12章-植物逆境生理幻灯片.ppt

第二节 植物的温度胁迫 植物生长对温度的反应有三基点，即最低温度、最适温度和最高温度。 超过最高温度，植物就会遭受热害。 低于最低温度，植物将会受到寒害(包括冷害和冻害)。 温度胁迫即是指温度过低或过高对植物的影响 。 一、冷害 二、冻害 三、热害 一、冷害 （一）冷害的概念 （二）冷害的症状 （三）冷害时植物体内的生理生化变化 （四） 冷害的机理 （五） 提高植物抗冷性的措施 冷害 的概念 很多热带和亚热带植物不能经受冰点以上的低温，这种冰点以上低温对植物的危害叫做冷害(chilling injury)。 而植物对冰点以上低温的适应能力叫抗冷性(chilling resistance)。 在我国，冷害经常发生于早春和晚秋，对作物的危害主要表现在苗期与籽粒或果实成熟期。 冷害的症状 根据植物对冷害的反应速度，可将冷害分为直接伤害与间接伤害两类。 直接伤害：是指植物受低温影响后几小时，至多在一天之内即出现伤斑，说明这种影响已侵入胞内，直接破坏原生质活性。 间接伤害：主要是指由于引起代谢失调而造成的伤害。低温后植株形态上表现正常，至少要在五、六天后才出现组织柔软、萎蔫，而这些变化是代谢失常后生理生化的缓慢变化而造成的，并不是低温直接造成的。 冷害症状 冷害症状 冷害时植物体内的生理生化变化 1.膜透性增加 2.原生质流动减慢或停止 3.水分代谢失调 4.光合速率减弱 5.呼吸速率大起大落 6.有机物分解占优势 膜透性增加 在低温冷害下，膜的选择透性减弱，膜内大量溶质外渗。 用电导仪测定可发现，植物浸出液的电导率增加，这就是细胞膜遭受破坏的表现。 原生质流动减慢或停止 把对冷害敏感植物(番茄、烟草、西瓜、甜瓜、玉米等)的叶柄表皮毛在10℃下放置1～2分钟，原生质流动就变得缓慢或完全停止； 而将对冷害不敏感的植物(甘蓝、胡萝卜、甜菜、马铃薯)置于0℃时原生质仍有流动。 原生质流动过程需ATP提供能量，而原生质流动减慢或停止则说明了冷害使ATP代谢受到抑制。 水分代谢失调 植株经零上低温危害后，吸水能力和蒸腾速率都明显下降，其中根系吸水能力下降幅度更显著。 在寒潮过后，作物的叶尖、叶片、枝条往往干枯，甚至发生器官脱落。这些都是水分代谢失调引起的。 光合速率减弱 低温危害后蛋白质合成小于降解，叶绿体分解加速，叶绿素含量下降，加之酶活性又受到影响，因而光合速率明显降低。 呼吸速率大起大落 植物在刚受到冷害时，呼吸速率会比正常时还高，这是一种保护作用。因为呼吸上升，放出的热量多，对抵抗寒冷有利。 但时间较长以后，呼吸速率便大大降低，这是因为原生质停止流动，氧供应不足，无氧呼吸比重增大。 特别是不耐寒的植物(或品种)，呼吸速度大起大落的现象特别明显。 有机物分解占优势 植株受冷害后，水解大于合成，不仅蛋白质分解加剧，游离氨基酸的数量和种类增多，而且多种生物大分子都减少。 冷害后植株还积累许多对细胞有毒害的中间产物--乙醛、乙醇、酚、α-酮酸等。 冷害的机理 1.膜脂发生相变 2.膜的结构改变 3.代谢紊乱 膜脂发生相变 低温下，生物膜的脂类会出现相分离和相变，使液晶态变为凝胶态。 膜脂相变温度随脂肪酸链的加长而增加；随不饱和脂肪酸所占比例的增加而降低。 由于脂类固化，从而引起与膜相结合的酶解离或使酶亚基分解而失去活性。 因为酶蛋白质是通过疏水键与膜脂相结合的，而低温使二者结合脆弱，故易于分离。 不饱和脂肪酸与植物的抗冷性 温带植物比热带植物耐低温的原因之一，就是构成膜脂不饱和脂肪酸的含量较高。 同一种植物，抗寒性强的品种其不饱和脂肪酸的含量也高于抗寒性弱的品种。 经过抗冷锻炼后，植物不饱和脂肪酸的含量明显提高，随之膜相变温度降低，抗冷性加强。 因此膜不饱和脂肪酸指数(unsaturated fatty acid index，UFAI)，即不饱和脂肪酸在总脂肪酸中的相对比值，可作为衡量植物抗冷性的重要生理指标。 由低温引起的相分离 膜的结构改变 在缓慢降温条件下，由于膜脂的固化使得膜结构紧缩，降低了膜对水和溶质的透性； 在寒流突然来临的情况下，由于膜脂的不对称性，膜体紧缩不匀而出现断裂，因而会造成膜的破损渗漏，胞内溶质外流。 膜渗漏增加，使得胞内溶质外渗，打破了离子平衡，引起代谢失调。 低温下，植物细胞内电解质外渗与否已成为鉴定植物耐冷性的一项重要指标。 代谢紊乱 生物膜结构的破坏会引起植物体内新陈代谢的紊乱。 如低温下光合与呼吸速率改变不但使植物处于饥饿状态，而且还使有毒物质(如乙醇)在细胞内积累，导致细胞和组织受伤或死亡。 冷害的可能机制 提高植物抗冷性的措施 1.低温锻炼 2.化学诱导 3.合理施肥 低温锻炼 很多植物如预先给予适当的低温锻炼，而后即可抗御更低的温度，否则就会在突然遇