11-植物抗性生理解读.ppt

第11章 植物逆境生理Plant Stress Physiology四川师范大学 陶宗娅 11.1 抗性生理通论 11.1.1 逆境与植物的抗逆性 1.逆境（environmental stress）指对植物生长和发育不利的各种环境因素的总称，又简称胁迫(stress)。逆境的种类是多种多样的，根据环境的种类，逆境可分为生物逆境(biotic stress)和理化因素逆境又称非生物逆境(abiotic stress)（图11.1）。 2.逆境生理(stress physiology)：研究植物在逆境下的生理反应。 11.1.2 逆境对植物的伤害 水分代谢 生物膜的破坏：膜相的变化；透性的变化 光合作用的变化 呼吸作用的变化 激素水平的变化 物质代谢 产生活性氧：O2?- ?OH 1O2 H2O2 生长及形态 11.1.3 植物对逆境的生理适应 植物的渗透调节　 产生逆境胁迫蛋白 植物的活性氧清除系统 ABA的产生与交叉抗性 1. 植物的渗透调节(osmotic adjustment) 植物处于干旱和盐渍等逆境下，细胞内积累渗透调节物质，以降低细胞的渗透势和水势，从而使植物继续吸水的过程叫渗透调节。 常见的渗透调节物质有： 无机离子：如K+、Na+ 有机物质：可溶性糖、AA、多醇、季胺化合物等 2. 逆境蛋白(stress proteins) —— 指逆境条件下诱导产生的蛋白质。 高温：热激蛋白（HSPs） 低温：冷调节蛋白（CRP） 盐渍：盐胁迫蛋白，如渗压素，26kD的盐胁 迫蛋白。 水淹：厌氧多肽 胚胎发育晚期丰富蛋白（LEAs）：产生在多 种胁迫下。 3. 活性氧清除系统 活性氧（reactive oxygen species, ROS）是指性质极为活泼、氧化能力很强的含氧物的总称。 如超氧化物阴离子自由基（O2·-），羟基自由基（OH·）, 过氧化氢（H2O2），脂质过氧化物（ROO-）和单线态氧（1O2）。 活性氧清除系统包括抗氧化酶和非酶抗氧化剂 I　抗氧化酶类： SOD 超氧物歧化酶 CAT 过氧化氢酶 POD 过氧化物酶 APX 抗坏血酸过氧化物酶 4. ABA的产生与植物的交叉适应 （1）植物在遭受低温、干旱、盐渍、高温等各种胁迫时，植物体内的ABA含量都会升高，对植物具有保护作用，故ABA称为逆境激素(stress hormone)或应激素。 （2）外施ABA可： 维持膜的稳定性 减少自由基对膜的伤害 促进渗透调节物质的形成 减少水分损失，促进对水的吸收 ABA-dependent gene regulations （3）植物的交叉抗性或交叉适应是指当植物遭受了零上低温、高温、干旱、盐渍、病虫害等逆境的胁迫后，对另一种逆境的抗性会得到增强，这称为cross adaptation。 （4）交叉适应的主要作用物质是ABA等。 11.2 寒害与植物的抗寒性 寒害：温度低于最低温度产生的伤害，包括冷害和冻害。 零上低温对植物的伤害称为冷害，植物对零上低温的适应能力叫做抗冷性。 零下低温对植物的伤害称为冻害，植物对0℃以下低温的适应能力叫抗冻性。 二. 冷害的机理——膜相变 液态　　　液晶态 凝胶态 由于膜损坏而引起代谢紊乱，严重时导致死亡（图11.3）。 巯基假说 三. 植物对冷害的适应 增加膜脂脂肪酸的不饱和度，降低相变温度。 合成脂类、可溶性糖类等保护性物质。 含水量降低，而bound water/free water增加。 11.2.2　冻害与植物抗冻性 一. 冻害机理 结冰伤害 细胞外结冰---脱水---机械----融冰伤害 细胞内结冰 蛋白质伤害的SH基学说 膜伤害学说 二. 植物对冻害的抗性 避冻性：降低含水量；合成大量可溶性物质降低冰点；通过过冷避免结冰。 耐冻性：呼吸变慢，代谢减弱，进入休眠；合成保护性物质。 11.5 植物的抗涝性 一. 涝害机理 缺氧导致无氧呼吸，产生乙醇等有害物质； 缺氧促进产生乙烯，出现叶片脱落，偏上生长等现象。 避涝性 形成通气组织 形成不定根 皮孔增多 耐涝性 降低有氧呼吸。 改变代谢途径：EMP　　HMP以防止乙醇形成。 形成新的多肽 11.6　植物的抗盐性 一. 植物的盐害 离子胁迫 渗透胁迫 氧化胁迫 二. 植物的抗盐性 避盐性 拒盐 泌盐 稀盐 耐盐性 耐渗透胁迫：进行渗透调节 耐质膜胁变 11.7　植物的抗病性 一. 病害机理 水分平衡失调 呼吸作用加强 光合作用下降 生长异常 二. 植物的抗病性 加强氧化酶活性：分解毒素、促进伤口愈合、抑制病原菌水解酶活性 过敏反应，组织程序化死亡 系统防御 合成植保素等物质 抗病植