十章植物的逆境生理课件.ppt
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1、植物生理学plant physiology,植物生理学plant physiology,第四篇 环境生理,第十章 植物的逆境生理 第一节 植物的逆境生理概述 第二节 植物的寒害与抗寒性 第三节 植物的热害与抗热性 第四节 植物的旱害与抗旱性 第五节 植物的涝害与抗涝性 第六节 植物的盐害与抗盐性 第七节 植物的病害生理与抗寒性 第八节 虫害与植物的抗虫性 第九节 环境污染与植物的抗性,第四篇 环境生理 第十章 植物的逆境生理,第一节 植物的逆境生理概述,一、逆境的概念及种类逆境(stress environment)是指对植物生长发育和生存不利的各种环境因素的总称,又称胁迫(stress)。,
2、第一节 植物的逆境生理概述一、逆境的概念及种类逆境的种,第一节 植物的逆境生理概述,二、植物受逆境的伤害胁变(strain)是指植物受到胁迫后产生的相应变化。逆境伤害(stress injury)是指不良环境因素对植物产生的危害作用。抗逆性(stress resistance)是指植物对不良环境的适应性和抵抗力。抗性锻炼(hardening)是指植物对环境逐渐形成的适应性的过程。,第一节 植物的逆境生理概述二、植物受逆境的伤害,第一节 植物的逆境生理概述,逆境胁迫对植物产生的伤害效应,第一节 植物的逆境生理概述植物胁迫因子原初胁迫次生胁迫,第一节 植物的逆境生理概述,活性氧自由基伤害机制,第一
3、节 植物的逆境生理概述植 物环境胁迫活性氧生成量增,第一节 植物的逆境生理概述,三、植物对逆境的适应逆境逃避(stress avoidance)是指植物通过各种方式摒拒逆境的影响,不利因素并未进入组织,故组织本身通常不会产生相应的反应,包括避逆性和御逆性。避逆性是指在时间(调整生育期)或空间(阴生植物)上避开逆境的影响。御逆性是指植物体通过营造适宜生活的内环境来免除外部不利因素对其的危害。逆境忍耐(stress tolerance)指植物虽经受逆境对它的影响,但它可通过代谢反应阻止、降低或修复由逆境造成的伤害,使其仍保持正常的生理活动,又称耐逆性。,第一节 植物的逆境生理概述三、植物对逆境的适
4、应,第一节 植物的逆境生理概述,(一)形态结构适应根系发达,叶小适应干旱;扩大根部通气组织适应淹水;生长停止进入休眠,对冬季低温来临的适应等。(二)生理适应1、生物膜的应变膜脂过氧化、膜脂流动性改变及膜蛋白变性,造成膜相变和膜结构破坏,导致质膜透性增大。,第一节 植物的逆境生理概述(一)形态结构适应膜脂相变液,第一节 植物的逆境生理概述,膜脂相变会导致原生质流动停止或加剧,膜结合酶活性降低,膜透性增大,物质交换平衡破坏,代谢紊乱,有毒物质积累,细胞受损。膜脂碳链越短,不饱和脂肪酸越多,磷脂酰胆碱等磷脂含量高,凝固化温度越低,抗寒性越强;反之,抗热性越强。单半乳糖二甘油脂等糖脂含量低,抗盐性增强
5、。2、逆境蛋白的表达在逆境条件下,植物基因表达发生改变,关闭一些正常表达的基因,启动一些与逆境相适应的基因。,第一节 植物的逆境生理概述膜脂相变会导致原生质流动停止,第一节 植物的逆境生理概述,逆境蛋白(stress protein)植物在逆境条件下诱导产生的蛋白质,如热激蛋白(热休克蛋白)、低温诱导蛋白、病原相关蛋白、盐逆境蛋白、渗透调节蛋白、干旱逆境蛋白、厌氧蛋白、紫外线诱导蛋白、化学试剂诱导蛋白等。3、抗氧化保护系统(活性氧清除系统)抗氧化保护酶类(SOD、POD、CAT)抗氧化保护物质:VC、VE、GSH、甘露醇和一些次生代谢物(如多酚、单宁、黄酮类、没食子酸等),第一节 植物的逆境生
6、理概述逆境蛋白(stress pr,第一节 植物的逆境生理概述,4、渗透调节渗透调节(osmoregulation):在逆境条件下,植物体细胞主动积累各种无机和有机物质,提高细胞液浓度,降低渗透势,保持一定的压力势,增强保水能力,适应水分胁迫的现象。渗透调节物质无机离子(外界进入细胞)有机溶质(细胞内合成)脯氨酸(Pro)多胺,第一节 植物的逆境生理概述4、渗透调节,第一节 植物的逆境生理概述,甜菜碱可溶性糖和其它游离氨基酸5、植物激素在逆境下,ABA和乙烯含量增加,IAA、GA、CTK含量降低,其中以ABA的变化最显著。(三)交叉适应 交叉适应(cross adaptation):是指植物经
