植物生理学ppt课件 植物的抗性生理.ppt

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1、植物的抗性生理第十三章逆境（stress）：对植物产生伤害的环境称为逆境（stress），又称胁迫。地球上适宜于耕作的土地不足10％，其余为干旱、半干旱、冷土和盐碱土。我国有48％的耕地为干旱、半干旱地区，约有465万km2。图示为2001年五月第一旬的干旱指数图,以百分数表示。逆境的种类生物逆境：病、虫、草黒根腐病非生物逆境抗性（hardiness）植物对不良环境的适应性和抵抗力，称为植物的抗性（hardiness）。抗性生理（hardinessphysiology）就是研究不良环境对植物生命活动的影响，以及植物对不良环境的抗御能力。第一节 

2、抗性生理通论一、逆境对植物的伤害逆境会伤害植物，严重时会导致死亡。植物在各种逆境下的生理代谢变化具相似性，有共性；但具体到某一种逆境又各有不同，有个性。植物在逆境下的生理生化变化①细胞脱水，膜系统破坏，膜上酶活性紊乱。②任何逆境都导致光合速率下降，同化产物形成减少。③呼吸速率发生变化。但不同逆境变化情况不同。患病后：呼吸速率显著↑冰冻、高温、盐渍和淹水时：呼吸逐渐↓冷害、干旱时：呼吸是先↑后↓。④逆境诱导糖类和蛋白质转变为可溶性化合物。这是因为胁迫时合成酶作用↓，而水解酶活性↑。⑤内源ABA含量迅速提高。对于植物的抗性而言健壮植株抗逆性强，瘦弱

3、植株抗逆性弱；代谢活动低的抗性强（如休眠种子、休眠芽），代谢活性加强时，抗性中等（如营养生长期），而代谢旺盛期（如开花）的抗性最弱。二、植物对逆境的适应植物对逆境的适应（或抵抗）主要包括两个方面：避逆性（stressavoidance）是指植物对不良环境在时间上或空间上躲避开，如沙漠中的植物只在雨季生长。耐逆性（stresstolerance）指植物能够忍受逆境的作用，阴生植物可在树荫下生长。植物有各种各样抵抗或适应逆境的本领。形态上：以根系发达、叶小以适应干旱条件；结构上：有扩大根部通气组织以适应淹水条件；生理上：生长停止，进入休眠，以迎接冬

4、季低温来临，等等。生化上：以形成胁迫蛋白、增加渗透调节物质和脱落酸含量的方式，提高细胞对各种逆境的抵抗能力。现将植物对不良环境的生理适应分述如下：1.生物膜各种细胞器的膜系统在逆境下都会膨胀或破损，所以生物膜和抗逆性有密切的关系。膜的双分子层脂质通常呈液晶相，温度过高时转化为液相，温度过低时转化为凝胶相。零上低温首先使膜的形态发生改变，从液晶相变为凝胶相，膜出现裂缝，透性增大，受害组织离子外渗，破坏了原来的离子平衡。由于膜相改变，也使结合在膜上的酶系统活性降低，有机物分解占优势。2.胁迫蛋白在逆境条件下，植物的基因表达发生改变，关闭一些正常表达

5、的基因，启动一些与逆境相适应的基因。当植物从正常温度转到40℃高温后，原来正常温度下出现的一些蛋白质合成被阻抑，高温诱导合成一些新的蛋白质，叫做热激蛋白（heat-shockprotein）。经过热锻炼而形成热激蛋白的植物，抗热性提高。生活在两极冰水中的鱼类血液中发现有抗冻蛋白（antifreezeprotein），能降低细胞间隙体液冰点。低温胁迫下在拟南芥中发现的冷调节蛋白(coldregulatedprotein)的氨基酸序列与鱼的抗冻蛋白相似。在盐胁迫条件下，烟草悬浮培养细胞出现许多新蛋白质，是盐胁迫蛋白，有些被称为渗压素（osmotin

6、）。在淹水缺氧条件下，玉米苗产生新的蛋白质，称厌氧多肽（anaerobicpolypeptide）。3.活性氧植物在正常代谢过程中会产生O2--、•OH等自由基，这些自由基有很强的氧化能力，对蛋白质、核酸、膜脂等生物大分子有破坏作用。植物为消除这些自由基的破坏作用，也形成了自身的内源抗氧化保护系统。保护酶系统：SOD、CAT、POD、ASA-POD非酶保护系统:Ve、GSH、Vc、类胡萝卜素正常条件下，自由基的产生和清除处于动态平衡，细胞内不致于积累过多的活性氧，植物得以正常生长、发育。但在逆境条件下，细胞内自由基产生与清除的平衡就会被打破，导

7、致自由基积累，对植物造成伤害。自由基一方面导致膜脂过氧化作用，形成过氧化产物（丙二醛、乙烯、乙烷等），而丙二醛等又会破坏膜的完整性。另一方面，自由基积累还会造成膜脂的脱脂化作用，磷脂游离，膜结构受破坏。4.渗透调节渗透调节（osmoregulation）植物通过提高渗调物质含量来提高细胞液浓度，降低其渗透势，从而适应水分胁迫环境的现象。渗调物质主要包括：糖、有机酸（包括氨基酸）、离子等。脯氨酸（Pro）是最重要的渗透调节物质。无论何种逆境，植物体内都积累Pro，但以干旱胁迫最多，往往会增加几十~几百倍。外施Pro可解除植物的渗透胁迫。甜菜碱(b

8、etaine)是另一种渗透调节物质。在干旱、胁迫条件下，植物体往往积累甜菜碱。Pro在植物抗逆中起重要作用的原因在于①作为渗透调节物质，维持原生质（P