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文档简介
(优选)zai修改版植物的生长发育与抗病抗逆目前一页\总数三十五页\编于十七点1.概念
植物的生长发育又可分为营养生长和生殖生长,一般以花芽分化为界限。营养生长:植物的营养器官根、茎、叶的生长称为营养生长,它是指植物以分化、形成营养器官为主的生长。生殖生长:植物的生殖器官花、果实、种子的生长称为生殖生长,它是指植物以分化、形成生殖器官为主的生长。目前二页\总数三十五页\编于十七点环境条件与植物生长农业生长的条件农业生长必须为作物的生长发育提供良好的生活条件,植物的生存环境(温度,光照,水分,养分,空气,土壤等)的好坏及是否协调必将影响到植物的生存质量及植物的收获和质量。目前三页\总数三十五页\编于十七点目前研究最多的逆境类型温度逆境(高温,低温)水分逆境(干旱,涝,盐)高光强胁迫氧逆境污染逆境(有毒气体,重金属)目前四页\总数三十五页\编于十七点
第一节植物抗病性的概念和类别
植物的抗病性是指植物避免、中止或阻滞病原物侵入与扩展,减轻发病和损失程度的一类特性。抗病性是植物与其病原生物在长期的协同进化中相互适应、相互选择的结果。病原物发展出不同类别、不同程度的寄生性和致病性,植物也相应地形成了不同类别、不同程度的抗病性。抗病性是植物普遍存在的、相对的性状。所有的植物都具有不同程度的抗病性,从免疫和高度抗病到高度感病存在连续的变化,抗病性强便是感病性弱,抗病性弱便是感病性强,抗病性与感病性两者共存于一体,并非互相排斥。只有以相对的概念来理解抗病性,才会发现抗病性是普遍存在的。抗病性是植物的遗传潜能,其表现受寄主与病原的相互作用的性质和环境条件的共同影响。目前五页\总数三十五页\编于十七点第二节植物的抗病机制植物在与病原物长期的共同演化过程中,针对病原物的多种致病手段,发展了复杂的抗病机制。研究植物的抗病机制,可以揭示抗病性的本质,合理利用抗病性,达到控制病害的目的。植物的抗病机制是多因素的,有先天具有的被动抗病性因素,也有病原物侵染引发的主动抗病性因素。按照抗病因素的性质则可划分为形态的、机能的和组织结构的抗病因素,即物理抗病性因素(physicaldefense),以及生理的和生物化学的因素,即化学抗病性因素(chemicaldefence)。目前六页\总数三十五页\编于十七点按照遗传方式的不同区分1、主效基因抗病性(majorgeneresistance):由单个或少数几个主效基因控制,按孟德尔法则遗传,抗病性表现为质量性状;2、微效基因抗病性(minorgeneresistance),由多数微效基因控制,抗病性表现为数量性状。目前七页\总数三十五页\编于十七点按照寄主植物的抗病机制区分1、被动抗病性(passiveresistance):植物与病原物接触前即已具有的性状所决定的抗病性。2、主动抗病性(activeresistance):受病原物侵染所诱导的寄主保卫反应。植物抗病反应是多种抗病因素共同作用、顺序表达的动态过程,根据其表达的病程阶段个同,又可划分为抗接触、抗侵入、抗扩展、抗损失和抗再侵染。其中,抗接触又称为避病(diseaseescape),抗损害又称为耐病(diseaeatolerance),而植物的抗再浸染特性则通称为诱发抗病性(iducedresistance)。目前八页\总数三十五页\编于十七点三、物理的主动抗病性因素病原物侵染引起的植物代谢变化,导致亚细胞、细胞或组织水平的形态和结构改变,产生了物理的主动抗病性因素。物理抗病因素可能将病原物的侵染局限在细胞壁、单个细胞或局部组织中。病原菌侵染和伤害导致植物细胞壁木质化、木栓化、发生酚类物质和钙离子沉积等多种保卫反应。