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1、国家精品课程植物与植物生理国家精品课程植物与植物生理第十一章 植物的环境生理与抗逆栽培第十一章 植物的环境生理与抗逆栽培 第八节第八节第八节第八节植物抗逆的生理生化基础植物抗逆的生理生化基础植物抗逆的生理生化基础植物抗逆的生理生化基础 一、一、一、一、生物膜与抗逆性生物膜与抗逆性生物膜与抗逆性生物膜与抗逆性 二、二、二、二、生物自由基与抗逆性生物自由基与抗逆性生物自由基与抗逆性生物自由基与抗逆性 三、三、三、三、逆境蛋白与抗逆性逆境蛋白与抗逆性逆境蛋白与抗逆性逆境蛋白与抗逆性 四、四、四、四、渗透调节与抗逆性渗透调节与抗逆性渗透调节与抗逆性渗透调节与抗逆性 五、五、五、五、脱落酸调节作用与抗
2、逆性脱落酸调节作用与抗逆性脱落酸调节作用与抗逆性脱落酸调节作用与抗逆性 第十一章 植物的环境生理与抗逆栽培第十一章 植物的环境生理与抗逆栽培第八节 盐害与植物的抗盐性第八节 盐害与植物的抗盐性 一、生物膜与抗逆性一、生物膜与抗逆性一、生物膜与抗逆性一、生物膜与抗逆性 正常情况下生物膜的质膜呈液晶态;正常情况下生物膜的质膜呈液晶态;正常情况下生物膜的质膜呈液晶态;正常情况下生物膜的质膜呈液晶态; 逆境下,膜质相变,导致原生质流动逆境下,膜质相变,导致原生质流动逆境下,膜质相变,导致原生质流动逆境下,膜质相变,导致原生质流动 停止,透性增加。停止,透性增加。停止,透性增加。停止,透性增加。 膜质
3、不饱和脂肪酸越多,不饱和程度膜质不饱和脂肪酸越多,不饱和程度膜质不饱和脂肪酸越多,不饱和程度膜质不饱和脂肪酸越多,不饱和程度 就越大,抗逆性越强。就越大,抗逆性越强。就越大,抗逆性越强。就越大,抗逆性越强。 膜蛋白与抗逆性也有关。膜蛋白与抗逆性也有关。膜蛋白与抗逆性也有关。膜蛋白与抗逆性也有关。 第十一章 植物的环境生理与抗逆栽培第十一章 植物的环境生理与抗逆栽培第八节 盐害与植物的抗盐性第八节 盐害与植物的抗盐性 二、生物自由基与抗逆性二、生物自由基与抗逆性二、生物自由基与抗逆性二、生物自由基与抗逆性 自由基清除体系包括酶促系统和非酶促系统。自由基清除体系包括酶促系统和非酶促系统。自由基清
4、除体系包括酶促系统和非酶促系统。自由基清除体系包括酶促系统和非酶促系统。 酶促系统酶促系统酶促系统酶促系统主要有:超氧物歧化酶(主要有:超氧物歧化酶(主要有:超氧物歧化酶(主要有:超氧物歧化酶(SODSODSODSOD)、)、)、)、 过氧化物酶(过氧化物酶(过氧化物酶(过氧化物酶(PODPODPODPOD)、)、)、)、过氧化氢酶过氧化氢酶过氧化氢酶过氧化氢酶 (CATCATCATCAT)、)、)、)、谷胱甘肽还原酶(谷胱甘肽还原酶(谷胱甘肽还原酶(谷胱甘肽还原酶(GSHGSHGSHGSH- - - -R R R R)等。等。等。等。 非酶促系统非酶促系统非酶促系统非酶促系统主要有:类胡萝卜
5、素、维生素主要有:类胡萝卜素、维生素主要有:类胡萝卜素、维生素主要有:类胡萝卜素、维生素E E E E、 维生素维生素维生素维生素C C C C、维生素维生素维生素维生素A A A A、谷胱甘肽等。谷胱甘肽等。谷胱甘肽等。谷胱甘肽等。 一般认为一般认为一般认为一般认为,在逆境胁迫下,自由基清除能力较,在逆境胁迫下,自由基清除能力较,在逆境胁迫下,自由基清除能力较,在逆境胁迫下,自由基清除能力较 强的植物,抗自由基伤害能力强,抗逆性也强的植物,抗自由基伤害能力强,抗逆性也强的植物,抗自由基伤害能力强,抗逆性也强的植物,抗自由基伤害能力强,抗逆性也 强。强。强。强。 第十一章 植物的环境生理与抗逆
