讲义植物的抗性生理.ppt
第十二章 植物的抗性生理,风和日丽温度适宜土壤肥沃雨水丰沛,在干旱、高温、盐渍、寒冷等不良环境中进行农牧业生产,问题,植物在这种不良的环境下如何去适应和调节？,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。,逆境的概念：指对植物产生伤害的环境。又称胁迫（stress）。包括生物因素和非生物因素。,第一节 抗性生理通论,抗性：植物对逆境的适应性和抵抗力。,非生物因素,生物因素,雪莲却能在零下几十度的严寒中和空气稀薄的缺氧环境中傲霜斗雪、顽强生长。（海拔4000米）,植物的抗逆性：这种对不良环境的适应性和抵抗力称为植物的抗逆性。,植物的抗逆性形式：,（1）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,（2）耐逆性:是指植物忍受逆境的作用,旱生的肉质植物通过,贮存大量水分角质层的保水作用,仙人掌,逆境对代谢的影响：（1）逆境会伤害植物，严重时会导致死亡。（2）破坏细胞膜结构完整性。（3）影响细胞核结构和功能改变。（4）光合速率下降（5）呼吸速率也发生变化代谢强度与抗逆(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。,一、逆境对植物的伤害,二、植物对逆境的适应,形态方面：根系发达、叶小适应干旱；扩大根部通气组织以适应水淹环境；进入休眠。,生理方面：逆境条件下，植物发生各种生理变化一适应逆境条件。,逆境感受,信号转导，相应部位形成信号分子（ABA、CTK、ET）,基因表达,蛋白质合成,酶活性增强,产生胁迫相关物质,（一）胁迫蛋白与抗逆性,在逆境条件下，植物的基因表达发生改变，关闭一些正常表达的基因，启动一些与逆境相适应的基因，诱导新蛋白质和酶的形成，这些诱导产生的蛋白统称为胁迫蛋白。,1、热激蛋白（heat shock protein，HSP）：在高于植物正常生长温度（1015）刺激下诱导合成的蛋白质。,3、病程相关蛋白（PR）植物受到病原菌侵染后合成的一种或多种蛋白质。PRS在植物体内的积累与植物局部诱导抗性或系统诱导抗性有关。,（二）渗透调节与抗逆性 渗透调节：胁迫条件下，细胞主动累积渗透调节物质，降低渗透势，提高细胞保水力，适应逆境胁迫的现象。,1、渗透调节物质,（1）无机离子 主要是 K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Cl-、NO3-、SO42-无机离子进入细胞后，主要累积在液泡中，因此无机离子主要作为液泡的渗透调节物质。,干旱或盐渍预处理对受冷水稻幼苗叶电解质相对渗漏率的影响,A、脯氨酸 脯氨酸在抗逆中的作用：a、作为渗透物质，保持原生质与环境的渗透平衡，防止失水 b、增强蛋白质的水合作用、可溶性和减少可溶性蛋白质的沉淀，保护生物大分子结构和功能的稳定。,（2）有机溶质,大麦叶子成活率和叶中 脯氨酸含量的关系,B、甜菜碱,甜菜碱在抗逆中具有渗透调节和稳定生物大分子的作用。（3）可溶性糖和游离氨基酸 大分子糖类和蛋白质的分解加强而合成受抑，蔗糖的合成加快；光合产物形成蔗糖；从植物体其它部分输入糖和氨基酸。,2、主要生理功能,（1）维持细胞膨压（2）维持植株光合作用 渗透调节在水分胁迫下维持气孔开放。,ABA调节气孔开度,减少蒸腾失水，抑制生长。,活性氧可在正常代谢过程中产生，但数量较少。然而在逆境条件下，如在高温、低温、干旱、大气污染等条件下，植物体通过各种途径大量产生活性氧，而且在逆境条件下活性氧清除能力下降，造成活性氧积累，引起严重的危害。,活性氧的产生,（三）活性氧,活性氧有两类,氧自由基：自由基（free radical）指含有不配对电子的原子、分子或离子，如：O2（超氧阴离子自由基）HO（羟自由基）HOO（氢过氧自由基）RO（脂氧自由基）ROO（脂过氧自由基）,化学性质活泼的氧代谢产物：1O（单线态氧）、H2O2。,活性氧的伤害,（1）膜脂过氧化活性氧可引起膜脂不饱和脂肪酸的链式过氧化分解，使膜脂有序排列受到破坏，膜透性加大，内含物外渗。（2）对蛋白质的伤害脂性自由基使蛋白质中的硫氢基氧化为二硫链，或夺去蛋白质的H，形成蛋白质自由基，蛋白质与另一分子蛋白质结合，形成二聚体蛋白质，或由脂脂过氧化产物丙二醛将二分子蛋白质交联在一起。,（3）对核酸的伤害HO、O2、H+与核酸中的碱基加成反应或抽提H，使其变为变为自由基或降解。,3、植物体内的抗氧化防御系统,（1）保护E体系 A、超氧化物歧化酶（SOD）,线粒体内膜呼吸链是植物体内产生超氧阴离子自由基的重要来源。抗逆性强的植物在逆境下SOD活性降低幅度小或保持相对稳定，避免或减轻了活性氧引起的伤害。,B、过氧化物E（POD）,H2O2使卡尔文循环中的酶失活。高等植物叶绿体内H2O2的清除是由具有较高活性的抗坏血酸过氧化物E（Asb-POD）经抗坏血酸循环分解来完成的。C、过氧化氢E（CAT）主要存在于过氧化体中，负责过氧化体中H2O2的清除。,综上：SOD、CAT、POD 形成保护酶系统,活性氧的清除酶系统：超氧化物岐化酶（SOD）：2 O2+2H+H2O2+1O2过氧化氢酶（CAT）：2H2O2 2H2O+O2过氧化物酶（POD）：2 AH2+H2O2 2 H2O,维生素E、谷胱甘肽、抗坏血酸、胡卜萝素都是天然的非酶自由基清除剂。,（2）抗氧化物质（非酶促体系）,抗坏血酸（Asb）、还原型谷胱甘肽（GSH）、维生素E（VE）、类胡萝卜素（Car）、巯基乙醇（MSH）、甘露醇等。,thank you 预祝大家取得好成绩预祝大家圣诞、元旦快乐,
