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植物生理学之逆境课件

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《植物的逆境生》课件

《植物的逆境生》课件

植物基因表达的调控
01
基因表达调控概述
基因表达调控是指在生命过程中，细胞通过一系列复杂的机制，对基因
的表达进行精细调节，以适应环境变化和生长发育的需要。
02
植物对逆境胁迫的基因表达响应
在逆境胁迫下，植物通过诱导相关基因的表达，合成抗逆相关的蛋白质
，以抵抗胁迫。
03
转录因子在基因表达调控中的作用
转录因子是能够与特定DNA序列结合，调控基因转录的蛋白质，在植
物抗逆过程中发挥重要作用。
植物体内蛋白质的调节
蛋白质调节概述
蛋白质是生命活动中最基本的功能分子之一，其合成和降解受到严格的调节。
逆境胁迫下蛋白质的合成与降解
在逆境胁迫下，植物体内蛋白质的合成和降解过程发生变化，以适应环境变化。
重要蛋白质及其功能
例如，热激蛋白是在高温胁迫下诱导表达的一类蛋白质，能够提高植物的耐热性；脯氨酸 蛋白是植物体内重要的渗透调节物质，参与植物的抗旱胁迫。
植物的表皮细胞也会发生变化 ，如角质层加厚、蜡质增加等 ，以增强对逆境的抵抗能力。
生长发育变化
01
植物在逆境条件下，生长发育会受到影响，如生长速率减缓、 发育进程推迟等。
02
植物的生殖器官也会受到影响，如开花期延迟、结实率降低等
。
植物的抗性也会发生变化，如抗寒、抗旱、抗盐等抗性增强，
03
以适应逆境条件。
生态修复
利用具有生态修复功能的 植物，对受损生态系统进 行修复和重建，恢复生态 平衡。
退化生态系统的恢复与重建
生态系统诊断
对退化生态系统进行调查和诊断，了解退化的原 因和程度，为恢复与重建提供依据。
生态恢复技术
采用植被恢复、土壤改良和生态补水等措施，促 进退化生态系统的自我修复和再生。

《植物生理学之逆境》PPT

《植物生理学之逆境》PPT

总结词
盐胁迫对植物的生理过程产生显著影响，可能导致植物生长受阻、产量下降甚至死亡。
要点一
要点二
详细描述
盐胁迫是指土壤中盐分过高对植物造成的不利影响。高盐环境下，植物会出现渗透胁迫，即细胞内的水分被大量吸出，导致细胞萎缩和功能受损。此外，盐胁迫还会影响植物的光合作用、呼吸作用和营养吸收等生理过程。为了适应盐胁迫，植物会采取一系列生理和生化机制，如积累无机离子、合成渗透调节物质等。
详细描述
03
CHAPTER
植物对逆境的适应机制
Hale Waihona Puke 植物通过减少水分散失和增加水分吸收来适应干旱环境。例如，通过增加角质层厚度、减少气孔开度、发展深根系等。
抗旱性
在淹水环境中，植物通过发展通气组织、增加氧气供应和减少水分胁迫来适应。例如，水生植物如水稻和荷花能在水中生长。
耐涝性
植物通过离子排除、离子替代和减少盐分吸收等方式来适应盐分胁迫。例如，一些植物能积累甜菜碱等有机物来抵抗盐分胁迫。
生态恢复与保护是植物生理学在逆境研究中的另一个重要应用。在人类活动和自然灾害的影响下，一些地区的生态系统可能会受到破坏，导致植被退化、土地沙化、生物多样性减少等问题。
通过研究植物在逆境条件下的生理反应和适应机制，可以制定出更加科学合理的生态恢复与保护措施，促进生态系统的恢复和保护。例如，在荒漠化治理中，可以选择一些具有较强抗旱性和固沙能力的植物品种进行种植，通过合理的水分管理、施肥等措施来促进植被的生长和恢复；在湿地保护中，可以通过合理的水分管理、植被恢复等措施来保护湿地的生态环境和生物多样性。这些措施的实施有助于维护生态平衡和促进可持续发展。
农业管理措施是植物生理学在逆境研究中的另一个重要应用。通过了解植物在逆境条件下的生理反应和适应机制，可以制定出更加科学合理的农业管理措施，提高植物的抗逆性和产量。