6、栽培第十一章 植物的环境生理与抗逆栽培第八节 盐害与植物的抗盐性第八节 盐害与植物的抗盐性 三、逆境蛋白与抗逆性三、逆境蛋白与抗逆性三、逆境蛋白与抗逆性三、逆境蛋白与抗逆性 逆境蛋白逆境蛋白逆境蛋白逆境蛋白是指在逆境条件下植物体内诱导合成的是指在逆境条件下植物体内诱导合成的是指在逆境条件下植物体内诱导合成的是指在逆境条件下植物体内诱导合成的 蛋白质。蛋白质。蛋白质。蛋白质。 热击蛋白(热击蛋白(热击蛋白(热击蛋白(HSPHSPHSPHSP) 是植物体受到高温逆境刺激后是植物体受到高温逆境刺激后是植物体受到高温逆境刺激后是植物体受到高温逆境刺激后 大量合成的蛋白质。大量合成的蛋白质。大量合成的
7、蛋白质。大量合成的蛋白质。 胚胎发生晚期丰富蛋白(胚胎发生晚期丰富蛋白(胚胎发生晚期丰富蛋白(胚胎发生晚期丰富蛋白(LeaLeaLeaLea) 是在种子正常是在种子正常是在种子正常是在种子正常 发育后期,伴随成熟脱水过程中形成的一类蛋白发育后期,伴随成熟脱水过程中形成的一类蛋白发育后期,伴随成熟脱水过程中形成的一类蛋白发育后期,伴随成熟脱水过程中形成的一类蛋白 质质质质。 渗调蛋白渗调蛋白渗调蛋白渗调蛋白( ( ( (OsmotinOsmotinOsmotinOsmotin) ) ) )是在渗透胁迫或盐分胁迫下植是在渗透胁迫或盐分胁迫下植是在渗透胁迫或盐分胁迫下植是在渗透胁迫或盐分胁迫下植 物
8、体内合成的蛋白质。物体内合成的蛋白质。物体内合成的蛋白质。物体内合成的蛋白质。 此外,厌氧蛋白此外,厌氧蛋白此外,厌氧蛋白此外,厌氧蛋白(ANP)(ANP)(ANP)(ANP)、活性氧胁迫蛋白活性氧胁迫蛋白活性氧胁迫蛋白活性氧胁迫蛋白(OSP)(OSP)(OSP)(OSP)、 紫外线诱导蛋白紫外线诱导蛋白紫外线诱导蛋白紫外线诱导蛋白(UVP)(UVP)(UVP)(UVP)、病程相关蛋白病程相关蛋白病程相关蛋白病程相关蛋白(PRP)(PRP)(PRP)(PRP)等等等等。 第十一章 植物的环境生理与抗逆栽培第十一章 植物的环境生理与抗逆栽培第八节 盐害与植物的抗盐性第八节 盐害与植物的抗盐性
9、四、渗透调节与抗逆性四、渗透调节与抗逆性四、渗透调节与抗逆性四、渗透调节与抗逆性 渗透调节渗透调节渗透调节渗透调节是指植物在干旱、盐渍或低温逆是指植物在干旱、盐渍或低温逆是指植物在干旱、盐渍或低温逆是指植物在干旱、盐渍或低温逆 境下,细胞内主动积累溶质,降低渗透势,境下,细胞内主动积累溶质,降低渗透势,境下,细胞内主动积累溶质,降低渗透势,境下,细胞内主动积累溶质,降低渗透势, 从而降低水势,从水势下降的外界介质中继从而降低水势,从水势下降的外界介质中继从而降低水势,从水势下降的外界介质中继从而降低水势,从水势下降的外界介质中继 续吸水,以维持正常生理功能。续吸水,以维持正常生理功能。续吸水,
10、以维持正常生理功能。续吸水,以维持正常生理功能。 渗透调节的生理作用渗透调节的生理作用渗透调节的生理作用渗透调节的生理作用: 维持细胞膨压基本不变,以利于细胞生理维持细胞膨压基本不变,以利于细胞生理维持细胞膨压基本不变,以利于细胞生理维持细胞膨压基本不变,以利于细胞生理 生化过程正常进行;保持细胞持续生长,以生化过程正常进行;保持细胞持续生长,以生化过程正常进行;保持细胞持续生长,以生化过程正常进行;保持细胞持续生长,以 减轻逆境对细胞生长的抑制;维持气孔开减轻逆境对细胞生长的抑制;维持气孔开减轻逆境对细胞生长的抑制;维持气孔开减轻逆境对细胞生长的抑制;维持气孔开 放,以减少光合作用的气孔限制
