植物的抗逆性课件

第九章植物的抗逆性总述：在植物生长发育过程中，常常遇到不良的环境条件，这些不良条件称为逆境。逆境有天然形成的，有的由物理条件决定的，也有的是天然和人为因素共同作用的结果。第一节植物的抗旱性和抗涝性一、干旱对植物的影响（一）干旱的类型干旱土壤干旱大气干旱久旱无雨，土壤缺乏有效水（永久性萎蔫概念，不能恢复，时间长植株会死亡）大气干旱，大气RH<20%，蒸腾>>吸水，时间长了也会导致土壤干旱。（可恢复）症状生长矮小，基部常发红，细胞小，叶面积小，叶发黄脱落。幼叶和生殖器官枯死。（二）干旱对植物的危害。1、干旱使植物细胞大量失水，原生质胶体的分散程度降低，原生质膜透性增加，细胞内有机物和无机盐大量外渗，使细胞失去活力。2、干旱使许多大分子物质分解，如蛋白质和淀粉大量分解，使正常代谢受到干扰。3、水分重新分配干旱后最下部叶片首先发黄脱落（水势较低的成熟叶向这些衰老叶夺水）。其次枯萎，脱落的是胚胎组织（花，幼果）及幼嫩组织（幼叶，生长点等）。二、湿害和涝害（一）湿害一般旱田作物在土壤水分饱和的情况下，就会发生湿害。机理：土壤缺氧使根部呼吸困难，根系吸水吸肥过程发生障碍，根系长时期处于无氧呼吸的状态。结果，不仅消耗有机物质多，还会出现酒精中毒现象。同时，土壤中嫌气性细菌活动会产生硫化氢等物质，毒害根部。（二）涝害如果地面积水，淹没了作物的全部或一部分，称为涝害。机理同湿害。但伤害严重程度要比湿害重。三、植物的抗旱性和抗涝性（一）植物的抗旱性概念：植物对干旱的适应和忍耐能力---抗旱性。1）形态：凡是促进吸水，减少蒸腾，体内水分运转流畅的结构都有利于抗旱。a.根系发达，更高的根冠比--"开源"b.叶变态，叶片卷曲，叶片上有茸毛、角质层增厚，气孔下陷，较少植物蒸腾失水-“节流”。c.叶片变厚，茎肉质化，可以贮存较多的水分。d．干旱条件下细胞中会积累较多的可溶性物质，如糖类等，以利于细胞吸水，维持膨压，使植物在干旱条件下维持正常代谢。抗旱性植物特点：①形态结构方面，根系发达，根在土壤中伸展得较深，根冠比大，叶表皮的细胞壁厚或有茸毛或角质化；叶小，气孔下陷且数目较多，维管束发达。②细胞生理方面，抗旱性强的作物其蒸腾系数小，细胞内原生质的黏性和弹性较大。根细胞液的质量分数较大，水势小，容易从土壤中吸取水分。提高抗旱性的途径1）选择耐旱品种2）抗旱锻炼：“蹲苗”、“搁苗”“饿苗”及“双芽苗”。蹲苗：栽种玉米、棉花等，在苗期适当控制水分，可以促下控上，适应干旱。搁苗：蔬菜移栽前将苗适当萎蔫一段时间再栽饿苗：将剪下的甘薯藤苗放在阴凉处1-3天，然后扦插。双芽法：将播前的种子，用一定量的水分分3次拌入种子，使种子吸水后让其风干，然后加水，如此干湿交替后再播种。3）合理施肥：多施P、K肥。4）应用化学物质a：浸种0.25%CaCl2浸种，喷雾0.05%ZnSO4b：喷施抗蒸腾剂。Section2温度胁迫植物的温度胁迫有低温和高温胁迫。低温对植物的危害可分为两种，冻害和冷害。2.1低温胁迫2.2高温胁迫2.1.1冷害Chillinginjure冷害是指冰点以上(>0℃)低温对喜温植物的危害。玉米，水稻--10℃。水稻开花期，籼稻23℃，粳稻20℃。香蕉树--13℃。橡胶树--5℃时。2.1.1.1.膜脂相变即在低温的作用下，膜由液晶态（liquid-crystallinestate）变为凝胶态（solid-gelstate）。生产常把电导率作为品种抗寒性指标。2.1.1.2.代谢失调1）根系吸收功能下降、水分平衡失调。

