第十三章 植物的理化逆境生理

第十三章

植物的理化逆境Chapter13PhysicochemicalStressPhysiologyofPlants13.1干旱胁迫与植物的抗旱性(droughtstress&resistanceofplants)

13.1.1干旱胁迫的类型

干旱类型：

（1）大气干旱指空气过度干燥，相对湿度过低，伴随高温和干风，这时植物蒸腾过强，根系吸水补偿不了失水。（2）土壤干旱指土壤中没有或只有少量的有效水，严重降低植物吸水，使其水分亏缺引起永久萎蔫。（3）生理干旱指土壤中的水分并不缺乏，只是因为土温过低、或土壤溶液浓度过高、或积累有毒物质等原因，妨碍根系吸水，造成植物体内水分平衡失调。

13.1.2干旱胁迫下植物的生理生化变化膜结构破坏生长受抑制光合减弱呼吸作用先升后降激素代谢失调N代谢异常核酸代谢受到破坏水分重新分配酶系统发生变化原生质损伤伤害13.1干旱胁迫与植物的抗旱性(droughtstress&resistanceofplants)13.1.3植物抗旱的生理机制

抗旱植物的一般特征

形态结构特征生理生化特征13.1干旱胁迫与植物的抗旱性(droughtstress&resistanceofplants)植物抗旱的生理机制植物适应和抵抗干旱的方式有三种，即逃旱性、御旱性、耐旱性。13.1.4提高植物抗旱性的途径

1）抗旱育种

2）栽培措施

3）抗旱锻炼

4）合理施肥

5）化学调控13.1干旱胁迫与植物的抗旱性(droughtstress&resistanceofplants)13.2.1水涝胁迫下植物的生理生化变化

1.对植物形态和生长的影响

2.引起乙烯的增加

3.对植物代谢的影响

4.引起植物营养失调13.2.2植物的抗涝性

1.形态特征发达的通气系统是抗涝性植物最明显的特征

2.生理特征主要是抗缺氧带来的危害水稻老根小麦老根13.2涝胁迫与植物的抗涝性(floodstress&resistanceofplants)13.3.1高温胁迫下植物的生理生化变化

1.直接伤害

1)蛋白质变性

2)膜脂液化

2.间接伤害

代谢性饥饿；毒性物质积累；蛋白质破坏；生理活性物质缺乏。

自然状态变性状态凝聚状态高温正常温度持续高温13.3高温胁迫与植物的抗热性(heatstress&resistanceofplants)

13.3.2植物抗热的生理基础

1.内部因素不同生长习性的高等植物的耐热性是不同的。一般说来，生长在干燥和炎热环境的植物，其耐热性高于生长在潮湿和冷凉环境的植物。C4植物起源于热带或亚热带地区，故耐热性一般高于C3植物。

2.外部条件

温度；湿度；矿质营养13.3高温胁迫与植物的抗热性(heatstress&resistanceofplants)HSP70的诱导13.3高温胁迫与植物的抗热性(heatstress&resistanceofplants)

13.3高温胁迫与植物的抗热性(heatstress&resistanceofplants)13.3.3提高植物抗热性的途径

高温锻炼。培育和选用耐热作物和品种。改善栽培措施。化学制剂处理。13.4冷胁迫与植物的抗冷性(chillingstress&resistanceofplants)

13.4.1冷害的表现类型

零度以上低温对植物的危害叫做冷害（chillinginjury）。而植物对零度以上低温的适应能力叫抗冷性（chillingresistance）。根据植物对冷害的反应速度，可将冷害分为直接伤害、间接伤害与次生伤害三类。

13.4.2冷胁迫下植物的生理生化变化

主要表现为膜透性增加，细胞内可溶性物质大量外渗；原生质流动减慢或停止；根系吸水能力下降，水分代谢失调；叶绿素合成受阻，光合酶活性受抑制，导致光合速率减弱；呼吸代谢失调，呼吸速率大起大落，先上升后下降；有机物分解占优势，可溶性氮化物含量和可溶糖量，物质代谢失调。

13.4冷胁迫与植物的抗冷性(chillingstress&resistanceofplants)

13.4.3冷害的机理

膜脂发生相变

在低温冷害下，生物膜的脂类由液晶态变化凝胶态，从而引起与膜相结合的酶解离或使酶亚基分解失去活性。温带植物比热带植物耐低温的原因之一是构成膜脂不饱和脂肪酸的含量较高。膜不饱和脂肪酸指数，即不饱和脂肪酸在总脂肪酸中的相对比值，可成为衡量植物抗冷性的重要生理指标。

13.4冷胁迫与植物的抗冷性(chillingstress&resistanceofplants)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。代谢紊乱

低温使得生物膜结构发生显著变化，进而导致植物体内新陈代谢的有序性被打破，特别是光合与呼吸速率改变，植物处于饥饿状态，而且还积累有毒的中间物质。13.4冷胁迫与植物的抗冷性(chillingstress&resistanceofplants)13.4冷胁迫与植物的抗冷性(chillingstress&resistanceofplants)