11、。此外,还放,以减少光合作用的气孔限制。此外,还放,以减少光合作用的气孔限制。此外,还放,以减少光合作用的气孔限制。此外,还 可维持生物膜的稳定性和某些酶的活性等。可维持生物膜的稳定性和某些酶的活性等。可维持生物膜的稳定性和某些酶的活性等。可维持生物膜的稳定性和某些酶的活性等。 第十一章 植物的环境生理与抗逆栽培第十一章 植物的环境生理与抗逆栽培第八节 盐害与植物的抗盐性第八节 盐害与植物的抗盐性 四、渗透调节与抗逆性四、渗透调节与抗逆性四、渗透调节与抗逆性四、渗透调节与抗逆性 渗透调节的关键是渗透调节物质的主动积累渗透调节的关键是渗透调节物质的主动积累渗透调节的关键是渗透调节物质的主动积累
12、渗透调节的关键是渗透调节物质的主动积累。 渗调物质可分为两大类:渗调物质可分为两大类:渗调物质可分为两大类:渗调物质可分为两大类: 一类是植物从外界吸收的无机离子,一类是植物从外界吸收的无机离子,一类是植物从外界吸收的无机离子,一类是植物从外界吸收的无机离子, 如如如如K K K K + + + + 、ClClClCl - - - - 、NaNaNaNa + + + + 、CaCaCaCa2+ 2+2+2+、 、MgMgMgMg2+ 2+2+2+、 、NONONONO 3 3 3 3 - - - - 等;等;等;等; 另一类是细胞主动合成的有机溶质,另一类是细胞主动合成的有机溶质,另一类是细胞
13、主动合成的有机溶质,另一类是细胞主动合成的有机溶质, 如如如如可溶性糖可溶性糖可溶性糖可溶性糖、脯氨酸脯氨酸脯氨酸脯氨酸、甜菜碱甜菜碱甜菜碱甜菜碱等。等。等。等。 第十一章 植物的环境生理与抗逆栽培第十一章 植物的环境生理与抗逆栽培第八节 盐害与植物的抗盐性第八节 盐害与植物的抗盐性 四、渗透调节与抗逆性四、渗透调节与抗逆性四、渗透调节与抗逆性四、渗透调节与抗逆性 渗透调节的关键是渗透调节物质的主动积累渗透调节的关键是渗透调节物质的主动积累渗透调节的关键是渗透调节物质的主动积累渗透调节的关键是渗透调节物质的主动积累。 作为渗调物质必须具备如下特性:作为渗调物质必须具备如下特性:作为渗调物质必
14、须具备如下特性:作为渗调物质必须具备如下特性: 分子量小,容易溶解;在生理分子量小,容易溶解;在生理分子量小,容易溶解;在生理分子量小,容易溶解;在生理pHpHpHpH范围内不范围内不范围内不范围内不 带静电荷,能为细胞膜保持住;引起酶结构带静电荷,能为细胞膜保持住;引起酶结构带静电荷,能为细胞膜保持住;引起酶结构带静电荷,能为细胞膜保持住;引起酶结构 变化的作用极小,能使酶构象稳定而不至溶变化的作用极小,能使酶构象稳定而不至溶变化的作用极小,能使酶构象稳定而不至溶变化的作用极小,能使酶构象稳定而不至溶 解;生物合成迅速,并能累积到调节渗透势解;生物合成迅速,并能累积到调节渗透势解;生物合成迅
15、速,并能累积到调节渗透势解;生物合成迅速,并能累积到调节渗透势 的作用量。的作用量。的作用量。的作用量。 第十一章 植物的环境生理与抗逆栽培第十一章 植物的环境生理与抗逆栽培第八节 盐害与植物的抗盐性第八节 盐害与植物的抗盐性 五、脱落酸调节作用与抗逆性五、脱落酸调节作用与抗逆性五、脱落酸调节作用与抗逆性五、脱落酸调节作用与抗逆性 在逆境胁迫下,植物体内五大类激素变化的在逆境胁迫下,植物体内五大类激素变化的在逆境胁迫下,植物体内五大类激素变化的在逆境胁迫下,植物体内五大类激素变化的基基基基 本规律本规律本规律本规律: 生长素、赤霉素和细胞分裂素含量减少;生长素、赤霉素和细胞分裂素含量减少;生
