《植物逆境生理学》课 程 论 文
植物逆境生理学
植物逆境生理学植物逆境生理学是研究植物在环境逆境下的生理响应和适应机制的学科。
逆境是指植物在生长和发育过程中遭受的各种不良外界因素，如高温、低温、干旱、盐碱、酸碱、重金属等。
逆境对植物的生长和产量产生极大的影响，因此研究植物逆境生理学对于提高农作物的逆境抗性和生产能力具有重要意义。
1. 逆境对植物生理的影响逆境条件下，植物会产生一系列的生理变化。
首先，植物会启动一系列的防御机制，如合成特定的抗氧化物质、活性氧清除酶等，来抵抗逆境中产生的活性氧物质对细胞的损伤。
其次，植物会调节自身的生长和发育进程，以适应逆境环境。
例如，在干旱条件下，植物会降低水分蒸腾速率，减少水分的损失。
另外，植物还会调节离子平衡和渗透调节，以维持细胞内外的稳定环境。
2. 植物逆境胁迫信号传导逆境胁迫会激活植物内部的逆境信号传导途径，从而引起相应的生理反应。
逆境信号传导主要通过植物激素、钙离子和二氧化碳浓度等多个信号分子参与。
例如，在高盐胁迫条件下，植物会产生较高的烟酸腺嘌呤二核苷酸（NADPH）浓度，从而降低植物内部的氧化胁迫。
另外，植物还会通过激活多种激素信号传导途径来调节逆境胁迫反应，如乙烯、脱落酸等。
3. 逆境胁迫对植物基因表达的影响逆境胁迫可以引起植物基因表达谱的改变，进而导致植物发生一系列的生理变化。
以高温胁迫为例，研究发现许多与热休克蛋白、膜稳定性和脯氨酸等相关的基因表达受到调控，从而增加植物对高温的适应能力。
另外，逆境胁迫还可以引起DNA甲基化和组蛋白修饰等表观遗传调控机制的改变，从而调节基因的表达。
4. 植物逆境生理研究的应用植物逆境生理研究对于农作物育种和生产具有重要的应用价值。
通过研究逆境胁迫下植物的适应机制，可以筛选出逆境抗性较强的品种，并通过遗传改良和基因工程等手段培育具有高逆境抗性的农作物品种。
此外，逆境生理研究还可以为农业生产提供科学合理的农艺措施，以减少逆境对农作物产量和品质的不利影响。
总结起来，植物逆境生理学的研究对于揭示植物在逆境环境中的生理适应机制具有重要意义，同时也为农业生产提供了科学依据和技术支持。
植物生理学 植物逆境生理
植物逆境生理 第一章 概论
第一章 概论
一、关于植物逆境生理生态学 二、植物逆境的概念及种类 三、植物抗逆性的概念
三、植物抗逆性的概念 植物受到胁迫后，一些被伤害致死，另一些的 生理活动虽然受到不同程度的影响，但它们可以存 活下来。如果长期生活在这种胁迫环境中，通过自 然选择，有利性状被保留下来，并不断加强，不利 性状不断被淘汰。这样，在植物长期的进化和适应 过程中不同环境条件下生长的植物就会形成对某些 环境因子的适应能力，即能采取不同的方式去抵抗 各种胁迫因子。植物对各种胁迫（或称逆境）因子 的抗御能力，称为抗逆性（stress resistance）， 简称抗性。
第一章 概论
一、关于植物逆境生理生态学 二、植物逆境的概念及种类
二、植物逆境的概念及种类 地球上热量、光照、雨量和风的季节性变化， 对植物的生存和生理过程有着强烈的影响。短期的 变化，如干旱、洪涝、大风和霜冻等，对植物的分 布也可能有着决定性的作用。当然，土壤条件也是 重要的因素。在良好的条件下，植物种类繁多、生 长茂盛。但在恶劣条件下，如荒原和冻原地带也有 植物生存。实际上，地球上全部可利用的生态位 （niche),包括高山雪地、干旱沙漠等处，都有含叶 绿体的生物群落占据。在恶劣条件下生存的植物， 除在形态和解剖上适应所在的环境外，内在的生理 生化过程也进化出一些特殊的适应。
