植物抗性的生理基础.ppt
第二十四讲：植物的逆境生理,所有对植物生命活动不利的环境条件统称为逆境（Stress）。,24-1：逆境与植物的抗逆性概述,逆境与植物一、逆境、胁迫（强）与胁变,逆境的种类,物理的，如旱、涝、冷、热等；,化学的，如盐、碱、空气污染等；,生物的，如病、虫害等。,逆境生理（Stress physiology）：研究逆境对植物的伤害以及植物对逆境的适应与抵抗能力的科学。,胁迫（强）与胁变,随着胁迫的强度不同，胁变的程度有差异。,弹性胁变：程度轻,解除胁迫以后又能恢复的胁变称弹性胁变；,塑性胁变：程度重,解除胁迫以后不能恢复的胁变称塑性胁变。,塑性胁变严重时会成为永久性伤害，甚至导致死亡。,胁迫（强）,借助物理学上的概念，任何一种使植物体产生有害变化的环境因子称为胁迫（Stress），如温度胁迫、水分胁迫、盐分胁迫等。,在胁迫下植物体发生的生理生化变化称为胁变（Strain）。,胁变,A flooded maize field.Flooding in the US Midwest in 1993 resulted in an estimated 33%reduction in yield compared with 1992.,Many factors determine how plants respond to environmental stress:the genotype and development circumstances of the plant,the duration and severity of the stress,the number of times the plant is subjected to stress,and any additive or synergistic effects of multiple stresses.Plants response to stress through a variety of mechanisms.Failure to compensate for a severe stress can result in plant death.,二、逆境伤害的性质(补),1.直接伤害（direct stress injury）,2.间接伤害（indirect stress injury）,严重的逆境，短时间作用产生的对植物生命结构（蛋白质、膜、核酸等）的不可逆伤害。这时植物还来不及发生代谢上的改变。如高温烫伤、冰冻等。,较弱的逆境，长时间作用，可以把原来的弹性胁变转化为塑性胁变，造成伤害。主要是代谢紊乱。,Plants respond to both as collections of cells and as whole organisms.Stress constitute environmental signal is communicated within cells and throughout the plants.Transduction of environmental signals typically results in altered gene expression at in the cellular level,which in turn influence metabolism and development of the whole plant.,三、植物对逆境的适应与抵抗,抗性=胁强/胁变,植物对逆境的适应与抵抗能力，称为抗逆性（hardiness）,植物抗逆性的强弱取决于,遗传潜力,抗逆锻炼,指植物在逆境下，逐渐形成了对逆境的适应与抵抗能力。这一过程称为抗逆锻炼。,大豆幼苗耐热性诱导实验,CK,40诱导后生长在45 条件下,未进行高温诱导直接生长在高温下,Stress resistance can involve tolerating the stressful condition or avoiding it.Some resistance mechanisms are constitutive and are active before exposure to stress.In other cases,plants exposed to stress alter their physiology in response,thereby acclimating themselves to an unfavorable environment,Examples of constitutive mechanism of drought resistance include,the succulent,photosynthetic stem of the saguaro catus(Cereus giganteus),a drought-tolerant species;and the wet-season life cycle of the Mohave desert star(Monoptilon bellioides).Examples of acclimation mechanisms include osmotic adjustment in plants such as spinach and freezing tolerance in cold-hardy trees such as black spruce(Picea Mill).,避性（escape）,御性（avoidance）,耐性（tolerance）,但这种耐性有一定的限度。,植物对逆境的适应与抵抗方式,植物整个生长发育过程不与逆境相遇，逃避逆境危害。,植物具有防御逆境的能力，以抵御逆境对植物的有害影响，使植物在逆境下仍维持正常生理状态。(逆境排外),植物可通过代谢反应阻止、降低或修复由逆境造成的损伤，使其在逆境下仍保持正常的生理活动。（逆境存在于细胞内）,24-2：植物抗性的生理生化基础,24-2 植物抗性的生理生化基础,一.逆境协迫下植物的一般生理变化 二.渗透调节与抗逆性 三.植物激素在抗逆性中的作用 四.逆境胁迫下活性氧伤害,一.逆境协迫下植物的一般生理变化,1.逆境与植物的水分代谢,2.光合速率下降,3.呼吸作用的变化,Levitt(1980),降低（冻害、热害）PPP途径增强 先升后降（冷害、旱害）增高（病害）,4.物质代谢的变化 合成分解,5.原生质膜的变化 膜脂双分子层星状排列，膜蛋白变构，膜透性增加，物质外渗。,6.蛋白质的变化 新蛋白质 逆境蛋白：热击蛋白(HSP),返回,返回干旱,二.渗透调节与抗逆性,1.渗透调节的概念 胁迫条件下，细胞主动形成渗透调节物质，提高溶质浓度，适应逆境胁迫的现象。,2.渗透调节物质(1)无机离子 K+,Cl-(2)Pro(3)甜菜碱(4)可溶性糖,返回,概念,三.植物激素在抗逆性中的作用,减少膜的伤害 增加Pro含量减少水分丧失,1.ABA,2.ETH与其他激素,返回,ETH:增加几倍或几十倍,直接或间接地参与植物对伤害的修复或对逆境的抵抗过程,内源GA活性迅速下降 CTK含量的减少,四.逆境胁迫下活性氧伤害,返回,
