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1、第十一章植物的抗逆生理目的要求:通過本章學(xué)習(xí),主要了解低溫和干旱等逆境對植物生理過程的影響及其機(jī)制,植物對低溫和干旱脅迫的適應(yīng)性和抗性,為提高作物的抗逆性奠定理論基礎(chǔ)。本章重點(diǎn):1、低溫對植物的傷害及其機(jī)制,抗寒鍛煉過程中發(fā)生的適應(yīng)性變化。2、干旱對植物的傷害及其機(jī)制,植物對干旱的適應(yīng)性變化及其抗旱性。3、逆境下植物的生理代謝變化及其對逆境的交叉適應(yīng)性。第一節(jié)植物抗逆的生理基礎(chǔ)一、逆境的概念及種類逆境(stress)是指對植物生存生長不利的各種環(huán)境因素的總稱。逆境種類生物因素病害、蟲害、雜草理化因素物理的輻射性的化學(xué)的溫度的水分的二、抗逆性及方
2、式抗逆性(hardiness)植物對逆境抵抗和忍耐能力??剐缘姆绞剑邯ツ婢程颖?stressavoidance)指由于植物通過各種方式摒拒逆境的影響,不利因素并未進(jìn)入組織,故組織本身通常不會產(chǎn)生相應(yīng)的反應(yīng)。逆境忍耐(stresstolerance)指植物組織雖經(jīng)受逆境對它的影響,但它可通過代謝反應(yīng)阻止、降低或者修復(fù)由逆境造成的傷害,使其仍保持正常的生理活動。二、植物在逆境下的形態(tài)變化與代謝特點(diǎn)(一)形態(tài)結(jié)構(gòu)變化(二)生理生化變化三、滲透調(diào)節(jié)與抗逆性(一)滲透調(diào)節(jié)的概念多種逆境都會對植物產(chǎn)生水分脅迫。水分脅迫時植物體內(nèi)積累各種有機(jī)和無機(jī)物質(zhì),提
3、高細(xì)胞液濃度,降低其滲透勢,保持一定的壓力勢,這樣植物就可保持其體內(nèi)水分,適應(yīng)水分脅迫環(huán)境,這種現(xiàn)象稱為滲透調(diào)節(jié)(osmoregulation)。(二)滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)1.無機(jī)離子2.脯氨酸3.甜菜堿4.可溶性糖第二節(jié)植物的抗寒性一、冷害(一)概念:冰點(diǎn)(0℃)以上低溫對植物的傷害叫冷害。植物對冰點(diǎn)以上低溫的適應(yīng)叫抗冷性。熱帶、亞熱帶植物易受害。第二節(jié)植物的抗寒性一、冷害(二)傷害癥狀與類型:1、類型:直接傷害與間接傷害。2、傷害癥狀:(1)出現(xiàn)傷斑、凹陷;(2)死苗或僵苗不發(fā);(3)組織柔軟、萎蔫;(5)木本芽枯頂枯、破皮流膠;(6)花芽分化受破
4、壞,結(jié)實(shí)率降低。第二節(jié)植物的抗寒性(三)冷害機(jī)理:1.膜發(fā)生相變,由液晶態(tài)變?yōu)橐赡z態(tài);2.膜透性改變,甚至造成破損;3.代謝紊亂,光合與呼吸變化,吸收機(jī)能衰退。4.運(yùn)輸受阻,酶促反應(yīng)失調(diào)。(四)植物的適應(yīng):1.增加膜不飽和脂肪酸數(shù)量,提高不飽和脂肪酸指數(shù),降低膜相變溫度;2.改變某些蛋白(酶)的組分。第二節(jié)植物的抗寒性二、凍害(一)概念:冰點(diǎn)(0℃)以下低溫對植物的傷害叫凍害。植物對冰點(diǎn)以下低溫的適應(yīng)叫抗凍性。常與霜害伴隨發(fā)生。第二節(jié)植物的抗寒性二、凍害(二)凍害傷害癥狀與類型:類型:胞內(nèi)結(jié)冰與胞間結(jié)冰。凍害傷害癥狀:葉出現(xiàn)燙傷樣,組織柔軟葉色變
5、褐,終至于枯死。第二節(jié)植物的抗寒性(三)凍害傷害的機(jī)理:1.胞間結(jié)冰使原生質(zhì)嚴(yán)重脫水,蛋白質(zhì)變性,原生質(zhì)不可逆凝膠化;2.胞內(nèi)結(jié)冰對膜與細(xì)胞器產(chǎn)生直接破壞;解凍時溫度回升快,原生質(zhì)失水,組織干枯;破壞蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)(-SH假說);機(jī)械損傷;膜破壞。第二節(jié)植物的抗寒性(四)植物對凍害的適應(yīng):降低含水量,增加束縛水的相對含量;增加可溶性糖等的含量;激素的種類及比例發(fā)生變化;膜組分改變。第二節(jié)植物的抗寒性三、提高抗寒性的措施1.低溫(抗凍)鍛練;逐步適應(yīng),增加保護(hù)物質(zhì);2.化學(xué)誘導(dǎo)控制;調(diào)節(jié)CTK、ABA的比例,采用其它生長延緩劑;3.加強(qiáng)田間管理;調(diào)
6、節(jié)N、P、K比例,薄膜等覆蓋,培育壯苗等。第二節(jié)植物的抗熱性一、概念:高溫對植物的傷害稱為熱害??篃嵝允侵参飳岷Φ囊环N適應(yīng)。二、類型:1.直接傷害2.間接傷害。三、癥狀與危害:1.癥狀:熱害后葉片死斑明顯,葉綠素破壞嚴(yán)重,器官脫落等。2.危害:(1)間接傷害:①饑餓,因光合低于呼吸,消耗同化物過多;②毒性,有氧呼吸被破壞,無氧呼吸產(chǎn)生有毒物質(zhì),蛋白分解產(chǎn)生NH3;③生化障礙,必須的生物活性物質(zhì)缺乏;④蛋白質(zhì)破壞,水解酶作用,ATP減少,氧化與磷酸化解偶聯(lián)。(2)直接傷害:①蛋白質(zhì)變性,空間結(jié)構(gòu)破壞;②脂類液化,破壞膜結(jié)構(gòu)。第二節(jié)植物的抗熱性四、
7、提高抗?jié)承缘臋C(jī)理與途徑:不同生態(tài)環(huán)境生長的植物抗熱性有差別。蛋白質(zhì)(酶)對熱的穩(wěn)定性,如二硫鍵,Mg+,Zn+;用生長調(diào)節(jié)劑,有機(jī)酸、鹽類有保護(hù)作用。第四節(jié)植物的抗旱性一、概念:土壤缺水或大氣相對濕度過低對植物造成的傷害稱旱害。植物對干旱的抵抗力稱抗旱性。第四節(jié)植物的抗旱性二、干旱種類:1.土壤干旱;2.大氣干旱;3.生理干旱。三、植物類型:1.水生植物;2.中生植物;3.旱生植物,旱生植物有避旱型和耐旱型。四、外部干旱表現(xiàn):1.萎蔫:有暫時萎蔫與永久萎蔫。2.生長減慢。五、干旱機(jī)理:1.原生質(zhì)脫水是旱害的核心;2.破壞原生質(zhì)膜上脂類雙分子層的排
8、列,改變了膜透性,使化謝紊亂;3.光合與呼吸失調(diào);4.蛋白質(zhì)分解加快;DNA、RNA合成減弱,脯氨酸積累;5.激素發(fā)生變化,ABA積累,