第十章逆境生理ppt课件

第十章逆境生理ppt课件
无雨或雨水稀少造成土壤含水量下降，植物因得 不到所需水分而受害，称为旱害。农业上干旱的含义 是引起作物水分亏缺的一组复合气候条件
在所有的逆境中，水分逆境—干旱是 农林业生产中所遇到的频率最高、范围最 广、危害最严重的一种逆境。全世界总耕 地面积中干旱、半干旱地区约占43%，由 此造成产量的减少超过所有其它自然灾害 的总和。因此世界各国对干旱农业给予了 极大的重视。
水分胁迫：指干旱、缺水所引起的结植物正
常生理过程的干扰，水分胁迫的程度常用w 和
RWC等水分状况指标来划分。
与正常供水、蒸腾缓和条件下相比
轻度胁迫： 植物w 略低0.1~0.5 MPa；
RWC 降低8~10%
中度胁迫: 植物w 降 低0.5 ~1.5MPa;
RWC 降低10~20%
重度胁迫： 植物w 降 略低1.5 MPa以上；
低温是植物经常遇到的逆境，根据低温的 程度，可将低温逆境分为冷害（chiling injury） 和冻害（freezing injury）两种类型：
冷害：冰点以上的低温对植物的伤害；
冻害：冰点以下低温对植物的伤害；
一、冷害生理
1、冷害对植物生理过程的影响
吸收机能减弱，水分平衡失调； 叶绿素合成受阻，光合作用降低； 呼吸作用大起大落，氧化磷酸化解偶联； 活性氧积累，导致细胞结构和功能的损伤； 刺激乙烯、ABA和多胺产生，增强植物适应性；
2、冻害机理
膜伤害假说： 硫氢基假说：
—SH HS—
—S-S—
3、植物的抗寒性
任何植物的抗逆性都不是骤然形成的，而是 通过相应的适应性变化过程才能形成，这种适应 性的变化过程称为锻炼（hardening）。
在冬季低温来临之前，植物体内发生了一系 列适应低温的生理变化，从而提高了抗寒性，这 种逐步提高植物抗寒性的适应过程称为抗寒锻炼 （cold hardening）。

《植物生理学》第十一章 逆境生理ppt课件

《植物生理学》第十一章 逆境生理ppt课件
1、热激蛋白（heat shock protein ，HSP）： 在高于植物正常生长温度（10~15℃）刺激下
诱导合成的蛋白质。
8
HSP在抗热性中的作用 ：
（1） 维持变性蛋白的可溶状态或使其恢复原 有的空间构象和生物活性。
（2） 与一些酶结合成复合体，使酶的热失活温 度明显提高。
植物对热激反应非常迅速，热激处理 3~5min就发现HSPmRNA含量增加，20min可 检测到新合成的HSP。
逆境的种类
ห้องสมุดไป่ตู้
生物因素：病虫害、杂草等
理化因素：温度、水分、辐射、 化学因素、天气等
3
抗性分为三种：
避逆性 • 御逆性
逆境逃避
• 耐逆性 —— 逆境忍耐
避逆性：指植物通过对生育周期的调整来避开逆境 的干扰，在相对适宜的环境中完成其生活史。
御逆性：指植物处于逆境时，其生理过程不受或少受逆 境的影响，仍能保持正常的生理活性。
21
ABA在交叉适应中的作用 交叉适应：植物经历了某种逆境后，能提高 对另一些逆境的抵抗能力，这种对不良环境间 的相互适应作用称为~。 交叉适应的作用物质：ABA
12
（三）活性氧与抗逆性 1、活性氧：指性质极为活泼、氧化能力很强的
含氧物的总称。 如超氧阴离子自由基（O2·）、羟基自由基
（·OH）、过氧化氢（H2O2）、脂过氧化物（ROO·） 和单线态（1O2）。
13
2、活性氧对植物的伤害: （1）细胞结构和功能受损 如线粒体破坏、氧化磷酸化解偶联、 Cyt 氧化酶活性下降等。 （2）诱发膜脂过氧化作用 膜脂过氧化：生物膜中不饱和脂肪酸在自 由基诱发下发生的过氧化反应。 （3）损伤生物大分子 破坏核酸、蛋白质等生物大分子，并能使 多种酶失活。