16、长素、赤霉素和细胞分裂素含量减少;生长素、赤霉素和细胞分裂素含量减少; 脱落酸(脱落酸(脱落酸(脱落酸(ABAABAABAABA)和和和和乙烯乙烯乙烯乙烯含量增加。含量增加。含量增加。含量增加。 称称称称ABAABAABAABA为为为为胁迫激素胁迫激素胁迫激素胁迫激素(Stress hormone)(Stress hormone)(Stress hormone)(Stress hormone),它调节着它调节着它调节着它调节着 植物对逆境的适应。植物对逆境的适应。植物对逆境的适应。植物对逆境的适应。 第十一章 植物的环境生理与抗逆栽培第十一章 植物的环境生理与抗逆栽培第八节 盐害与植物的抗盐性
17、第八节 盐害与植物的抗盐性 外施外施外施外施ABAABAABAABA对抗逆性的影响对抗逆性的影响对抗逆性的影响对抗逆性的影响 如:外施适当浓度如:外施适当浓度如:外施适当浓度如:外施适当浓度(1010 - -6 6 1010 - -4 4 mol/Lmol/L)的)的)的)的ABAABA可提可提可提可提 高作物的抗寒、抗冷、抗盐和抗旱能力,但要经过高作物的抗寒、抗冷、抗盐和抗旱能力,但要经过高作物的抗寒、抗冷、抗盐和抗旱能力,但要经过高作物的抗寒、抗冷、抗盐和抗旱能力,但要经过 一定时间(一定时间(一定时间(一定时间(24h24h以上)的代谢变化才能提高作物的抗以上)的代谢变化才能提高作物的
18、抗以上)的代谢变化才能提高作物的抗以上)的代谢变化才能提高作物的抗 逆性。逆性。逆性。逆性。 外施外施外施外施ABAABA提高抗逆性的原因提高抗逆性的原因提高抗逆性的原因提高抗逆性的原因: 1 1、减少膜伤害减少膜伤害减少膜伤害减少膜伤害 2 2、减少自由基对膜的破坏减少自由基对膜的破坏减少自由基对膜的破坏减少自由基对膜的破坏 3 3、改变体内代谢改变体内代谢改变体内代谢改变体内代谢:增加脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋:增加脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋:增加脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋:增加脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋 白质的含量;白质的含量;白质的含量;白质的含量; 4 4、减少水分散失减少水分散失减
19、少水分散失减少水分散失:促进气孔关闭,蒸腾减弱、减少水:促进气孔关闭,蒸腾减弱、减少水:促进气孔关闭,蒸腾减弱、减少水:促进气孔关闭,蒸腾减弱、减少水 分散失,提高根对水分的吸收和输导,防止水分亏分散失,提高根对水分的吸收和输导,防止水分亏分散失,提高根对水分的吸收和输导,防止水分亏分散失,提高根对水分的吸收和输导,防止水分亏 缺。缺。缺。缺。 第十一章 植物的环境生理与抗逆栽培第十一章 植物的环境生理与抗逆栽培第八节 盐害与植物的抗盐性第八节 盐害与植物的抗盐性 交叉适应交叉适应交叉适应交叉适应(Cross adaptationCross adaptation) 是指植物逆境胁迫反应之间的
