生物膜与抗性

植物体是一个开放的体系，生存于自然环境。自然环境不是不变的，天南地北，水热条件相差悬殊，即使同一地区，一年四季也有冷热旱涝之分。植物抗性生理是指不良的环境对植物生命活动的影响，以及植物对不良环境的抗御能力。第一页第二页，共48页。第一节抗性生理通论逆境对植物代谢的伤害：植物对逆境的适应：提高作物抗逆性的生理措施第二页第三页，共48页。一、逆境(stress)对植物代谢的伤害：逆境：使植物产生伤害的环境，又叫胁迫。包括生物因素和非生物因素。

逆境对代谢的影响：（1）破坏细胞膜结构完整性。（2）影响酶活性。（3）大分子物质分解失活（4）内源脱落酸水平↑第三页第四页，共48页。代谢强度与抗逆(hardiness)能力：

代谢强度越弱，抗性越强，如休眠种子、休眠芽。代谢强度越强，抗性越弱，如幼苗。第四页第五页，共48页。二、植物对逆境的适应：植物对逆境的适应：

避逆性（stressavoidance）耐逆性（stresstolerance）生物膜胁迫蛋白活性氧渗透调节脱落酸第五页第六页，共48页。避逆性：是指植物对不良环境在时间上躲避开如沙漠中的植物只在雨季生长，阴生植物可在树荫下生长．耐逆性：是指植物忍受逆境的作用．第六页第七页，共48页。（一）生物膜与抗性膜脂与抗冷

（1）膜脂相变：

生物膜的膜脂在温度低到一定程度时，由液晶态变成凝胶态的现象。相变结果使原生质流动↓，透性↑，生理生化反应受伤。

（2）影响膜流动性的因素。

A、不饱和脂肪酸：含量越高，膜流动性越强，抗冷性也越强B、磷脂：含量高，流动性好，抗冷性强第七页第八页，共48页。生物膜结构第八页第九页，共48页。（一）生物膜与抗性膜脂与抗盐：

膜脂中的MGDG（单半乳糖二甘油脂）与盐分进入植物体有关。MGDG↑→吸收矿质多，运输快，不抗盐MGDG↓→吸收矿质少，运输慢，抗盐膜脂与抗旱：

饱和脂肪酸含量越高，抗旱力越强第九页第十页，共48页。（二）胁迫蛋白逆境条件下，植物体内会诱导合成部分新蛋白，这些蛋白对于植物细胞耐受逆境刺激，平稳度过不良环境具有重要作用。这些蛋白包括：1、热激蛋白：heatshockprotein2、冷调节蛋白：coldregulatedprotein3、渗压素：osmotin4、厌氧多肽：anaerobicpolypeptide第十页第十一页，共48页。热激蛋白第十一页第十二页，共48页。（三）活性氧自由基：氧化能力极强，可破坏许多生物大分子。逆境使自由基大量积累，主要危害：（1）膜脂过氧化，膜完整性被破坏。（2）膜脂产生脱脂化作用，磷脂游离，膜结构破坏。自由基的消除：SOD（超氧化物歧化酶），H2O2酶可有效清除自由基，消除危害。第十二页第十三页，共48页。（四）渗透调节渗透调节：

水分胁迫时植物体内积累某些有机物质，提高细胞液浓度，降低其渗透势，使植物得以保存体内水分，适应缺水环境的现象。渗透调节物质：

（1）脯氨酸（Pro）A．作为渗调物质，维持胞内渗透压，防止水分丧失。B．保持膜完整性，增强膜蛋白分子之间的水和作用。（2）甜菜碱：（3）K+第十三页第十四页，共48页。（五）脱落酸逆境时脱落酸的变化：

逆境促进胞内脱落酸水平升高，提高植物的抗性。（1）减少膜伤害（2）减少自由基对膜的破坏（3）促进渗透物质积累（4）减少水分丢失交叉适应：crossadaptation

植物与不良环境反应之间的相互适应作用。交叉适应引起物质：脱落酸第十四页第十五页，共48页。第二节植物的抗冷性一.冷害过程的生理变化二.冷害的机制三.影响冷害的内外条件第十五页第十六页，共48页。（一）．冷害过程的生理生化变化1.胞质环流减慢或停止2.水分平衡失调3.光合速率减慢4.呼吸速率大起大落第十六页第十七页，共48页。（二）．冷害的机制膜脂的物理状态影响膜蛋白的活性，可以调节离子和其他溶质的运输．脂肪酸含量抗冷植物不抗冷植物主要脂肪酸花椰菜芽萝卜根豌豆苗菜豆苗甘薯玉米苗棕榈酸硬脂酸油酸亚油酸亚麻酸不饱和比饱和21.319.012.81.91.12.97.012.23.116.420.661.949.444.913.23.23.93.824.024.928.32.22.61.63.80.64.643.650.854.624.310.66.82.81.72.1第十七页第十八页，共48页。（三）．影响冷害的内外条件（一）．内部条件不同作物对冷害的敏感不同．（二）．外界环境低温锻炼对提高喜温的抗寒性是有一定效果的．植物生长速率与抗寒性强弱呈负相关．第十八页第十九页，共48页。提高植物抗冷性的措施第十九页第二十页，共48页。第三节植物的抗冻性植物对冻害的生理适应内外条件对植物抗冻性的影响5冻害的机制冻害基因和抗冻蛋白第二十页第二十一页，共48页。（一）．植物对抗寒的生理适应

