备课素材：植物对逆境的适应反应-高一上学期生物人教版必修1

植物对逆境的适应反应许多试题和植物的不良环境胁迫有关，如干旱胁迫、盐胁迫等。植物的抗逆性是指植物具有的抵抗不利环境的某些性状，如抗寒，抗旱，抗盐，抗病虫害等。植物体内会产生一定的适应反应。那么，植物在逆境影响下有哪些变化？植物对逆境有哪些适应反应？在自然界条件下，由于不同的地理位置、气候条件以及人类活动等多方面原因，造成了各种不良环境，超出了植物正常生长、发育所能忍受的范围，致使植物受到伤害，甚至死亡。这些对植物产生伤害的环境称为逆境，或胁迫。植物的抗逆性指的是植物对逆境的抵抗和忍耐能力称之为抗逆性。1.植物在逆境影响下的变化（1）形态结构变化干旱会导致叶片和嫩茎萎蔫，气孔开度减小甚至关闭；淹水使叶片黄化，枯干，根系褐变甚至腐烂；高温下叶片变褐，出现死斑，树皮开裂；病原菌侵染叶片出现病斑。（2）生理生化变化在冰冻、低温、高温、干旱、盐渍、土壤过湿和病害等各种逆境发生时，植物体的水分状况有相似变化，即吸水力降低，蒸腾量降低，但蒸腾量大于吸水量，使植物组织的含水量降低并产生萎蔫。如果逆境超出了作物正常生长、发育所能忍受的范围，会严重影响作物生长，比如：根系坏死、生长不良、生长缓慢、叶片黄化、树体瘦弱、晚熟、早衰、虫害入侵、病害频发、产量低、品质差，直至作物死亡。2.植物对逆境的自我调节方式植物虽经受逆境影响，但它通过生理反应而抵抗逆境，如果超过可忍范围，超出植物自身修复能力，损伤将变成不可逆的，植物将受害甚至死亡。植物自身以细胞和整个生物有机体来抵抗逆境，主要表现在4个方面：（1）逆境对水分代谢的影响。多种不同的环境胁迫作用于植物体均能对植物造成水分胁迫。（2）逆境对光合作用的影响。在逆境下植物的气孔关闭，光合作用都表现出下降的趋势，同化产物供应减少。（3）逆境对呼吸作用的影响。在冻害、热害、盐害、涝渍时植物呼吸速率明显下降；冷害、旱害时植物的呼吸速率先上升后下降；植物发生病害时植物呼吸速率明显增强。（4）逆境对物质代谢的影响。在各种逆境下植物体内的物质分解大于合成。植物对逆境的适应是受遗传特性和植物激素两种因素制约的。逆境能够促使植物体内激素的含量和活性发生变化，并通过这些变化来影响生理过程。3.植物在逆境下的受害程度检测（1）电导度判断伤害程度当植物组织受干旱或其它不良条件如高温、低温等影响时，常能伤害原生质体的结构而引起透性增大，结果细胞内含物将有不同程度的外渗，使外渗液的电导度增大，用电导仪即可明显地测定出来，透性变化愈大，表示受伤愈重、抗性愈弱。（2）过氧化氢酶（过氧化物酶）的活性几乎所有的生物机体都存在过氧化氢酶。其普遍存在于能呼吸的生物体内，主要存在于植物的叶绿体、线粒体、内质网、动物的肝和红细胞中，其酶促活性为机体提供了抗氧化防御机理。植物在逆境下或衰老时，由于体内活性氧代谢加强而使H2O2发生累积。H2O2可以直接或间接地氧化细胞内核酸，蛋白质等生物大分子，并使细胞膜遭受损害，从而加速细胞的衰老和解体。过氧化氢酶可以清除H2O2，是植物体内重要的酶促防御系统之一。因此，植物组织中H2O2含量和过氧化氢酶活性与植物的抗逆性密切相关。实验中用分光光度法测定过氧化氢含量，利用高锰酸钾滴定法和紫外吸收法测定过氧化氢酶活性。例1、小麦是我国北方的主要农作物，研究环境条件变化对其产量的影响对农业生产有重要意义。（1）科研人员测定小麦一昼夜净光合速率（Pn）的变化，发现小麦与其他植物一样出现了“午睡”现象。一般认为，午后温度较高，植物通过蒸腾作用使叶片降温，同时，植物体也会