20、相是指植物逆境胁迫反应之间的相是指植物逆境胁迫反应之间的相是指植物逆境胁迫反应之间的相 互适应现象,如植物处于低温、干旱互适应现象,如植物处于低温、干旱互适应现象,如植物处于低温、干旱互适应现象,如植物处于低温、干旱 或盐渍条件下,能增强植物对另外一或盐渍条件下,能增强植物对另外一或盐渍条件下,能增强植物对另外一或盐渍条件下,能增强植物对另外一 些逆境的抵抗能力。些逆境的抵抗能力。些逆境的抵抗能力。些逆境的抵抗能力。 第十一章 植物的环境生理与抗逆栽培第十一章 植物的环境生理与抗逆栽培第八节 盐害与植物的抗盐性第八节 盐害与植物的抗盐性 提高作物抗性的生理措施提高作物抗性的生理措施提高作物抗
21、性的生理措施提高作物抗性的生理措施 1 1、选育高抗品种选育高抗品种选育高抗品种选育高抗品种基本措施基本措施基本措施基本措施; 2 2、种子锻炼种子锻炼种子锻炼种子锻炼:播种前对萌动种子进行干旱锻炼或播种前对萌动种子进行干旱锻炼或播种前对萌动种子进行干旱锻炼或播种前对萌动种子进行干旱锻炼或 盐溶液处理,可提高抗旱性或抗盐性盐溶液处理,可提高抗旱性或抗盐性盐溶液处理,可提高抗旱性或抗盐性盐溶液处理,可提高抗旱性或抗盐性; 3 3、巧施水肥巧施水肥巧施水肥巧施水肥:控制土壤水分控制土壤水分控制土壤水分控制土壤水分,少施少施少施少施N N肥肥肥肥,多多多多 施施施施P P、K K肥,肥,肥,肥,使植
22、株生长慢使植株生长慢使植株生长慢使植株生长慢,结实结实结实结实,提高抗性提高抗性提高抗性提高抗性; 4 4、施用植物生长调节剂施用植物生长调节剂施用植物生长调节剂施用植物生长调节剂:应用植物生长延缓剂应用植物生长延缓剂应用植物生长延缓剂应用植物生长延缓剂 CCCCCC、PP333PP333等和生长抑制剂茉莉酸等和生长抑制剂茉莉酸等和生长抑制剂茉莉酸等和生长抑制剂茉莉酸、TIBATIBA等,等,等,等, 可使植物生长健壮可使植物生长健壮可使植物生长健壮可使植物生长健壮,提高提高提高提高ABAABA含量,加强抗逆含量,加强抗逆含量,加强抗逆含量,加强抗逆 性。性。性。性。 第十一章 植物的环境生理
23、与抗逆栽培第十一章 植物的环境生理与抗逆栽培第八节 盐害与植物的抗盐性第八节 盐害与植物的抗盐性 植物对水分胁迫的响应机制植物对水分胁迫的响应机制植物对水分胁迫的响应机制植物对水分胁迫的响应机制 转录控制 (启动子、转录因子) 转录控制 (启动子、转录因子) 渗透调节物质的 生物合成及运输 渗透调节物质的 生物合成及运输 代谢调控代谢调控 离子吸收离子吸收 离子分布离子分布 根系生长根系生长 蛋白质功能调节蛋白质功能调节 膜的稳定性膜的稳定性 气气气气孔调节孔调节孔调节孔调节 信号系统信号系统 生长发育生长发育 水分亏缺水分亏缺水分亏缺水分亏缺 第十一章 植物的环境生理与抗逆栽培第十一章 植物的环境生理与抗逆栽培第八节 盐害与植物的抗盐性第八节 盐害与植物的抗盐性 本课程内容小结本课程内容小结本课程内容小结本课程内容小结 环 境 因 子 环 境 因 子 细 胞 整 体 信 息 传 递 细 胞 整 体 信 息 传 递 生长发育及其调控生长发育及其调控 光合 作用 光合 作用 源库 关系 源库 关系 作物产量与品质作物产量与品质作物产量与品质作物产量与品质 光光/水水/肥高效利用肥高效利用 生长发育及其调控生长发育及其调控 基因 表达 调控 基因 表达 调控
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