第十六章植物逆境生理要点分析.ppt

第一节 逆境的概念及植物对逆境的适应性 一、逆境与胁迫的概念 二、植物适应性的概念 三、逆境胁迫对植物的影响 四、植物响应逆境的生理机制 渗透调节物质 外界进入的无机离子：如K+、Cl- 等，是液泡的重要渗透调节物质。 脯氨酸在抗逆中的作用： 四、提高植物抗旱性的途径 当大气温度高、光照强、空气中相对湿度低时，尽管土壤中有水，根系活动也正常，但由于蒸腾强烈，失水量大于根系吸水量，而使植物受害的现象，称为大气干旱。 当土壤中缺乏可被植物吸收利用的水分时，根系吸水困难，植物体内水分平衡遭到破坏，致使植物生长缓慢或完全停止生长的现象，称为土壤干旱。受害程度比大气干旱严重，我国的西北、华北、东北等地区常有这种干旱发生，大气干旱持续过长将导致土壤干旱，因此这两种干旱常同时发生。 生理干旱：由于根系正常的生理活动受到阻碍而使土壤中的水分 不能被根系所吸收，由此而造成的受旱现象称生理干旱。 叶绿体片层结构受损，希尔反应减弱，光系统II活力下降，电子传递和光合磷酸化受抑制。 水分胁迫抑制光合作用，减少气孔开度， 减少了CO2的吸收。 呼吸作用：缺水时，呼吸作用短时上升，而后下降。 激素：促进生长的激素减少，延缓或抑制的激素增多：即IAA、GA和CK含量减少，ABA和乙烯增加。 水分 重新分配：干旱时， 冰冻可使植物细胞结冰引起蛋白质损伤。当组织结冰脱水时，随着原生质收缩，蛋白质分子相互靠近，当接近到一定程度时，蛋白质分子中相邻的疏基就会失水氧化形成二硫键。当解冻时，肽链松散，氢键断裂，但二硫键还保存，肽链的空间位置发生变化，蛋白质分子的空间构象改变，使蛋白质结构被破坏，进而引起细胞的伤害和死亡。所以抗性的基础就是阻止蛋白质分子间二硫键的形成。 根冠比：能有效利用土壤中的水分，尤其是土壤深层的水分，如沙生植物，以干重计算的根系竟占整株重的90%。 叶片表面积：减少吸水膨胀和失水收缩时产生的细胞损伤。 保持细胞有很高的亲水能力，防止细胞严重脱水，这是生理性抗旱的基础。 原生质：束缚水与自由水 代谢活性：抗旱性较强的品种在缺水条件下，水解酶类保持稳定状态，减少生物大分子的分解，可保持原生质的完整性。 在干旱和半干旱地区，水分蒸发会把地下盐分带到土壤表层，造成土壤表层盐分过多。 生理干旱学说：认为在盐分胁迫下植物生长受到抑制的原因是植物水分亏缺造成的，因为土壤中含有大量的可溶性盐， 降低了土壤的渗透势，使植物根系吸水困难或者根本不能吸水造成的。 盐胁迫增加膜的透性：膜透性的变化影响胞内各种生理代谢过程，代谢过程的改变又会进一步作用膜的结构与功能。 甜菜碱的合成与光呼吸有关，盐胁迫促进光呼吸。 ·膜脂中不饱和脂肪酸含量增加， 相变温度降低，膜稳定性增加。 ·细胞内NADPH/NADP+的比例增高， ATP含量增加 ·糖、蛋白质、核酸和磷脂增加 （三）提高植物抗冷性的途径 化学诱导 合理施肥 低温锻炼（抗冷机理） 二、 冻害 冻害: 植物受到冰点以下的低温胁迫，发生组织结冰造成的伤害。 抗冻性: 植物对冰点以下低温的抵抗与适应能力。 过冷现象: 水或溶液的温度降至其冰点以下仍不结冰的现象。 （一）冰冻伤害 ?胞外结冰（胞间结冰）：温度缓慢下降时细胞间隙和细胞壁附近的水分结冰。 ?胞内结冰：温度迅速下降时，除胞间结冰外，细胞内的水分也冻结。一般先在原生质内结冰，然后在液泡内结冰。 ? 解冻过快对细胞的损伤 0-5oC下解冻有利于植物恢复 （二）冻害机理 1.结冰伤害 （1） 胞间结冰的伤害机理 ? 冰压伤害：冰晶体积膨大对细胞产生机 械损伤 ? 冰冻窒息伤害 ? 冰冻脱水伤害 渗透胁迫 机械胁迫 ? 冰冻造成干燥症状 （2）胞内结冰伤害 冰晶对生物膜、细胞器和细胞质的结构造成不可逆的机械伤害，引起代谢紊乱，细胞死亡。 2.巯基假说 3.膜的伤害 ?脱水、机械、渗透胁迫使膜蛋白变性，透性增加。 ?膜脂相变，部分膜结合酶游离失活，光合磷酸化和氧化磷酸化解偶联，ATP形成明显下降，代谢紊乱。 1. 植物的抗冻方式 (1) 避结冰温度 (2) 缺少可冻水 (3) 过冷态 (4) 避胞内结冰 (5) 避结冰脱水 (6) 耐结冰脱水 （三）抗冻机理 2.抗冻机理 ? 细胞膜体系稳定性的提高 膜脂和质膜糖蛋白的变化 保护酶系统活性提高 ? 避免细胞内结冰 ①细胞外结冰 ②细胞液过冷却 冬季到来前，随气温逐渐降低，植物体内发生一系列适应低温的形态和生理生化变化，抗寒能力逐步提高的过程叫做抗寒锻炼。 3. 植物对冻害的适应性 植株含水量下降 束缚水/自由水比值增大； 原生质的粘度、弹性增大 ·新陈代谢活动减弱 ·激素变化