十一章植物的逆境生理ChapterPlantstressPhysiology.ppt
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1、第十一章 植物的逆境生理 Chapter11 Plant stress Physiology,引 言(Introduction),地球上比较适宜于作物栽种的土地不足 10%,其余为干旱、半干旱、冷土和盐碱土。 中国有近465万km2,即占国土面积48%的土地处于干旱、半干旱地区。 因此,研究植物在不良环境下生命活动规律及忍耐或抵抗机理,对于提高农业生产能力,保护环境有现实意义。,第一节 植物抗逆的生理基础Section1 Physiological Basis of Stress Resistance in Plant,逆境(stress):是指对植物生存和发育不 利的各种环境因素的总称。,(
2、一)逆境的概念及种类,一、逆境和植物的抗逆性 (Stress and Stress Resistance in Plant),逆境的种类,生物因素:病害、虫害、杂草、人,理化因素,辐射,化学的:除草剂、化肥、大气污染、等,温度:低温、高温,水份:涝、旱,干旱,洪涝,盐碱化,沙漠化,1、逆境逃避(stress avoidance):亦称避逆性,是指植物通过各种方式避开或部分避开逆境的影响。 2、逆境忍耐( stress tolerance):亦称耐逆性,是指植物在不良环境中,通过代谢变化来阻止、降低甚至修复由逆境造成的损伤,从而保证正常的生理活动。,抵抗方式,抗性(resistance):植物对
3、逆境的抵抗和忍耐能力叫植物抗逆性,简称抗性。,(二)抗性及抵抗方式,二、植物在逆境下形态与生理变化 (Morphological and Physiological Variation under Stress in Plant),(一)形态变化 干旱 叶片及嫩茎萎蔫 淹水 叶片黄化、干枯,根系变褐 高温 叶片出现死斑、变褐 病原菌 出现病斑 显微结构的变化:细胞膜结构系统的损伤,(二)生理变化 光合作用下降 呼吸作用有三种情况:降低(高温、淹水、盐渍);先升后降(零上低温和干旱);明显增高(病害);PPP途径增强 分解代谢加速,合成代谢减慢甚至停止 水分代谢受阻,三、 渗透调节与抗逆性 (O
4、smotic Adjustment and Stress Resistance),(一) 渗透调节的概念 渗透调节( Osmotic adjustment ):胁迫条件下,细胞主动形成渗透调节物质,提高溶质浓度,适应逆境胁迫的现象。,(二) 渗透调节物质 1、无机离子 盐生植物主要是通过积累无机离子来进行渗透调节。 野生番茄比栽培种能积累更多的Na+和Cl-;水分胁迫下,向日葵完全展开的叶片主要积累 K+, Ca+ ,Mg+,NO3-。 主要积累于液泡。,2、脯氨酸:一方面维持原生质的渗透平衡,另一方面保持膜结构的完整性。脯氨酸是细胞质中的重要的渗透调节物质。 3、甜菜碱 :也是细胞质中的重要
5、的渗透调节物质。在干旱和盐渍下会积累,比脯氨酸积累慢,降解也慢。 4、可溶性糖,(三)渗透调节物质的特点及作用,分子量小、容易溶解 在生理pH值范围内不带静电 引起酶结构变化的作用极小 酶结构稍有变化时,能使酶构象稳定 生成迅速,四、 植物激素在抗逆性中的作用(Roles of Phytohormones in Stress Resistance),1. 脱落酸(ABA),ABA是一种胁迫激素 关闭气孔、增强根的透性 减少膜的伤害 增加Pro含量 减少水分丧失,黄瓜幼苗在低温和盐胁迫下处理3d,子叶内源ABA分别增加16倍和22倍。,2. ETH与其他激素,ETH: 增加几倍或几十倍, 直接或
6、间接地参与植物对伤害的修复或对逆境的抵抗过程 。,内源GA活性迅速下降 CTK含量的减少,五、膜的变化与自由基平衡(Changes Of Membrane and Balance of Radicals),(一)逆境下膜的变化 质膜透性增加、内膜系统收缩或破损 低温下,生物膜由液晶态变为凝胶态,原生质的流动性下降 膜脂中不饱和脂肪酸越多,抗冷性越强 膜脂中饱和脂肪酸越多,抗旱性越强,(二)自由基平衡 逆境下,自由基的产生与清除平衡被打破,导致自由基在体内积累。 (请看下面图示的解释),六、逆境蛋白与抗逆相关的基因(Stress Proteins and Stress Resistant Rel
7、ated Genes),(一)逆境蛋白 热激蛋白(heat shock protein) 低温诱导蛋白(low temperature induced protein ) 病原相关蛋白(pathogenesis-proteins) 盐逆境蛋白(salt-stress protein ),(二)抗逆相关基因 1、低温诱导基因 2、渗透调节基因,科研新思路,正常情况下,科研工作者都对作物的栽培品种进行各种逆境处理,从而研究其抗逆性。现在我们不妨从自然界中下些人们从来没有注意的植物中,寻找它们的抗逆能力的原因,可能会有这样的结论,植物的抗逆能力有时候不是靠自己来完成的,可能是自己生活的环境中许多植物
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