第十一章植物的逆境生理ppt课件

第十一章植物的逆境生理ppt课件

直接生长在高温下
大豆幼苗耐热性诱导实验
植物对逆境的适应与抵抗方式
避逆性 escape
植物通过对生育周期的调整来避开逆 境的干扰，在相对适宜的环境中完成 生活史。如夏季短命植物
御逆性 avoidance
植物具有防御环境胁迫的能力，处于 逆境时保持正常的生理状态。(逆境 排外)如仙人掌
耐逆性 tolerance
（二）植物激素与抗逆性
在逆境胁迫下，脱落酸（ABA）和乙烯（ETH）含量增加。
逆境条件下，变化最大的植物激素是ABA。并且ABA含量的 增加与植物的抗逆性呈正相关。
研究表明ABA主要作为一种信号物质，诱发植物体发生某些 生理生化变化，提高植物对逆境的抵抗能力。如ABA作为一 种根信号，对干旱产生反应。所以ABA又称为“胁迫激素”。
膜脂相变影响膜上膜的流动性、透性以及膜上酶的性质等。
膜脂的相变温度与膜脂种类、碳链长度和不饱和程度有关。
脂肪酸碳链越长，固化温度越高。
不饱和脂肪酸的比例高，固化温度低，抗冻性强。
高等植物膜脂
磷脂：如磷脂酰胆碱（PC）
糖脂：如双半乳糖二甘油酯（DGPG） 与单半乳糖二甘油酯（MGPG）
膜脂中的PC含量高，抗冻性强。
（4）内源激素的变化：ABA含量上升，GA、IAA含量减少；
在形态上也发生相应的变化，如形成种子、休眠 芽、地下根茎等，进入休眠状态。
3．外界条件对植物适应冷冻的影响
（1）温度 （2）日照长度 （3）水分 （4）矿质营养
二、冷害与冷害的机理
冷害虽然没有结冰现象，但会引起喜温植物的生理障碍。
直接伤害
通过化学的方法，如使用 硫醇可以保护-SH不被氧 化，起到抗冻剂的作用。
2．膜伤害学说

第十章 植物的逆境生理PPT课件

第十章 植物的逆境生理PPT课件

16 第一节 干旱、高温、水涝胁迫对植物的伤害
一、植物的抗旱性
（二）干旱对植物的伤害 3.破坏正常的代谢过程
特点：抑制合成代谢，加强分解代谢；水解酶活性加强，合成酶 活性降低或消失。 （1）光合作用与呼吸作用的变化 ➢干旱使光合作用受抑制主要由于：水分亏缺后造成气孔关闭， CO2扩散的阻力增加；叶绿体片层膜体系结构改变，光系统Ⅱ 活性减弱甚至丧失，光合磷酸化解偶联；叶绿素合成速度减慢， 光合酶活性降低；水解加强，糖类积累。
10 第一节 干旱、高温、水涝胁迫对植物的伤害
一、植物的抗旱性
陆生植物最常遭受的环境胁迫是缺水，当植物耗水大于吸水时， 就使组织内水分亏缺。 ➢干旱：植物细胞过度水分亏缺的现象。 ➢旱害：指土壤水分缺乏或大气相对湿度过低对植物的危害。 ➢抗旱性：植物抵抗旱害的能力。
11
12 第一节 干旱、高温、水涝胁迫对植物的伤害
第十章 植物的逆境生理 1
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
第一部分
整体概述
THE FIRST PART OF THE OVERALL OVERVIEW, PLEASE SUMMARIZE THE CONTENT
3
2010年2月24日沈阳冻雨
4
3月20日，温家宝 于陆良县德格海 子水库干涸的库 底察看灾情
5
哈尔滨 遭遇50年不遇的暴雪
17
向日葵水分亏缺时对叶片生 长速率和光合速率的影响
18
➢ 对呼吸作用的影响 干旱对呼吸作用的影响较复杂，一般呼吸速率随水势的下 降而缓慢降低。有时水分亏缺会使呼吸短时间上升，而后 下降，这是因为开始时呼吸基质增多的缘故。 若缺水时淀粉酶活性增加，使淀粉水解为糖，可暂时增加 呼吸基质。但到水分亏缺严重时，呼吸又会大大降低。如 马铃薯叶的水势下降至-1.4MPa时，呼吸速率可下降 30%左右。