7、历了某种逆境后,能提高对另一些逆境的抵抗适应能力,又叫交叉忍耐。,第一节 植物的逆境生理概述甜菜碱,第一节 植物的逆境生理概述,四、提高作物抗性的措施选育高抗品种抗性锻炼巧施肥水施用生长抑制物质,第一节 植物的逆境生理概述四、提高作物抗性的措施,第二节 植物的寒害与抗寒性,寒害(cold injury)指低温对植物的伤害,包括冷害和冻害。抗寒性(cold resistance)指植物对低温的抵抗适应能力。一、植物的冷害与抗冷性(一)概念冷害(chilling injury)指冰点以上低温对植物的伤害。原产于热带、亚热带植物易受冷害。抗冷性(chilling resistance)指植物对冰点以
8、上低温的抵抗适应能力。,第二节 植物的寒害与抗寒性寒害(cold injury,第二节 植物的寒害与抗寒性,(二)伤害类型与症状植物的冷害不仅与低温程度和持续时间直接相关,还与植物组织的生理年龄、生理状况以及对冷害的相对敏感性有关。根据植物对冷害反应的速度可分为:直接伤害:最多在一天内,出现伤斑、凹陷,死苗或僵苗不发,木本芽枯顶枯、破皮流胶等。间接伤害:至少在几天后,组织柔软、萎蔫,花芽分化受破坏,结实率降低等。,第二节 植物的寒害与抗寒性(二)伤害类型与症状,第二节 植物的寒害与抗寒性,(三)冷害引起的生理生化变化细胞膜系统受损透性增加,溶质外渗,代谢失调根系吸水能力下降根生长慢,呼吸弱,供
9、能不足,失水大于吸水植株干枯原生质流动减慢或停止光合作用减弱叶绿素合成受阻,各种光合酶活性受抑呼吸代谢失调大起大落,先升后降物质代谢失调有机物分解占优势,乙烯和ABA含量增加,第二节 植物的寒害与抗寒性(三)冷害引起的生理生化变化,第二节 植物的寒害与抗寒性,(四) 冷害机理,第二节 植物的寒害与抗寒性(四) 冷害机理冷害膜脂相变,第二节 植物的寒害与抗寒性,(五) 提高植物抗冷性的途径低温锻炼:膜不饱和脂肪酸含量增加,提高不饱和脂肪酸指数(UFAI),降低膜相变温度,透性稳定;胞内NADPH/NADP+比值增高,ATP含量增加,有助于抗冷性的形成和增强。化学诱导合理施肥选育抗冷品种,第二节
10、植物的寒害与抗寒性(五) 提高植物抗冷性的途径,第二节 植物的寒害与抗寒性,二、植物的冻害与抗冻性(一)概念冻害(freezing injury):冰点(0)以下低温对植物的伤害。抗冻性(freezing resistance):植物对冰点以下低温的适应抵抗能力。常与霜害伴随发生。(二)冻害的类型与症状类型:胞间结冰与胞内结冰。症状:叶出现烫伤样,组织柔软,叶色变褐,最终导致枯死。,第二节 植物的寒害与抗寒性二、植物的冻害与抗冻性,第二节 植物的寒害与抗寒性,(三)冻害的机理结冰伤害:胞间结冰使原生质严重脱水,蛋白质变性,原生质不可逆凝胶化;冰晶体对细胞的机械损伤;融冰伤害。胞内结冰(冰晶形成
11、及融化)对膜与细胞器和胞基质产生机械伤害,导致代谢紊乱和细胞死亡。膜伤害:膜的机械损伤,透性增大,溶质大量外流;膜脂相变,膜结合的酶游离而失去活性,引起代谢失调。破坏蛋白质空间结构(-SH假说),第二节 植物的寒害与抗寒性(三)冻害的机理,第二节 植物的寒害与抗寒性,第二节 植物的寒害与抗寒性胞内、胞间结冰与化冻脱水胁迫,第二节 植物的寒害与抗寒性,(四)提高抗冻性的措施抗冻锻练:可溶性糖含量增加,束缚水/自由水比值增大,原生质粘性、弹性增大,代谢活动减弱,膜不饱和脂肪酸含量增加,膜脂相变温度降低,抗性增强。化学调控农业措施:选育抗冻品种;适时播种、调节NPK比例、加强田间管理、薄膜等覆盖、培
12、育壮苗等。,第二节 植物的寒害与抗寒性(四)提高抗冻性的措施,第二节 植物的寒害与抗寒性,三、植物对低温的适应含水量降低,自由水含量减少,束缚水含量相对增加;呼吸减弱;,第二节 植物的寒害与抗寒性三、植物对低温的适应,第二节 植物的寒害与抗寒性,激素的种类及比例发生变化,生长停止,进入休眠;可溶性糖等保护性物质含量增加;低温诱导蛋白形成。思考题:1.行道树在冬天为什么易受害? 2.倒春寒作物为什么易受害?,第二节 植物的寒害与抗寒性激素的种类及比例发生变化,生,第三节 植物的热害与抗热性,一、热害与抗热性的概念热害(heat injury):高温对植物的伤害。抗热性(heat resistan
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