植物的抗逆生理-new(十一).ppt

第一节 植物抗逆生理概论 一、逆境的概念及种类 逆境(stress)是指对植物生存生长不利的各种环境因素的总称。 二、抗逆性及方式 抗逆性(hardiness/stress resistance):植物对逆境抵抗和忍耐能力，简称抗性。 抗性的方式： 逆境逃避(stress avoidance):指由于植物通过各种方式摒拒逆境的影响，不利因素并未进入组织，故组织本身通常不会产生相应的反应。(避逆性和御逆性） 逆境忍耐(stress tolerance): 指植物组织虽经受逆境对它的影响，但它可通过代谢反应阻止、降低或者修复由逆境造成的伤害，使其仍保持正常的生理活动。（耐逆性） (二)逆境忍耐(stress tolerance): 即:耐逆性 指植物处于不利环境时，通过代谢反应来阻止、降低或修复由逆境造成的损伤，使其仍保持正常的生理活动。 例：植物遇到干旱时，细胞内的渗透物质会增加，以提高细胞抗性。 三、植物在逆境下的形态变化与代谢特点 (一)形态结构变化 干旱 叶片萎蔫，气孔关闭，生长缓慢； 植物以发达的根系，较小的叶片适应干旱。 洪涝 叶片黄化，根系褐变甚至腐烂； 植物扩大根部通气组织以适应淹水条件。 高温 叶片变褐，出现死斑，树皮开裂等。 植物形态结构的变化与代谢和功能的变化是相一致的。 (二). 逆境协迫下植物的一般生理变化 四、渗透调节与抗逆性 (一)渗透调节的概念（Levitt，1980） 水分胁迫时植物体内积累各种有机和无机物质，提高细胞液浓度，降低其渗透势，保持一定的压力势，这样植物就可保持其体内水分，适应水分胁迫环境。 这种由于提高细胞液浓度，降低渗透势而表现出的调节作用称为渗透调节(osmotic adjustment)。 (二)渗透调节物质 1.无机离子：盐生植物主要靠细胞内无机离子（ K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-、NO3-）的累积来进行渗透调节。 2.脯氨酸：脯氨酸是最重要和有效的有机渗透调节物质。几乎所有的逆境，如干旱、低温、高温、冰冻、盐渍 、低pH、营养不良、病害、大气污染等都会造成植物体内脯氨酸的累积。 3.甜菜碱：一类季铵化合物，化学名称为N-甲基代氨基酸，通式为R4·N·X。 4.可溶性糖：如蔗糖、葡萄糖、果糖等。 (三)渗透调节物的共性及作用 渗透调节物质的共性： 分子量小、易溶解； 有机调节物在生理pH范围内不带静电荷； 能被细胞膜保持住； 引起酶结构变化的作用极小；在酶结构稍有变化时，能使酶构象稳定，而不至溶解； 生成迅速，并能累积到足以引起渗透势调节的量。 必须注意的是，渗透调节参与的溶质浓度的增加与通过细胞脱水和收缩所引起的溶质浓度的增加不同，也就是说渗透调节是每个细胞溶质浓度的净增加，而不是由于细胞失水、体积变化而引起的溶质相对浓度的增加。 虽然后者也可以达到降低渗透势的目的，但是只有前者才是真正的渗透调节。 在生产实践中，可用外施渗透调节物的方法来提高植物的抗性。 五. 植物激素在抗逆性中的作用 各种激素在逆境中的反应速度有差异。 如植物在缓慢缺水时乙烯生成先于ABA，小麦叶片水势在-0.7～-0.8MPa时乙烯含量开始增加，而ABA含量在叶水势为-0.8～-0.9MPa时才开始增加。 如果植株失水迅速，叶水势降至-1.2MPa，这时ABA的积累则快于乙烯。 多种激素的相对含量对植物的抗逆性更为重要。 抗冷性较强的柑橘品种“国庆1号” 和抗冷性弱的“锦橙”在抗冷锻炼期间，前者体内ABA含量高于后者，而赤霉素含量低于后者。 同一品种在抗冷锻炼期间，随着ABA/GA的比值升高，抗冷性逐渐增强，而在脱锻炼期间，随着ABA/GA的比值降低，抗冷性也逐渐减弱。 推测，植物激素是抗逆基因表达的启动因素，逆境条件改变了植物体内源激素的平衡状况，从而导致代谢途径发生变化，这些变化很可能是抗逆基因活化表达的结果。 六、膜保护物质与活性氧平衡 (一)逆境下膜的变化 生物膜对逆境的反应是比较敏感的。 膜脂相变会导致质膜流动停止，透性加大。 膜脂碳链越长，固化温度越高，相同长度的碳链不饱和键数越多，固化温度越低,抗冷性也越强。 例:粳稻抗冷性大于籼稻，因为在相同温度下形成的粳稻胚的膜脂脂肪酸不饱和度要大于籼稻。 膜脂中的磷脂和抗冻性有密切关系。 例:苹果“元帅”和“金冠”越冬性的研究表明，树皮的抗冻力增强时，膜脂中的磷脂含量显著增加。 膜脂饱和脂肪酸和抗旱力密切有关。 膜脂饱和脂肪酸含量