植物的逆境生理课件课件

植物的逆境生理课件课件
感。
第7页，此课件共36页哦
（3）诱发膜脂过氧化作用 膜脂过氧化指生物膜中不饱和脂肪酸在自由基
诱发下发生的过氧化反应。
膜脂由液晶态转变成凝胶态，引起膜流动性下降 ，质膜透性大大增加。
（4）损伤生物大分子 活性氧的氧化能力很强，能破坏植物体内蛋白质
、核酸等生物大分子。
第8页，此课件共36页哦
3、 质膜损伤
关于植物的逆境生理 课件
第1页，此课件共36页哦
本章重点：
➢ 逆境以及氧化伤害；
➢植物对逆境的生理适应性。
第2页，此课件共36页哦
一、逆境的种类与植物的抗逆性
（1）逆境的概念及其种类
逆境：指对植物生长和生存不利的各种环境因素的总和，又称胁迫 。 植物的抗逆性（简称抗性）：植物对逆境的适应和抵抗能力。
（4） 渗透调节与抗逆性
水分胁迫时植物体内主动积累各种有机和无机物质来 提高细胞液浓度，降低渗透势，提高细胞保水力，从而 适应水分胁迫环境，这种现象称为渗透调节。 渗透调节是在细胞水平上通过代谢来维持细胞的正常彭 压。
第16页，此课件共36页哦
渗透调节物质的种类与作用： 一是无机离子：K、Na、Ca、Mg、Cl、NO3-、SO42-等。
干旱引起直接的水分胁迫；低温、冰冻、盐、高温引起间接的水分 胁迫。
（2） 光合速率下降 任何逆境均引起光合速率下降
（3） 呼吸代谢发生变化 冻害、热害、盐渍、涝害引起呼吸速率下降；冷害、干旱时呼吸
速率先升后降；病害、伤害呼吸速率显著增强，且PPP途径增强。 （4）大分子物质降解
各种逆境下，物质的分解大于合成。
逆境的种类：
生物胁迫：病虫害、杂草等
非生物（理化因素）：温度、水分、辐射、化学因素、 天气等
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塑性胁变：程度重, 解除胁迫以后不能恢复的胁变称塑性胁变。
塑性胁变严重时会成为永久性伤害，甚至导致死亡。
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3
Figure 22.23 A flooded maize field. Flooding in the US Midwest in 1993
resulted in an estimated 33% reduction学in习y交i流elPdPTcompared with 1992.
•活性氧有两类：
•氧自由基：自由基（free radical）指含有不配对 电子的原子、分子或离子，如：
•O2·¯（超氧阴离子自由基） •HO·（羟自由基）
•HOO·（氢过氧自由基）
•RO · （脂氧自由基）
•ROO · （脂过氧自由基）
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活性氧的产生 在逆境条件下，如在高温、低温、干旱、大气污染等条件下， 植物体通过各种途径大量产生活性氧，而且在逆境条件下活 性氧清除能力下降，造成活性氧积累，引起严重的危害。
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10.1.3、植物对逆境的适应与抵抗
抗性=胁强 / 胁变 植物对逆境的适应与抵抗能力，称为抗逆性（hardiness）
植物抗逆性的 强弱取决于
遗传潜力 抗逆锻炼
指植物在逆境下，逐渐形成了对逆境的适 应与抵抗能力。这一过程称为抗逆锻炼。
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6
40℃诱导后
未进行高温诱导
CK
➢ 例如夏季生长的短命植物，其渗透势比较低，且能 随环境而改变自己的生育期。
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植物以细胞和整个生物有机体抵抗环境胁迫。
植物体可以受到和识别的环境信号组成了应激性反应。进行环境胁迫
识别后信号被传输到细胞内和植物体全部。典型的环境信号传导导致细
胞水平的可变基因的表达，反过来又可以影响植物体的发育和代谢。
活性氧的伤害 （1）膜脂过氧化，膜透性加大，内含物外渗。 （2）蛋白质的结构被破坏。 •（3）核酸降解。
学习渗透调节的概念 渗透调节（osmoti adjustment）：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，从而降低水势， 提高保水能力，维持正常生理功能以适应水分胁迫环境。
（Monoptilon bellioides）。
例如，植物体 改变适应机制 的包括植物的 渗透调节诸如 菠菜和忍耐冻 害的寒带植物 黑云杉。
