假说4、自由基假说三、植物的抗旱性1、植物的抗旱类型1）、御旱型植物这类植物有一系列防止水分散失的结构和代谢功能，或具有

7、发大的根系来维持正常的吸水。如CAM植物仙人掌夜间气孔开放，固定CO2，白天则气孔关闭，这样就防止了较大的蒸腾失水。一些沙漠植物根冠比在30~50:1之间，一株小灌木的根系就可伸展到850m3的土壤中。2）、耐旱型植物这些植物具有细胞体积小、渗透势低和束缚水含量高等特点，可忍耐干旱逆境。如更苏植物及耐旱植物等。2、抗旱植物的一般特征1）、形态特征根系发达、根冠比大；叶片气孔多而小，茸毛多，角质化程度高或脂质层厚等。2）、生理特征细胞渗透势较低，吸水及保水能力强；原生质具较高的亲水性、黏性与弹性，既能抵抗过度脱水又能减轻脱水时的