植物生理学之逆境.ppt

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1、第十章植物的逆境生理10.1、逆境与植物的抗逆性概述所有对植物生命活动不利的环境条件统称为逆境（Stress）。逆境的种类:逆境生理（Stressphysiology）：研究逆境对植物的伤害以及植物对逆境的适应与抵抗能力的科学。胁迫胁变借助物理学上的概念，任何一种使植物体产生有害变化的环境因子称为胁迫在胁迫下植物体发生的生理（Stress），如温度胁迫、水分胁迫、生化变化称为胁变盐分胁迫等。（Strain）。随着胁迫的强度不同，胁变的程度有差异。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。Figure

2、22.23Afloodedmaizefield.FloodingintheUSMidwestin1993resultedinanestimated33%reductioninyieldcomparedwith1992.10.1.2、逆境伤害的性质直接伤害（directstressinjury）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。间接伤害（indirectstressinjury）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。10.1.

3、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（hardiness）遗传潜力植物抗逆性的强弱取决于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。40℃诱导后未进行高温诱导CK生长在45℃条件下直接生长在高温下大豆幼苗耐热性诱导实验10.1.3.1、植物对逆境的适应与抵抗方式抗性是植物在对环境的逐步适应过程中形成的。植物适应逆境的方式主要表现在三个方面（抗性的方式）。避逆性逆境逃避御逆性耐逆性——逆境忍耐Ø避逆性：指植物通过对生育周期的调整来避开逆境的干扰，在相对适宜的环境中完成其生活史。Ø例如夏季生长

4、的短命植物，其渗透势比较低，且能随环境而改变自己的生育期。植物以细胞和整个生物有机体抵抗环境胁迫。植物体可以受到和识别的环境信号组成了应激性反应。进行环境胁迫识别后信号被传输到细胞内和植物体全部。典型的环境信号传导导致细胞水平的可变基因的表达，反过来又可以影响植物体的发育和代谢。l御逆性：指植物处于逆境时，其生理过程不受或少受逆境的影响，仍能保持正常的生理活性。l这类植物通常具有根系发达，吸水、吸肥能力强，物质运输阻力小，角质层较厚，还原性物质含量高，有机物质的合成快等特点。l如仙人掌，其一方面在组织内贮藏大量的水分；另一方面，在白天关闭气孔，降低蒸腾，这样就避免干旱

5、对它的影响。l耐逆性：指植物处于不利环境时，通过代谢反应来阻止、降低或修复由逆境造成的损伤，使其仍保持正常的生理活动。l例如植物遇到干旱或低温时，细胞内的渗透物质会增加，以提高细胞抗性。l如某些苔藓、藻类等。10.1.3.2.植物抗逆的生理生化基础（1）.膜相变和膜结构的破坏生物膜对逆境最敏感。逆境条件影响膜的结构与化学成分（脂类与蛋白）。低温低温液态液晶态凝胶态高温高温（2）生物膜与抗性不饱和脂肪酸的比例高，固化温度低，抗冻性强。脂肪酸链越长，固化温度越高。膜脂相变影响膜上膜的流动性、透性以及膜上酶的性质等。2.逆境蛋白的表达•逆境胁迫可能会造成新的膜蛋白合成或是抑

6、制原有蛋白的合成•植物的抗逆性不仅与膜上的原有蛋白有关，而且与新产生的膜蛋白有关。3.抗氧化防御系统植物对氧化胁迫具有相应的适应和抵抗能力。活性氧的产生在逆境条件下，如在高温、低温、干旱、大气污染等条件下，植物体通过各种途径大量产生活性氧，而且在逆境条件下活性氧清除能力下降，造成活性氧积累，引起严重的危害。活性氧的伤害（1）膜脂过氧化，膜透性加大，内含物外渗。（2）蛋白质的结构被破坏。•（3）核酸降解。4.渗透调节（1）.渗透调节的概念渗透调节（osmotiadjustment）：指植物在干旱、盐渍或低温逆境下，细胞内主动积累溶质，降低渗透势，从而降低水势，提高保水能

7、力，维持正常生理功能以适应水分胁迫环境。（2）.渗透调节的生理作用维持细胞膨压维持气孔开放维持生物膜的稳定性和某些酶的活性图22.5植物细胞内溶液浓度增加到维持细胞内正压力时会发生渗透调节。活性细胞积累溶质，结果溶图22.4细胞内外水的运动依质势下降促进水流向细胞内。失去靠质体膜的水势梯度差渗透调节作用的细胞，溶质浓度被动浓缩但压力消失。（3）.渗透调节的物质基础C.甜菜碱甜菜碱(betaines)是细胞质渗透物质，也是一类季铵化合物，化学名称为N-甲基代氨基酸，通式为R4·N·X。Ø植物中的甜菜碱主要有12种，其中甘氨酸甜菜碱是最简单也是最早发现、