目前九页\总数三十五页\编于十七点一、物理的被动抗病性因素植物被动抗病的物理因素是植物固有的形态结构特征,它们主要以其机械坚韧性和对病原物酶作用的稳定性而抵抗病原物的侵入和扩展。1、植物表皮以及被覆在表皮上的蜡质层、角质层等构成了植物体抵抗病原物侵入的最外层防线。2、植物表皮层细胞壁发生钙化作用或硅化作用,对病原菌果胶酶水解作用有较强的抵抗能力。3、气孔的结构、数量和开闭习性也是抗侵入因素。4、植物受到机构伤害后,可在伤口周围形成本栓化的愈伤周皮(woundperiderm),能有效地抵抗从伤口侵入的病原细菌和真菌。5、纤维素细胞壁对一些穿透力弱的病原真菌也可成为限制其侵染和定植的物理屏障。6、植物细胞的胞间层、初生壁和次生壁都可能积累木质素(lignin),从而阻止病原菌的扩展。目前十页\总数三十五页\编于十七点四、化学的主动抗病性因素化学的主动抗病性因素主要有过敏性坏死反应、植物保卫素形成和植物对毒素的降解作用等,研究这些因素不论在植物病理学理论上或抗病育种的实践中都有重要意义。目前十一页\总数三十五页\编于十七点
二、化学的被动抗病性因素
植物普遍具有化学的被动抗病性因素,抗病植物可能含有天然抗菌物质或抑制病原菌某些酶的物质,也可能缺乏病原物寄生和致病所必需的重要成分。1、在受到病原物侵染之前,健康植物体内就含有多种抗菌性物质,谙如酚类物质、皂角苷、不饱和内酯、有机硫化台物等等。2、紫色鳞茎表皮的洋葱品种比无色表皮品种对炭疽病(Colletotrichumcircinans)有更强的抗病性。这是因为前者鳞茎最外层死鳞片分泌出原儿茶酸和邻苯二酚,能抑制病菌孢子萌发,防小侵入。3、由燕麦根部分离到一种称为燕麦素(avenacin)的皂角苷类抑菌物质,能抑制全蚀病菌小麦变种和其它微生物生长,其杀菌机制是与真菌细胞膜中的甾醇类结合,改变了膜透性。4、芥子油存在于十字花科植物中,以葡萄糖苷酯存在,被酶水解后生成异硫氢酸类物质,有抗菌活性。葱属植物含大蒜油,其主要成分是蒜氨酸(alliin),酶解后产生大蒜素(allicin)亦有较强的抗细菌和抗真菌活性。目前十二页\总数三十五页\编于十七点
五、植物避病和耐病的机制
植物的避病和耐病构成了植物保卫系统的最初和最终两道防线,即抗接触和抗损害。这种广义的抗病性与抗侵入、抗扩展有着不同的遗传和生理基础。目前十三页\总数三十五页\编于十七点植物避病的机制植物因不能接触病原物或接触的机会减少而不发病或发病减少的现象称为避病。植物可能因时间错开或空间隔离而躲避或减少了与病原物的接触,前者称为“时间避病”,后者称为“空间避病”。避病现象受到植物本身、病原物和环境条件三方面许多因素以及相互配合的影响。植物易受侵染的生育阶段与病原物有效接种体大量散布时期是否相遇是决定发病程度的重要因素之一。两者错开或全然不相遇就能收到避病的效果。对于只能在幼芽和幼苗期侵入的病害,种子发芽势强,幼芽生长和幼苗组织硬化较快,缩短了病原菌的侵入适期。如黑穗菌病。植物的形态和机能特点可能成为重要的空间避病因素。小麦叶片上举,叶片与茎秆间夹角小的品种比叶片近于平伸的品种叶面着落的病原真菌孢子较少,又不易结露,条锈病和叶锈病都较轻。目前十四页\总数三十五页\编于十七点影响:(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。另外逆境也会影响各呼吸代谢途径的活性;(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。目前十五页\总数三十五页\编于十七点植物耐病的机制耐病品种具有抗损害的特性,在病害严重程度或病原物发育程度与感病品种相同时,其产量和品质损失较轻。关于植物耐病的生理机制现在还所知不多。