植物生理學ppt課件 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）：對植物產(chǎn)生傷害的環(huán)境稱為逆境（stress），又稱脅迫。地球上適宜于耕作的土地不足10％，其余為干旱、半干旱、冷土和鹽堿土。我國有48％的耕地為干旱、半干旱地區(qū)，約有465萬km2。圖示為2001年五月第一旬的干旱指數(shù)圖,以百分數(shù)表示。逆境的種類生物逆境：病、蟲、草黒根腐病非生物逆境抗性（hardiness）植物對不良環(huán)境的適應性和抵抗力，稱為植物的抗性（hardiness）?？剐陨恚╤ardinessphysiology）就是研究不良環(huán)境對植物生命活動的影響，以及植物對不良環(huán)境的抗御能力。第一節(jié)?

2、抗性生理通論一、逆境對植物的傷害逆境會傷害植物，嚴重時會導致死亡。植物在各種逆境下的生理代謝變化具相似性，有共性；但具體到某一種逆境又各有不同，有個性。植物在逆境下的生理生化變化①細胞脫水，膜系統(tǒng)破壞，膜上酶活性紊亂。②任何逆境都導致光合速率下降，同化產(chǎn)物形成減少。③呼吸速率發(fā)生變化。但不同逆境變化情況不同?；疾『螅汉粑俾曙@著↑冰凍、高溫、鹽漬和淹水時：呼吸逐漸↓冷害、干旱時：呼吸是先↑后↓。④逆境誘導糖類和蛋白質(zhì)轉變?yōu)榭扇苄曰衔铩＿@是因為脅迫時合成酶作用↓，而水解酶活性↑。⑤內(nèi)源ABA含量迅速提高。對于植物的抗性而言健壯植株抗逆性強，瘦弱

3、植株抗逆性弱；代謝活動低的抗性強（如休眠種子、休眠芽），代謝活性加強時，抗性中等（如營養(yǎng)生長期），而代謝旺盛期（如開花）的抗性最弱。二、植物對逆境的適應植物對逆境的適應（或抵抗）主要包括兩個方面：避逆性（stressavoidance）是指植物對不良環(huán)境在時間上或空間上躲避開，如沙漠中的植物只在雨季生長。耐逆性（stresstolerance）指植物能夠忍受逆境的作用，陰生植物可在樹蔭下生長。植物有各種各樣抵抗或適應逆境的本領。形態(tài)上：以根系發(fā)達、葉小以適應干旱條件；結構上：有擴大根部通氣組織以適應淹水條件；生理上：生長停止，進入休眠，以迎接冬

4、季低溫來臨，等等。生化上：以形成脅迫蛋白、增加滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)和脫落酸含量的方式，提高細胞對各種逆境的抵抗能力?，F(xiàn)將植物對不良環(huán)境的生理適應分述如下：1.生物膜各種細胞器的膜系統(tǒng)在逆境下都會膨脹或破損，所以生物膜和抗逆性有密切的關系。膜的雙分子層脂質(zhì)通常呈液晶相，溫度過高時轉化為液相，溫度過低時轉化為凝膠相。零上低溫首先使膜的形態(tài)發(fā)生改變，從液晶相變?yōu)槟z相，膜出現(xiàn)裂縫，透性增大，受害組織離子外滲，破壞了原來的離子平衡。由于膜相改變，也使結合在膜上的酶系統(tǒng)活性降低，有機物分解占優(yōu)勢。2.脅迫蛋白在逆境條件下，植物的基因表達發(fā)生改變，關閉一些正常表達

5、的基因，啟動一些與逆境相適應的基因。當植物從正常溫度轉到40℃高溫后，原來正常溫度下出現(xiàn)的一些蛋白質(zhì)合成被阻抑，高溫誘導合成一些新的蛋白質(zhì)，叫做熱激蛋白（heat-shockprotein）。經(jīng)過熱鍛煉而形成熱激蛋白的植物，抗熱性提高。生活在兩極冰水中的魚類血液中發(fā)現(xiàn)有抗凍蛋白（antifreezeprotein），能降低細胞間隙體液冰點。低溫脅迫下在擬南芥中發(fā)現(xiàn)的冷調(diào)節(jié)蛋白(coldregulatedprotein)的氨基酸序列與魚的抗凍蛋白相似。在鹽脅迫條件下，煙草懸浮培養(yǎng)細胞出現(xiàn)許多新蛋白質(zhì)，是鹽脅迫蛋白，有些被稱為滲壓素（osmotin

6、）。在淹水缺氧條件下，玉米苗產(chǎn)生新的蛋白質(zhì)，稱厭氧多肽（anaerobicpolypeptide）。3.活性氧植物在正常代謝過程中會產(chǎn)生O2--、?OH等自由基，這些自由基有很強的氧化能力，對蛋白質(zhì)、核酸、膜脂等生物大分子有破壞作用。植物為消除這些自由基的破壞作用，也形成了自身的內(nèi)源抗氧化保護系統(tǒng)。保護酶系統(tǒng)：SOD、CAT、POD、ASA-POD非酶保護系統(tǒng):Ve、GSH、Vc、類胡蘿卜素正常條件下，自由基的產(chǎn)生和清除處于動態(tài)平衡，細胞內(nèi)不致于積累過多的活性氧，植物得以正常生長、發(fā)育。但在逆境條件下，細胞內(nèi)自由基產(chǎn)生與清除的平衡就會被打破，導

7、致自由基積累，對植物造成傷害。自由基一方面導致膜脂過氧化作用，形成過氧化產(chǎn)物（丙二醛、乙烯、乙烷等），而丙二醛等又會破壞膜的完整性。另一方面，自由基積累還會造成膜脂的脫脂化作用，磷脂游離，膜結構受破壞。4.滲透調(diào)節(jié)滲透調(diào)節(jié)（osmoregulation）植物通過提高滲調(diào)物質(zhì)含量來提高細胞液濃度，降低其滲透勢，從而適應水分脅迫環(huán)境的現(xiàn)象。滲調(diào)物質(zhì)主要包括：糖、有機酸（包括氨基酸）、離子等。脯氨酸（Pro）是最重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)。無論何種逆境，植物體內(nèi)都積累Pro，但以干旱脅迫最多，往往會增加幾十~幾百倍。外施Pro可解除植物的滲透脅迫。甜菜堿(b

8、etaine)是另一種滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)。在干旱、脅迫條件下，植物體往往積累甜菜堿。Pro在植物抗逆中起重要作用的原因在于①作為滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，維持原生質(zhì)（P