植物逆境生理
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1、 园艺（中荷）园艺（中荷） 第一节第一节 逆境生理通论逆境生理通论主要内容主要内容：u逆境的概念及种类逆境的概念及种类u逆境对植物的危害逆境对植物的危害u植物对逆境的适应植物对逆境的适应u 植物抗逆性的获得及整体抗逆性植物抗逆性的获得及整体抗逆性一、逆境的定义及种类一、逆境的定义及种类（一）概念（一）概念 逆境逆境 是指对植物生长发育和生存是指对植物生长发育和生存不利不利的的 各种环境因素总和各种环境因素总和 。 逆境生理逆境生理 植物对不良环境的适应和抵抗力植物对不良环境的适应和抵抗力的生理基础和分子机制。的生理基础和分子机制。 抗逆性抗逆性 植物在长期的系统发育中形成的对植物在长期的系统发
2、育中形成的对逆境逆境的适应性和抵抗能力；的适应性和抵抗能力； 而这种适应性形成的过程称为而这种适应性形成的过程称为抗性锻炼。抗性锻炼。（二）逆境的种类（二）逆境的种类 逆境胁迫类型逆境胁迫类型物理胁迫物理胁迫化学胁迫化学胁迫生物胁迫生物胁迫水分水分温度温度辐射辐射离子辐射离子辐射机械声、磁、电等机械声、磁、电等气体污染物气体污染物有机化学药品（农药、有机化学药品（农药、化肥、除草剂、杀虫剂化肥、除草剂、杀虫剂等）等）无机化学药品（重金属无机化学药品（重金属污染）污染）盐碱土盐碱土毒素毒素土壤溶液土壤溶液pH竞争竞争化感作用化感作用共生现象的缺乏共生现象的缺乏人类活动人类活动病害病害虫害虫害草害
3、草害二、逆境对植物的危害二、逆境对植物的危害 干旱干旱 冬玉米低温冷害冬玉米低温冷害胁迫因子对植物产生的伤害效应类型胁迫因子对植物产生的伤害效应类型 胁迫因子胁迫因子原初胁迫原初胁迫原初直接伤害原初直接伤害（质膜伤害）（质膜伤害）原初间接伤害原初间接伤害（代谢失调）（代谢失调）次生胁迫次生胁迫次生伤害次生伤害（如（如盐害中的水分盐害中的水分胁迫）胁迫）（一）质膜损伤（一）质膜损伤膜透性膜透性增大增大，细胞物质交换平衡破坏；，细胞物质交换平衡破坏；酶活性酶活性降低降低；膜蛋白膜蛋白损伤损伤，蛋白质空间结构被破坏；，蛋白质空间结构被破坏； （二）活性氧伤害（二）活性氧伤害自由基破坏膜结构，损伤生物
4、大分自由基破坏膜结构，损伤生物大分 子，引起子，引起代谢紊乱，导致植物死亡。代谢紊乱，导致植物死亡。（三）代谢失调（三）代谢失调水分代谢失调水分代谢失调光合速率下降光合速率下降呼吸速率不稳定呼吸速率不稳定物质物质代谢变化代谢变化干旱干旱水分胁迫水分胁迫冰冻冰冻胞间结冰胞间结冰盐渍盐渍土壤水势下降土壤水势下降高温高温蒸腾强烈蒸腾强烈膜损伤膜损伤1、逆境与植物的水分代谢逆境与植物的水分代谢 2、光合速率下降光合速率下降各种逆境条件都可导致光合作用降低。光各种逆境条件都可导致光合作用降低。光合降低的原因有：合降低的原因有：l气孔关闭气孔关闭lCO2供应减少供应减少l光合酶钝化或失活光合酶钝化或失活l