禾谷类作物耐锈病的原因主要可能是生理调节能力和补偿能力较强。小麦耐叶锈品种病叶上侵染点之间绿色组织光合速率增高,能够部分补偿病原物的消耗,而且其营养器官中贮藏物质的利用增强,输入籽粒中的氮、磷和碳水化合物减少不明显。另外,还发现植物对根病的耐病性可能是由于发根能力强,被病菌侵染后能迅速生出新根。麦类耐锈病的能力也可能是因为发病后根系的吸水能力增强,能够补充叶部病斑水分蒸腾的消耗。目前十六页\总数三十五页\编于十七点六、植物的诱发抗病性及其机制诱发抗病性(诱导抗病性)是植物经各种生物预先接种后或受到化学因子、物理因子处理后所产生的抗病性,也称为获得抗病性(acquiredresistance)。诱发抗病性是一种针对病原物再侵染的抗病性。目前十七页\总数三十五页\编于十七点植物诱发抗病性的应用利用植物诱发抗病性来控制病害是一个很有希望的研究方向。人们试图利用病毒的弱毒株系或病原菌弱毒菌系来诱发植物抗病性用来防治病害。这类研究多是在人工控制条件下进行的,还缺乏有关诱发抗病性的稳定性和持久性、防病增产效果以及应用技术的田间研究。目前没有证据表明诱发抗病性能够遗传传递,因而短时间内还难以在生产中应用诱发抗病性。目前十八页\总数三十五页\编于十七点
抗病育种的方法:常规杂交及其原生转育法
突变育种法生物技术方法目前十九页\总数三十五页\编于十七点今后抗病抗虫育种可以从下面途径进行探讨:
利用普通野生水稻改造创新种质利用生物基因工程技术构建抗虫抗病转基因植物人工接种自然选择抗性品种利用植物的特异性选育抗性品种目前二十页\总数三十五页\编于十七点植物诱导抗病性的研究进展1植物诱导抗病性因子1.1生物诱导因子生物诱导因子包括非致病菌和弱致病菌、菌体的培养液及细胞提取物等。有的腐生微生物也可作为生物诱导剂。Meyer研究发现,哈茨木霉T39不仅能抑制灰葡萄孢的生长,而且能诱导植物产生抗性。Peer等发现Pseudomonassp.可诱导康乃馨对枯萎病产生抗性,处理后植株死亡率减少50%。商闯等报道,低浓度玉米小斑病菌C小种毒素培养滤液能够作为激发子来诱导玉米获得抗性。Alstron报道,P.fluorescens可诱导菜豆产生系统抗病性,抵抗菜豆早疫病菌的侵染。Leeman报道,P.fluorescens及其代谢的多聚糖能诱导萝卜抗枯萎病,降低植株死亡率。郭桢等发现,弱毒菌株尤Ⅱ对小麦条锈病抗性有诱导作用。.2化学诱导因子1.2.1水杨酸水扬酸(Salicylicacid,SA)是植物体内普遍存在的一种小分子酚类物质,化学名称为邻羟基苯甲酸。水杨酸不仅参与因病毒感染而发生的系统获得性抗性,还涉及细菌和真菌性病原所引发的系统获得性抗性,水杨酸被认为是植物内源类信号分子,可触发病理相关蛋白的基因表达。1.2.2BTHBTH能够诱导植物产生抗性,可诱导与植物抗病防御有关基因的表达及PR蛋白的产生,有激活植物保卫系统的作用。1.2.3寡糖和聚糖植物和微生物细胞壁在特定酶的作用下,水解为寡糖片段,这些寡糖片段在植物中可作为早期信息分子,对植物的抗病菌侵染、生长发育、形态建成等有着重大影响。目前二十一页\总数三十五页\编于十七点11.2.4其他化学因子
Ca2+是植物生长发育的必需营养元素,不仅在植物第二信息系统中起关键作用,还参与植物的抗病性。另外一些化学药剂也被应用于诱导抗病性研究中,如甲基茉莉酸、苯丙噻重氮、草酸等,其中茉莉酸类物质被认为是植物抗病防卫反应的内源及中间信号分子。1.3物理诱导因子1.3.1温度在植物生长过程中,适当改变环境温度,温度能诱导植物产生抗病性。高温诱导抗病性在作物和蔬菜上取得了一定的进展。大麦感病品种幼苗经过50°C处理30~60s后,明显抑制大麦白粉菌(Erysiphegraminisf.sp.hordei)的侵染,短时间(30~40s)处理只能引起暂时的保护,而长时间(50~60s)处理则抗病性更强。