植物生理学之逆境课件

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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；
（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）。
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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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.
（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。
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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。
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。
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4.渗透调节
（1）.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。
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。
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
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。
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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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40℃诱导后
未进行高温诱导
CK
植物生理学
Plant physiology
德州学院
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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。
➢ 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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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。