园林09植物生理学第十三章ppt课件.ppt

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1、第十三章植物的抗性生理第十三章植物的抗性生理第十三章植物的抗性生理第一节抗性生理通论第二节植物的抗冷性第三节植物的抗冻性第四节植物的抗旱性植物发育受多种环境因素的影响植物体是一个开放体系，生存于自然环境。自然环境不是恒定不变的，天南地北，水热条件相差悬殊，即使同一地区，一年四季也有冷热旱涝之分。对植物产生伤害的环境称为逆境（stress），又称胁迫。胁迫包括生物胁迫和非生物胁迫。生物胁迫有病害、虫害和杂草；非生物胁迫包括寒冷、高温、干旱、盐渍等。有些植物不能适应这些不良环境，无法生存。有些植物却能适应这些环境，生存下去。这种对不良环境的适应性和抵抗力，称为植物的抗逆性简称抗性。非生物环境

2、胁迫抗性是植物在对环境的逐步适应过程中形成的。植物对逆境的适应和抵抗能力主要表现在以下两个方面，即植物抗性有两种形式：1.避逆性:（逆境逃避）指植物通过对生育周期的调整来避开逆境的干扰，植物在整个生育期不与逆境相遇，在相对适宜的环境中完成其生活史。即植物对不良环境在时间上或空间上躲避开。例如：沙漠中的某些短命植物只在雨季生长。2.耐逆性（逆境忍耐)指植物能够忍受逆境的作用。。在植物处于不利环境时，通过自身的形态和代谢反应来阻止、降低或修复由逆境造成的损伤，使其忍耐逆境仍保持正常的生理活动。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。大多数植物属于此类。植物的抗性生

3、理：主要研究逆境对植物生命活动的影响以及植物对逆境的抗御能力。抗环境胁迫涉及到植物体的忍耐胁迫和逃避胁迫。例如，忍耐干旱的植物种类-肉质汁光合茎的仙人掌；避旱种类植物-深根系甜豆科植物和湿季沙漠之星（Monoptilonbellioides）。例如，植物体改变适应机制的包括植物的渗透调节诸如菠菜和忍耐冻害的寒带植物黑云杉。一、逆境对植物的伤害第一节抗性生理通论（二）生理代谢的变化1.水分代谢：逆境使植物形成水分胁迫，吸水力、蒸腾量降低，束缚水含量相对增加，植物抗逆性增强。2.光合作用：逆境使叶绿体受伤，气孔关闭，有关光合作用过程的酶失活或变性，使光合速率下降。3.呼吸作用：逆境使呼吸速

4、率发生变化，有降低、增强、或先升高后降低三种情况。4.物质代谢：逆境诱导糖类和蛋白质转变成可溶性化合物，这是因为合成酶作用下降，而水解酶活性升高。5.逆境激素：逆境使细胞组织内的内源ABA的含量迅速增加。如干旱会导致叶片和嫩茎萎蔫，气孔开度减小甚至关闭；逆境往往使细胞膜变性、龟裂，细胞的区域化被打破，原生质的性质改变，叶绿体、线粒体等细胞器结构遭到破坏。植物形态结构的变化必然导致代谢和功能的改变。(一)形态结构变化二、植物对逆境的适应适应方式：1.形态适应：如以发达根系和小叶适应干旱，扩大根部通气组织适应水淹，通过停止生长进入休眠抵御冬季低温。2.生理适应：通过一系列生理变化，以适应（

5、抵抗）逆境条件。细胞适应：在逆境胁迫下，细胞发生的系列变化如下：1.逆境感受，低温胁迫时，质膜液化；2.信号转导，水分胁迫时根部形成的信号分子（ABA、CTK、ET）会转导至地上部分3.基因表达，冷冻胁迫时产生抗冻基因，高温胁迫时产生热激基因；4.蛋白质合成，抗冻基因合成抗冻蛋白，热激基因合成热蛋白；5.酶活性增强，产生胁迫相关物质，抵御或适应环境。现将在逆境胁迫下，植物细胞形成的代谢适应物质，分述如下：现将在逆境胁迫下，植物细胞形成的代谢适应物质，分述如下：(一)胁迫蛋白在逆境条件下，植物关闭一些正常表达的基因，启动一些与逆境相适应的基因，形成新的蛋白质，抵御逆境胁迫，这些蛋白质统称为

6、胁迫蛋白。例如，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。又如，低温胁迫下在拟南芥中发现的抗冻蛋白（antifreezeprotein），能减少冻融过程对类囊体膜的伤害。渗透调节：胁迫条件下，植物通过加入或去除细胞内的溶质，从而使细胞内外的渗透势相平衡的现象。称为渗透调节。即大量实验表明，无论干旱、高温、低温，盐渍等不良环境下，细胞会被动地丢失一些水分，除此以外，逆境会诱导参与渗透调节的基因的表达，形成一些渗透调节物质，提高细胞内溶质浓度，降低水势，使细胞能从外界继续吸水，植物就能正常生长。组织水势的变化主

7、要是渗透势的变化。渗透调节的关键是渗透调节物质的主动积累。渗透调节物质主要有糖、有机酸和一些无机离子（特别是K+）。（二）渗透调节脯氨酸（proline）是最有效的渗透调节物质之一，在多种逆境下，植物体内都积累脯氨酸，尤其是干旱时积累最多，可比原始含量增加几十倍到几百倍。抗旱的高粱品种的脯氨酸积累比不抗旱品种高一倍以上。外施脯氨酸可以解除高等植物的渗透胁迫。原因：①脯氨酸合成加强；②脯氨酸氧化作用受抑制；③蛋白质合成减弱。脯氨酸在植