蒸腾大于吸水，使叶片（尤其是叶尖）失水发白，叶尖有点象缺钾症状。严重时全株叶片卷曲--青枯死苗（水稻）。2）光合速率下降

光合<呼吸→植物因而发生饥饿--黄枯死苗。

Rubisco冷失活，PSP解偶联，自由基迸发。3）有氧呼吸下降、无氧呼吸上升。

电子传递和OSP功能降低和消失Cytaa3与氧亲和力下降，氧化磷酸化解偶联。产生乙醛，乙醇等有害物质。4）有机物降解。

秧苗遇冷害后蛋白酶↑，蛋白↓，RNA、ATP等都下降。2.1.2冻害Frost(freezing)injure

冻害是指冰点以下（0℃以下）低温对植物的危害。有时冻害与霜害伴随发生，故冻害有时也叫霜冻。2.1.2.1冻害机制1，结冰:(胞内and胞间)1)Intercellularfreezing――细胞间隙结冰

2）IntracellularFreezing（胞内结冰）常常是突然降温（寒潮），导致细胞内外都结冰，结果冰块对原生质、生物膜和细胞器的直接机械损伤，破坏细胞内各细胞器按室分工，造成代谢紊乱。胞内结冰比胞间结冰对细胞的伤害更严重。2，蛋白质受伤:硫氢基假说（二硫键假说）

假说得到了许多实验的支持：(1)植物组织受冻害后蛋白质－S－S一增加，而可溶性蛋白中－SH减少。(2)抗冻性强的植物组织中－S－S－形成少，蛋白质中－SH也少。(3)

组织中非蛋白质－SH多如蛋胱甘肽含量高的形成－S－S少。(4)人为地加入－SH化合物如巯基乙醇可提高组织抗冻性，而加入－SH氧化剂（氯高汞苯甲酸）抗性。3，生物膜受伤电导↑，膜透性↑，细胞内含物外渗。大量研究表明膜是对冻害最敏感的部位，在低温下除质膜受害外很多细胞质膜受损，如叶绿体膜受损，光化学活力↓，线粒膜受损ATP合成能力大大降低，CF1及PC从膜上游离出来。膜脂相变和膜蛋白质变性甚至脱离膜。2.1.3植物对低温的适应1)含水量、代谢、生长均下降

总含水量逐渐↓，蔗糖等保护性物质的积累，使束缚水含量上升↑，自由水含量降低，自由水/束缚水比值↓。2)保护物质积累包括NADPH--打开－S－S－，ATP提供合成反应能量，糖的↑--增加束缚水含量，提高细胞液浓度。3)膜脂不饱和脂肪酸含量提高膜脂不饱和脂肪酸↑，增加了膜流动性，降低了相变温度，不易发生膜脂相变而受害。膜中磷脂含量↑。4)ABA↑，GA↓,冬眠dormancyappears。5)抗冻之蛋白积累

抗冻植物中发现Ice-Box--结冰诱导的基因表达2.1.4提高植物抗寒性的途径。1)耐低温之品种2)低温锻炼不饱和脂肪酸含量↑，相变温度↓，含水量↓，NADPH，ATP↑。3)化学物质调节ABA和生长延缓剂(CCC，PP330，Amo-1618)。4)Others