胁变可逆性指逆境 作用于植物体后植物产 生一系列的生理变化， 抗逆性 当环境胁迫解除后各种 生理功能迅速恢复正常。 避逆性 耐逆性 胁变修复性指植物在逆 境下通过自身代谢过程 避胁变性 耐胁变性 迅速修复被破坏的结构 和功能。概括起来，植 胁变可逆性 物有4种抗逆形式：避 逆性，避胁变性，胁变 可逆性和胁变修复（图 胁变修复 1-2）。
第一章 概论
一、关于植物逆境生理生态学 二、植物逆境的概念及种类 三、植物抗逆性的概念 四、当前植物逆境生理生态学领域研究热点 五、植物细胞的逆境应答与信号转导总论 六、研究植物逆境生理生逆境生理生态学
植物逆境生理学
植物逆境生理植物生长的环境并非总是适宜的，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，对农业生产来说，各种不良环境是影响产量的最直接、最重要的因素，因此，加强植物逆境生理的研究，探明植物在不良环境下的生命活动规律并加以人为调控，对于夺取农业高产稳产具有重要意义。
第一章植物逆境生理通论1 逆境的种类与植物的抗逆性1.1逆境的概念逆境指对植物生长和生存不利的各种环境因素的总和，又称胁迫。
研究植物在逆境下的生理反应称为逆境生理。
植物在长期的系统发育中逐渐形成了对逆境的适应和抵抗能力，称之为植物的抗逆性，简称抗性。
抗性是植物对环境的适应性反应，是逐步形成的，这种适应性形成的过程，叫做抗性锻炼。
通过锻炼可以提高植物对某种逆境的抵抗能力。
1.2逆境的种类逆境的种类多种多样，包括物理的、化学的和生物因素等（图1），这些因子之间可以相互交叉相互影响。
1.2.1冷害的概念与症状很多热带和亚热带作物不能忍受0-10℃低温。
把0℃以上低温对植物所造成的危害叫冷害。
在我国，冷害常发生于早春和晚秋季节，主要危害发生在作物的苗期和籽粒或果实成熟期。
如水稻、棉花、玉米和春播蔬菜的幼苗常遇到冰点以上低温的危害，造成烂籽、死苗或僵苗不发。
正在长叶或开花的果树遇冷害时会引起大量落花，使结实率降低。
冷害对植物的伤害除与低温的程度和持续时间直接有关外，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。
温度低，持续时间长，植物受害严重，反之则轻。
在同等冷害条件下幼嫩组织器官比老的组织器官受害严重。
冷敏感植物受害较严重。
冷害是很多地区限制农业生产的主要因素之一。
根据植物对冷害的反应速度，可以把冷害分为两类。
一为直接伤害，即植物受低温影响几小时，最多在一天之内即出现伤斑及坏死，禾本科植物还会出现芽枯、顶枯等现象，说明这种影响已侵入胞内，直接破坏了原生质活性；另一类是间接伤害，即植物在受到低温危害后，植株形态并无异常表现，至少在几天之后才出现组织柔软、萎蔫，这是因为低温引起代谢失常、生物化学的缓慢变化而造成的细胞伤害。
植物生物学中的植物逆境生理研究
植物生物学中的植物逆境生理研究植物逆境生理研究是植物生物学领域中的重要研究方向，涉及植物在各种逆境条件下的生理响应和适应机制。
逆境是指环境因素对植物正常生长和发育造成的负面影响，如高温、低温、干旱、盐碱胁迫等。
在逆境环境下，植物会出现一系列的生理变化，以应对环境的挑战。
一、高温胁迫下的植物生理变化及适应机制高温是一种常见的逆境因素，对植物生长发育影响巨大。
在高温条件下，植物的光合作用受阻、呼吸作用加速、光合色素含量下降，并且会产生活性氧。
为了适应高温环境，植物会调节酶活性、合成热休克蛋白（HSP）以及增强抗氧化能力等。
例如，一些研究发现植物在高温条件下会释放类似于动物的热休克蛋白，这些蛋白质具有热稳定性，可以对抗高温诱导的蛋白质失活。