1．适应方式：（1）形成干种子、埋于土中的延存器官（鳞茎、块茎）。

（2）抗寒锻炼：2．抗寒锻炼中发生的生理生化反应：（1）植物含水量下降（2）呼吸减弱（3）脱落酸含量增多（4）生长停止，进入休眠（5）保护物质增多第二十一页第二十二页，共48页。（二）．内外条件对抗寒性的影响内部因素：外界条件：（1）温度：逐渐降温促使植物进入休眠，抗寒力提高。（2）日照：短日↑脱落酸↑→休眠，抗性↑（3）光强（4）土壤含水（5）土壤中元素第二十二页第二十三页，共48页。光照长短对叶子的影响第二十三页第二十四页，共48页。(三)、冷害的机制细胞间结冰伤害（通常温度下降的时候，细胞间隙中细胞壁附近的水分结成冰）细胞内结冰伤害（温度迅速下降，胞间隙结冰，胞内也结冰，然后液泡结冰）第二十四页第二十五页，共48页。（四）．抗冻基因和抗冻蛋白抗冻基因（angtifreezegene)如拟南芥cor15,cor6.6等基因，油菜的BN28,BN15抗冻基因（antifreezeprotein）当植物遭遇低温时，叶片表皮细胞饿细胞间隙周围的细胞会形成特殊的蛋白质，与水晶表面结合，抑止或减缓水晶进一步向内生长．第二十五页第二十六页，共48页。抗冻植物金丝瓜木麻第二十六页第二十七页，共48页。第四节植物的抗热性１．高温对植物的危害：

间接危害(饥饿、氨中毒、蛋白质破坏）直接伤害（生物膜破坏，蛋白质变性）２．内外条件对耐热性的影响：

（1）内部因素：

喜冷植物：0-15℃最适生长。中生植物：10-30℃最适生长。喜温植物：30-65℃喜温植物：45℃以上受害极度喜温植物：65-100℃受害

（2）外部条件：

温度、湿度。３．热激蛋白（heatshockprotein,HSP）第二十七页第二十八页，共48页。抗热植物柳蒿第二十八页第二十九页，共48页。第五节植物的抗旱性1.干旱对植物的伤害：（１．各部位间水分重新分配２．膜受损伤３．光合作用减弱４．渗透调节）2.作物抗旱的形态，生理特征：

1．形态特征：根须发达，根冠比大，叶片细胞小，单位面积气孔多。

2．生理特征：细胞渗透势低，气孔关闭晚，代谢能力强。第二十九页第三十页，共48页。3.提高作物抗旱性的生理措施：1．抗旱锻炼：例如将吸水24小时的种子在20度下萌动，然后风干，反复3次后播种，可提高抗旱性。

2．合理施肥：合理使用磷钾肥，适当控制氮肥，可提高作物的抗旱性。3．施用抗蒸腾剂（antitranspirant）：是一些能降低蒸腾作用的化学药剂。1代谢型2薄模型3反光型第三十页第三十一页，共48页。抗旱植物蝎子草骆驼蓬第三十一页第三十二页，共48页。第六节植物的抗涝性一．涝害对植物的伤害（一）代谢紊乱（二）营养失调（三）乙烯增加二．植物对涝害的适应植物是否适应淹水胁迫，很大程度上决定于植物体有无通气组织(图)第三十二页第三十三页，共48页。第三十三页第三十四页，共48页。抗涝植物可以用于绿化造林第三十四页第三十五页，共48页。第七节植物的抗盐性一．盐胁迫对植物的伤害盐胁迫（saltstress）土壤盐分过多对植物造成的危害（一）吸水困难土壤盐分过多,降低溶液的渗透势,植物吸水困难,不但种子不能发芽,生长的植物不能吸水或很少,形成干旱.第三十五页第三十六页，共48页。（二）生物膜破坏高浓度的氯化钠置换细胞膜的钙离子,膜结构破坏,功能改变细胞内的钾、磷和有机溶剂外渗。（三）生理紊乱盐碱土中的钠、氯、镁、硫酸离子的浓度过高，阻碍钾、磷酸、硝酸离子的吸收。第三十六页第三十七页，共48页。二．植物对盐胁迫的适应

抗盐能力不同分为盐生植物（1.5％～2.0％）和甜土植物(0.2％~0.8％)海蓬子

第三十七页第三十八页，共48页。三.盐胁迫机理生理干旱学说土壤中盐分过多使土壤溶液水势下降，导致植物吸水困难，甚至体内水分有外渗的危险，造成生理干旱

2.质膜伤害学说离子胁迫致使植物细胞质膜损伤，胞内大量离子和有机物质外渗，外界有毒离子进入，导致细胞内一系列生理生化反应受到干扰。

3.代谢影响学说胁迫效应破坏正常代谢。光合作用下降，叶绿体解体；蛋白质合成受抑制，但分解加强，产生有毒的产物，对细胞产生毒害第三十八页第三十九页，共48页。第八节植物的抗病性一．病原微生物对作物的伤害（一）水分平衡失调（二）呼吸作用加强（三）光合作用下降（四）生长的改变第三十九页第四十页，共48页。二．作物对病原微生物的抵抗１．加强氧化酶活性A分解毒素B促进伤口愈合C抑止病原菌水解酶活性２．促进组织坏死第四十页第四十一页，共48页。三产生抑止物质1.植物防御素2.木质素3.抗病蛋白(几丁质酶chitinase,病原相关蛋白pathogenesis-relatedprotein,植物凝集素lectin)4.激发子(系统获得性抗性SAR)第四十一页第四十二页，共48页。几丁质酶:能水解许多病原菌细胞壁的几丁质.病原相关蛋白:是植物感染后产生的一种或多种新的蛋白质.植物凝集素:是一类能与多糖结合或使细胞凝集的蛋白.系统获得性抗性:植株某一部分受一病原体侵染,不只该处增加抵抗,也把防御广泛病原体的能力