适期播种，合理施肥－有机肥，磷钾肥。冬季地膜复盖，大棚育苗栽培等。2.2高温胁迫喜冷植物，部分藻类，细菌和真菌，15－20℃就受热害。中生植物，35℃以上包括绝大部分植物和主要农作物。喜温植物，有的藻类，细菌达65－100℃，很多沙漠植物>50℃。Heatinjure：指35℃以上的高温对中生植物的危害。2.2.1高温对植物的伤害及抗热性2.2.1.1.间接1）饥饿

植物光合最高温度比热害的温度要低3－12℃，而呼吸作用的最高温度比光合要高，所以在热害时呼吸超过光合。2）中毒

乙醇，乙醛――诱发无氧呼吸。NH3、胺――线粒体膜受损P/O下降，蛋白质合成受阻分解加速。自由基－尤其是超氧物自由基。3）

生物素，核苷酸等生物大分子被破坏。4）核酸与蛋白降解高温下蛋白酶，核酸酶↑。水解加剧，超氧物自由基对它们的直接破坏及ATP等能量缺乏，核糖体水解，使蛋白质分解加快，合成下降。最后膜系统破坏，导致溶酶体破裂，细胞自溶。2.2.1.2.直接伤害1）蛋白质变性

高温使分子内能提高，原维持蛋白质4级、3级甚至2级结构的氢键，疏水键断裂，蛋白质失去空间结构，有的还会引起新－S－S－桥，从面使蛋白质变性凝固。变性程度与含水量成正比。

干种子抗高温能力强（70－80℃）。2）膜流动性增大在高温下膜脂从液晶态变为液化态，产生子油滴，脂和蛋白质分离。饱和脂肪酸含量高液化温度高，相变温度也高。2.2.2植物的抗热性1)蛋白质在高温下保持高度稳定高温下光合能力强，蛋白质中－S－S－多，蛋白质不易变性和水解。2)含水量降低干种子，休眠芽，束缚水含量高，自由水含量低。3)饱和脂肪酸含量高。4)有机酸含量

CAM--非常耐热原因，含有大量有机酸。

可以减轻或防止NH3中毒。5)形成热激蛋白高温诱导下新合成的一类蛋白质叫热激蛋白(heatshockprotein,简称HSPs或hsps)，其功能是对植物的蛋白、核酸甚至生物膜起保护作用，避免受热变性并对受损的组分进行修复。30多种热激蛋白,分子量在15-27KD,其中一部分起着分子伴侣的作用。植物的抗热性也可通过锻炼提高。通常的方法是在28－38℃下放置几周。据研究这样可形成一些耐热性强的－S－S－，热激蛋白和有机酸增加。Section3盐胁迫沿海海涂地含盐量1%以上，0.2~0.25%。我国盐碱土面积可占1/5-1/3左右。3.1盐害的机理1.生理干旱。根系吸不到水。2.单盐毒害。Na+和Cl-，SO4－。3.破坏正常代谢：影响Ch1和光合酶（如Rubisco合成）。盐害棉株，Ch1可提取部分↑。蛋白质合成↓，分解↑。导致Pro↑，胺类↑（中毒）。3.2耐盐机制泌盐：主动地排汇到茎叶表面，而后冲刷，脱落。如柽柳，匙叶草。盐腺。稀盐：通过大量吸水与加快生长速率，以降低细胞内盐浓度。如大麦和肉质植物。拒盐：拒绝过多盐分离子进入，通过膜选择透性来防止。耐盐：耐盐则是通过生理或代谢反应的。最常见的方法是渗透调节等适应盐分造成的。形成抗盐析清蛋白。3.3提高耐盐性途径1.选育品种--长期目标。2.逐步加盐锻炼。Section4植物的病原体胁迫自学Section5环境污染对植物的危害自学Section4不同环境胁迫的共同生理反应一、生物膜系统受损伤……二、代谢失调……三、逆境蛋白的合成……四、渗透调节作用……五、植物激素的变化……(请自学，注意为什么？)何谓逆境，何谓植物的抗逆性?干旱有哪些类型?受旱时植物在形态上和生理上有什么变化，最先受到