二、干旱逆境下植物的水分调节机制干旱是全球范围内最严重的逆境之一，对植物生长发育产生极大的不利影响。
为了适应干旱环境，植物发展了一系列的水分调节机制。
首先，植物通过减少蒸腾通量来降低水分损失，表现为气孔关闭、减少叶片表面积等。
其次，植物可以通过根系生长调节吸水能力，例如增加根系表面积、增强根系对水分的吸收能力等。
此外，植物还可以合成保护性蛋白和抗氧化物质来应对干旱胁迫。
三、盐碱胁迫对植物的影响及适应策略盐碱胁迫是指土壤中盐分或碱性成分超过植物耐受范围对植物生长发育造成的不利影响。
盐碱胁迫会导致植物细胞内外离子平衡紊乱、渗透调节受阻以及酶活性受到抑制等。
为了应对盐碱逆境，植物通过多种机制来调节离子平衡，如调控Na+/K+离子的平衡，增加保护性物质的合成等。
一些耐盐碱植物还具有特殊的离子排泄系统，通过盐腺或气孔释放多余的盐分。
综上所述，植物逆境生理研究是植物生物学中的重要研究领域，关注植物在逆境条件下的生理变化和适应机制。
研究逆境生理可以为培育逆境耐受性植物品种、改良环境逆境等提供科学依据，对于解决当前全球面临的环境问题具有重要意义。
希望未来能够有更多的研究投入到植物逆境生理研究中，以推动植物生物学领域的发展和进步。
植物生理学之逆境
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目录
CONTENTS
1 单击添加目录项标题 2 逆境的定义与分类 3 植物对逆境的适应与抗性
4 植物逆境生理学的研究方法 5 植物逆境生理学的应用前景
6 结论与展望
单击此处添加章节标题
逆境的定义与分类
逆境的定义
逆境是指对植物生长和发育不 利的各种环境条件
推动农业科技创新：植物逆境生理学的研究为农 业科技创新提供了新的思路和方法，有助于推动 农业生产的现代化和智能化。
结论与展望
研究成果总结
植物生理学在逆境 中的研究取得了重 要进展
揭示了植物在逆境 中的适应机制和抗 逆性
为农业生产提供了 新的思路和方法， 提高了作物的产量 和品质
未来研究方向：进 一步深入研究植物 在逆境中的生理机 制和分子调控
包括生物逆境和非生物逆境
生物逆境包括病、虫、草害等
非生物逆境包括干旱、洪涝、 盐碱等
逆境的分类
生物逆境：指生物在生长发育过程中受到的不良环境条件，如温度、湿度、 光照、盐碱、干旱、污染等。 非生物逆境：指植物在生长发育过程中受到的非生物因素的不良影响，如 营养不足、水分缺乏、土壤盐碱化、大气污染等。
植物对干旱的抗性：通过抗旱基因的表达，增强植物的抗旱能力，如抗旱 蛋白、抗氧化酶等
干旱胁迫下植物的生理生化变化：如叶绿素含量下降、光合作用受阻、细 胞膜损伤等
植物对高温的适应与抗性
高温对植物生 长的影响
植物对高温的 适应机制
植物对高温的 抗性表现
增强植物对高 温适应与抗性
的措施
植物对低温的适应与抗性
数据采集与分析
采集方法：采用多种 方法采集数据，如实 验、调查、观察等
第十二章 植物的逆境生理
(三)冷害发生机理 1.膜透性改变: 低温→膜相变(液晶态→凝胶态） 与膜相变有关的因素: (1)缓慢降温→膜质逐渐固化→膜结构紧缩 →透性下降→根系吸收能力下降。 (2)突然降温→脂膜紧缩不均匀→膜出现裂缝 →透性增加→细胞内溶物外渗→代谢失调。
(3)膜稳定性与脂肪酸结构有关。膜脂中脂肪 酸链越长,饱和度越高,相变温度越高,越不抗 低温；不饱和脂肪酸越多,相变温度越低,抗 低温能力越强。 2. 各种生理代谢失调 对膜的伤害和对酶活 性的影响均可导致代谢失调。如物质代谢； 呼吸与光合；原生质流动减慢,根吸收机能 下降.