（填“降低”或“升高”）叶片气孔开度来避免过度失水对细胞造成的损伤。这一变化会引起叶肉细胞间的

不足，使午后小麦光合速率降低。（2）科研人员推测，午间强光照可能会导致由色素和蛋白质组成的光系统Ⅱ发生损伤，导致

速率下降，进而抑制叶片的光合作用。D1是对光系统Ⅱ活性起调节作用的关键蛋白，科研人员使用蛋白质凝胶电泳技术检测不同光照条件下的D1蛋白含量，结果如图1所示，分析可知午间较强光照使细胞中

，导致

活性降低，从而在一定程度上导致“午睡”现象。（3）水杨酸（SA）是一种与植物抗热性有关的植物激素，科研人员用适宜浓度的SA喷洒小麦叶片后，测定两种光照条件下的D1蛋白含量，结果如图2所示，可推测，SA能

（填“减弱”或“增强”）较强光照造成的D1蛋白含量及光系统Ⅱ活性降低程度，

（填“缓解”或“加剧”）小麦的“午睡”现象。答案：（1）降低

CO2

（2）光反应

D1蛋白的含量降低

光系统Ⅱ

（3）减弱

缓解

解析：本题以“环境条件变化对小麦产量的影响”为背景，结合反映实验处理和结果信息，考查学生对光合作用及其影响因素的知识的理解和掌握，对实验现象和结果进行分析和处理的能力。（1）午后温度较高，植物蒸腾作用旺盛，植物会降低叶片气孔开度来避免过度失水，这会导致叶肉细胞间的CO2不足，使午后小麦光合速率降低。（2）强光照引起光系统Ⅱ发生损伤，会导致光反应的速率下降；图1中数据显示，强光照会导致D1含量下降，因此“午睡”原因可能是午间较强光照使细胞中D1蛋白的含量降低，从而导致光系统Ⅱ活性降低。（3）根据图2中D1蛋白含量所示，可推测经SA处理后，能减弱较强光照造成的D1蛋白含量及光系统Ⅱ活*降低程度，缓解小麦的“午睡”现象。例2、某科研小组为探究盐胁迫对黑果枸杞光合生理指标的影响，在不同外源NaCl浓度下（模拟盐胁迫）盆栽黑果枸杞，一段时间后测定黑果枸杞幼苗光合色素含量的变化情况，结果如表。注：“+”代表升高，“-”代表降低

请回答下列问题：

（1）实验室中分离绿叶中色素常用的方法是

，叶绿素比类胡萝卜素在滤纸条上扩散慢的原因是

。

（2）据表中数据推测，一定范围内的低浓度盐胁迫可以

（填“促进”或“抑制”）黑枸杞幼苗光合作用。高浓度盐胁迫对色素也有一定的影响，其中对

（填色素名称）影响最大。

（3）进一步研究发现，盐胁迫增大会造成叶绿体中的

（填结构名称）发生一定程度损伤，导致叶绿体中色素受损影响了色素对光能的

，最终为碳（暗）反应提供的

减少。

（4）高盐环境还能影响植物细胞的渗透压，威胁植物生存。下列生理过程有利于植物抗盐的有

（在下列a～d中选填）。

a．细胞膜上离子转运蛋白增加

b．从外界环境中吸收无机盐离子至液泡中

c．细胞质内合成可溶性有机小分子

d．细胞内产生一类具有调节渗透作用的蛋白质答案：（1）纸层析法

叶绿素在层析液中的溶解度小于类胡萝卜素（2）促进

叶绿素b（3）类囊体薄膜

捕获（吸收、传递、转化）NADPH和ATP（4）a、b、c、d

解析：（1）实验室中提取绿叶中色素用无水乙醇，分离色素常用纸层析法，叶绿素在层析液中的溶解度小于类胡萝卜素，故叶绿素比类胡萝卜素在滤纸条上扩散慢。（2）据表中数据分析可知，外源NaCl浓度50mmol•L-1左右，色素含量增加，由此推测一定范围内的低浓度盐胁迫可以促进黑枸杞幼苗光合作用。随着外源NaCl浓度增加，色素含量下降，其中对叶绿素b影响最大。（3）叶绿体中色素存在于类囊体薄膜上，故盐胁迫增大会造成叶绿体中的类囊体薄膜发生一定程度损伤，导致叶绿体中色素受损影响了色素对光能的捕获，最终为暗反应提供的[H]和ATP减少。（4）植物能适应高盐环境，说明在高盐环境下，仍能从外界吸收离子，其细胞膜上离子转运蛋白增加，a正确；高盐环境下的植物能从外界环境