13.4.4提高植物抗冷性的途径

1.低温锻炼

植物对低温的抵抗往往是一个适应锻炼过程。很多植物如预先给予适当的低温锻炼，而后即可抗更低温度的影响，不致受害。否则就会在突然遇到低温时遭到灾难性的损害。

2.化学诱导植物生长调节剂及其它化学试剂如细胞分裂素、脱落酸、PP333、2,4－D、抗坏血酸、油菜素内酯等可诱导植物抗冷性的提高。

3.合理施肥

调节氮磷钾肥的比例，增加磷、钾肥比重能明显提高植物抗冷性。

13.4冷胁迫与植物的抗冷性(chillingstress&resistanceofplants)

冰点以下低温对植物的危害叫冻害（freezinginjury）。植物对冰点以下低温逐渐形成的一种适应能力叫抗冻性（freezingresistance）。

13.5.1冻害的机理

1.结冰伤害

2.膜伤害假说

3.硫氢基假说

4.

活性氧伤害

13.5冻胁迫与植物的抗冻性(freezingstress&resistanceofplants)结冰伤害13.5冻胁迫与植物的抗冻性(freezingstress&resistanceofplants)膜伤害假说13.5冻胁迫与植物的抗冻性(freezingstress&resistanceofplants)硫氢基假说13.5冻胁迫与植物的抗冻性(freezingstress&resistanceofplants)

13.5.2提高植物抗冻性的途径

1.抗冻锻炼在植物遭遇低温冻害之前，逐步降低温度，使植物提高抗冻的能力，是一项有效的措施。

2.化学调控

人们发现一些植物生长物质如脱落酸、生长延缓剂AMO-1618与B9等可以用来提高植物的抗冻性。

3.农业措施

采取有效农业措施，加强田间管理，也能在一定程度上提高植物抗寒性，防止冻害发生。13.5冻胁迫与植物的抗冻性(freezingstress&resistanceofplants)13.6.1盐胁迫下植物的生理生化变化

渗透胁迫；离子失调；光合作用下降；呼吸作用不稳；蛋白质合成受阻；有毒物质积累。13.6.2植物抗盐的生理机制避盐耐盐拒盐排盐稀盐耐渗透胁迫耐营养缺乏代谢稳定具解毒作用13.6盐胁迫与植物的抗盐性(saltstress&resistanceofplants)13.6.3提高植物抗盐性的途径抗盐锻炼使用生长调节剂抗盐育种13.6盐胁迫与植物的抗盐性(saltstress&resistanceofplants)随着近代工业的发展，厂矿居民区、现代交通工具等所排放的废渣、废气和废水越来越多，扩散范围越来越大，再加上现代农业大量应用农药化肥所残留的有害物质，远远超过环境的自然净化能力，造成环境污染。

环境污染不仅直接危害人们的健康与安全，也对植物生长发育造成非常有害的影响。环境污染可分为大气污染、水体污染、土壤污染。

13.7环境污染胁迫与植物的污染抗性(environmentpollution&resistanceofplants)

SO2对植物的伤害13.7环境污染胁迫与植物的污染抗性(environmentpollution&resistanceofplants)

13.7.1提高植物抗污染能力途径

对种子和幼苗进行抗性锻炼

用较低浓度的污染物来处理种子或幼苗后，植株对这些污染物的抗性会有提高。

改善土壤营养条件

通过改善土壤条件，提高植株生活力，可增强对污染的抵抗力。化学调控

有人用维生素和植物生长调节物质喷施柑桔幼苗多次，或加入营养液通过根系吸收，对O3的抗性提高。

培育抗污染能力强的新品种

13.7环境污染胁迫与植物的污染抗性(environmentpollution&resistanceofplants)

13.7.2植物在环境保护和污染治理的作用

净化环境环境污染对植物的正常生长带来危害，通过植物本身对各种污染物的吸收、积累和代谢作用，能减轻污染，达到分解有毒物质的目的。叶片表面上的绒毛、皱纹及分泌的油脂等以阻挡、吸附和粘着粉尘。每公顷山毛榉阻滞粉尘，总量为68吨，云杉林为32吨，松林为36吨。有的植物像松树、柏树、桉树、樟树等可分泌挥发性物质，杀灭细菌，有效减少大气中细菌数。

13.7环境污染胁迫与植物的污染抗性(environmentpollution&resistanceofplants)

环境监测监测环境污染除了应用化学分析或仪器分析进行测定外，植物监测也是一个重要方面。一般应选用对某污染物高度敏感的植物作为指示植物。作为土壤污染修复植物植物可用于修复被重金属和有机物污染的土壤，目前已经筛选到一些对重金属有超积累能力的植物。13.7环境污染胁迫与植物的污染抗性(environmentpollution&resis