5、细胞膜结构破坏细胞膜结构破坏3、呼吸速率不稳定呼吸速率不稳定 呼吸代谢途径的变化：呼吸代谢途径的变化：EMPTCA途径减途径减弱，弱，PPP途径相对加强。途径相对加强。4、物质物质代谢变化代谢变化分解代谢大于合成代谢分解代谢大于合成代谢三、植物对逆境的适应三、植物对逆境的适应 两种形式两种形式一是一是避逆性避逆性 植物通过时间或空间上避植物通过时间或空间上避开逆境；开逆境；如仙人掌肉质茎储如仙人掌肉质茎储 存大量水分存大量水分 二是二是耐逆性耐逆性 植物通过代谢变化来阻止，降植物通过代谢变化来阻止，降低甚至修复由逆境造成的损伤低甚至修复由逆境造成的损伤 。 耐逆性耐逆性与与原生质特性原生质特性
6、和和内部生理机制内部生理机制有关。有关。 避逆性避逆性多决定于植物的生长多决定于植物的生长周期特性、形周期特性、形态和解剖学态和解剖学特点。特点。 同一种植物可以同时表现出两种抗性。同一种植物可以同时表现出两种抗性。避逆性与耐逆性的特点避逆性与耐逆性的特点逆境逆境 直接效应直接效应 避逆性避逆性 耐逆性耐逆性 低温低温 降温降温 不降温不降温 降温降温高温高温 升温升温 不升温不升温 升温升温干旱干旱 降低含水量降低含水量 不降低不降低 降低降低盐碱盐碱 增大盐浓度增大盐浓度 不增大不增大 增大增大淹水淹水 缺氧缺氧 不缺氧不缺氧 缺氧缺氧（一）形态结构适应（一）形态结构适应 如如干旱干旱条件
7、的植物一般根系发达，叶小以条件的植物一般根系发达，叶小以适应；适应； 淹水淹水条件的植物会扩大通气组织；条件的植物会扩大通气组织； 冬季低温冬季低温植物进入休眠，停止生长；植物进入休眠，停止生长；（二）生理适应（二）生理适应生物膜的应变生物膜的应变 由于质膜中的由于质膜中的碳链相对短碳链相对短、不饱和脂肪酸不饱和脂肪酸含量多含量多，膜脂相变温度低膜脂相变温度低，植物抗寒性强。，植物抗寒性强。如杨树、苹果等进入越冬期间，膜脂如杨树、苹果等进入越冬期间，膜脂含量含量增高增高，抗冻性增强。，抗冻性增强。逆境蛋白的表达逆境蛋白的表达1、逆境蛋白的概念、逆境蛋白的概念 逆境能诱导合成一些与逆境相适应的蛋
8、白逆境能诱导合成一些与逆境相适应的蛋白质，以提高植物对各种逆境的抵抗能力。质，以提高植物对各种逆境的抵抗能力。 2、逆境蛋白的多样性、逆境蛋白的多样性 3、逆境蛋白的、逆境蛋白的生理生理意义意义 逆境蛋白是在特定的环境条件下产生逆境蛋白是在特定的环境条件下产生的，通常使植物增强对相应逆境的适应性。的，通常使植物增强对相应逆境的适应性。有些逆境蛋白与酶抑制蛋白有同源性。有有些逆境蛋白与酶抑制蛋白有同源性。有的逆境蛋白与解毒作用有关。的逆境蛋白与解毒作用有关。 逆境蛋白的产生逆境蛋白的产生是植物对多变外界环境的是植物对多变外界环境的主主动适应。动适应。逆境蛋白的多样性逆境蛋白的多样性 类型类型 诱
9、导因素诱导因素 作用作用热激蛋白（热激蛋白（HSP) 高温高温 提高抗热性提高抗热性抗冻蛋白抗冻蛋白 低温低温 抑制冰晶生抑制冰晶生长长冷响应蛋白（冷响应蛋白（CORP) 低温低温 提高抗寒性提高抗寒性病程相关蛋白（病程相关蛋白（PRP) 受病菌侵染受病菌侵染 参与植物抗病参与植物抗病抗氧化防御系统抗氧化防御系统 抗逆性强的植物在逆境胁迫下可诱导产生更抗逆性强的植物在逆境胁迫下可诱导产生更多的多的抗氧化酶及其它非酶类抗氧化剂抗氧化酶及其它非酶类抗氧化剂，从而，从而提高提高抗逆性抗逆性。渗透调节渗透调节 在细胞的在细胞的含水量不变含水量不变时，通过增加或降低时，通过增加或降低细胞内的细胞内的溶质