低温也能触发植物体内在的抗病防御机制,诱导植物产生抗病性。1.3.2光可见光对植物没有诱导作用,而紫外光对植物抗病性有明显诱导作用。植物诱导抗病性的研究进展目前二十二页\总数三十五页\编于十七点植物诱导抗病性的研究进展1.3.3低湿有关低湿诱导植物抗病性近年也有研究。M.Achisi(1985)报道渗透胁迫能延缓枯萎病(Fusariumwilt)的发生。曲波等(2002)研究表明,黄瓜幼苗经一定时间低湿处理后,对霜霉病(Pseudoperonosporacubensis)的抗性明显增强。1.3.3低湿有关低湿诱导植物抗病性近年也有研究。M.Achisi(1985)报道渗透胁迫能延缓枯萎病(Fusariumwilt)的发生。曲波等(2002)研究表明,黄瓜幼苗经一定时间低湿处理后,对霜霉病(Pseudoperonosporacubensis)的抗性明显增强。目前二十三页\总数三十五页\编于十七点植物抗逆性
目前二十四页\总数三十五页\编于十七点植物抗逆性定义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。目前二十五页\总数三十五页\编于十七点二:植物抗逆的基本介绍植物抗逆是植物对抗不良环境,比如抗旱、抗盐碱、抗涝、抗风、抗冻、抗病虫害等的能力.在自然界条件下,由于不同的地理位置和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(stress)或胁迫。而植物对不良环境的适应性和抵抗力为抗逆性(stressresistance)或抗性.目前二十六页\总数三十五页\编于十七点抗逆性避逆性:在环境胁迫和它们所要作用的活体之间在时间或空间上设置某种障碍从而完全或部分避开不良环境胁迫的作用。耐逆性:指活体承受了全部或部分不良环境胁迫的作用,但没有或只引起相对较小的伤害。
目前二十七页\总数三十五页\编于十七点植物面对的最常见逆境干旱
逆境的种类多种多样,包括物理的、化学的、生物因素等,可分为生物逆境和非生物逆境两大类。对植物产生重要影响的非生物逆境主要有水分(干旱和淹涝)、温度(高、低温)、盐碱、环境污染等理化逆境,生物逆境包括病害、虫害、杂草等。理化逆境之间通常是相联系的;例如水分亏缺通常伴随着盐碱和高温逆境,水分胁迫、低温胁迫、病虫害和大气污染等都可引起活性氧伤害。目前二十八页\总数三十五页\编于十七点干旱土壤干旱:指土壤缺乏可利用水,导致植物体内动态水平衡被破坏,水分亏缺而枯萎,死亡。大气干旱:指大气温度过低,而且其常伴随着高温天气,植物为应对高温而加速蒸腾,导致植物体内水分亏缺。生理干旱:由于土壤温度过低,土壤中积累有有毒物质等原因而使根系吸水不足,打破植物体内水分平衡。目前二十九页\总数三十五页\编于十七点干旱引起的植物生理变化改变膜结构及透性:由于磷脂双分子层排列需一定的束缚水,但水分缺乏,便造成膜排列被破坏,细胞溶质溶液渗漏。抑制细胞扩大,分裂:由于植物生长中需水,所以一旦缺水,会因水分不足,代谢缓慢或停滞而造成生长停滞。破坏正常代谢:由于水分亏缺,而使各反应溶剂缺乏,抑制各反应的抑制剂合成,使反应停滞。激素平衡变化:脱落酸与乙烯含量加大,生长素,细胞分裂素减少,生长发育受抑制。机械损伤:水分不足,细胞紧缩使得发生机械损伤水分分配异常:由于水分亏缺而引起的各组织争夺水而影响到物质运输。目前三十页\总数三十五页\编于十七点在生产实践中利用植物对干旱能发生一定反应的特性,采取某些技术措施,能显著提高作物的抗旱能力,提高产量目前三十一页\总数三
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