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10.1.3.2.植物抗逆的生理生化基础
1.生物膜的应变
（1）.膜相变和膜结构的破坏
生物膜对逆境最敏感。逆境条件影响膜的结构与化学成 分（脂类与蛋白）。
（2）.渗透调节的生理作用 维持细胞膨压 维持气孔开放
维持生物膜的稳定性和某些酶的活性
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图22.5 植物细胞内溶液浓度增加
到维持细胞内正压力时会发生渗透
调节。活性细胞积累溶质，结果溶
图22.4 细胞内外水的运动依
生长在45 ℃条件下
直接生长在高温下
大豆幼苗耐热性诱导实验
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10.1.3.1、植物对逆境的适应与抵抗方式
抗性是植物在对环境的逐步适应过程中形成的。 植 物适应逆境的方式主要表现在三个方面（抗性的方
式）。
避逆性 御逆性
逆境逃避
耐逆性——逆境忍耐
➢ 避逆性：指植物通过对生育周期的调整来避开逆境 的干扰，在相对适宜的环境中完成其生活史。
植物生理学
Plant physiology
德州学院
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1
第十章 植物的逆境生理 10.1、逆境与植物的抗逆性概述 10.1.1、逆境的定义和种类
所有对植物生命活动 不利的环境条件统称 为逆境（Stress）。
逆境的种类:
逆境生理（Stress physiology）：研究逆境对植物
的伤害以及植物对逆境的适应与抵抗能力的科学。
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御逆性：指植物处于逆境时，其生理过程不受或少受逆境 的影响，仍能保持正常的生理活性。
这类植物通常具有根系发达，吸水、吸肥能力强，物质运 输阻力小，角质层较厚，还原性物质含量高，有机物质的 合成快等特点。
如仙人掌，其一方面在组织内贮藏大量的水分；另一方面， 在白天关闭气孔，降低蒸腾，这样就避免干旱对它的影响。
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。
例如植物遇到干旱或低温时，细胞内的渗透物质会增加， 以提高细胞抗性。
如某些苔藓、藻类等。
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例如：
忍耐干旱的植 物-肉质汁光 合茎的仙人掌；
避旱种类植物 -深根系甜豆 科植物和湿季 沙漠之星
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2
逆境胁迫与胁变 胁迫
胁变
借助物理学上的概念，任何一种使植物 体产生有害变化的环境因子称为胁迫 （Stress），如温度胁迫、水分胁迫、 盐分胁迫等。
在胁迫下植物体发生的生理 生化变化称为胁变 （Strain）。
随着胁迫的强度不同，胁变的程度有差异。
弹性胁变：程度轻, 解除胁迫以后又能恢复的胁变称弹性胁变；
低温
液态
液晶态
高温
低温 凝胶态
高温
（2）生物膜与抗性
不饱和脂肪酸的比例高，固化温度低，抗冻性强。 脂肪酸链越长，固化温度越高。
膜脂相变影响膜上膜的流动性、透性以及膜上酶的性质等。
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2.逆境蛋白的表达
•逆境胁迫可能会造成新的膜蛋白合成或是抑制原有蛋 白的合成
•植物的抗逆性不仅与膜上的原有蛋白有关，而且与新产 生的膜蛋白有关。
3.抗氧化防御系统
植物对氧化胁迫具有相应的适应和抵抗能力。
植物的活性氧清除系统：
1.酶系统：超氧化物歧化酶（SOD）；过氧化物酶；
过氧化氢酶等。
2.非酶促系统：抗坏血酸、还原型谷胱甘肽、维生素E、
类胡萝卜素等。
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逆境下活性氧代谢变化
活性氧指化学性质活泼，氧化能力极强的氧代 谢产物及含氧衍生物的总称。
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10.1.2、逆境伤害的性质
直接伤害（direct stress injury）
严重的逆境，短时间作用产生的对植物生命结构 （蛋白质、膜、核酸等）的不可逆伤害。这时植物 还来不及发生代谢上的改变。如高温烫伤、冰冻等。
间接伤害（indirect stress injury）
较弱的逆境，长时间作用，可以把原来的弹性胁 变转化为塑性胁变，造成伤害。主要是代谢紊乱。