3.逆境使呼吸失常 冻害、热害、盐害、水淹降低呼吸酶的活 性，使呼吸下降； 冷害、旱害使呼吸先升后降;
逆境下改变呼吸途径，使PPP途径加强。
讨论：什么叫呼吸失常？呼吸失常可能出 现的后果有哪些？
4.逆境破坏物质代谢的协调性 ⑴有机物含量下降，使养分亏缺。水解酶 活性增加，合成酶活性降低,使分解大于 合成, 核酸、蛋白质、淀粉含量下降，造 成养分亏缺。
3. 渗透调节的人工诱变与基因工程 高脯氨酸植株的培育： 羟脯氨酸能抑制大麦的生长，这种抑制作 用能被脯氨酸解除，利用该特点将诱变后的 胚培养在含羟脯氨酸的培养基上，长出的正 常苗为高脯氨酸苗（含量比亲本高出几倍）， 抗渗透胁迫。 通过遗传工程达到育种目标:用铃兰氨酸筛选 高Pro杆菌菌株-获得目的基因-导入微生物导入高等植物，提高抗旱、抗盐碱能力。 p261
二.逆境胁迫下植物的渗透调节现象
1.渗透调节的概念: 指植物细胞在脱水情况 下, 增加溶质, 降低渗透势的现象。 作用:降低水势,保持吸水能力, 以维持细胞彭 压。 膨压的作用: 细胞生长，膜电性，物质吸收、 运输，气孔张开, 光合作用。
2. 渗透调节物质（259） （1）种类 无机物：K+、Cl-等。 有机物：脯氨酸、甜菜碱、可溶性糖等。 （2）特点 ①分子量小，水溶性强。 ②生理pH下不带静电荷，不易渗漏。 ③能维持酶构象的稳定。 ④对细胞器无不良影响。 ⑤合成迅速，并在一定区域积累。
《植物生理学》第十一章植物的逆境生理教案
第十一章植物的逆境生理（4学时）植物在自然界经常遇到环境条件的剧烈变化，其幅度超过了适于植物正常生命活动的范围，这些对植物生命活动不利的环境条件统称为逆境（Stress）。
逆境生理（Stress physiology）就是研究植物在逆境条件下的生理反应及其适应与抵抗逆境的机理的科学。
逆境种类很多，包括物理的、化学的和生物的。
任何一种使植物体产生有害变化的环境因子均称胁迫（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）。
胁变的程度不同，程度轻而解除胁迫以后又能恢复的胁变称弹性胁变；程度重而解除胁迫以后不能恢复的胁变称塑性胁变。
植物对逆境的适应与抵抗方式主要有：避性（escape），即植物的整个生长发育过程不与逆境相遇，逃避逆境危害。
例如，生长在沙漠中的“短命植物”，利用夏季降雨的有利条件迅速完成生活史，然后，以种子渡过严酷的干旱逆境。
御性（avoidance），即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。
如植物御旱机理中的根系发达、叶片变小、蒸腾降低等都具有防御植物失水的作用。
耐性（tolerance），即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。
一般来说，在可忍耐范围内，逆境所造成的损伤是可逆的，即植物可恢复其正常生长；如超出可忍耐范围，损伤是不可逆的，完全丧失自身修复能力，植物受害甚至死亡。
第一节植物的抗寒性低温对植物的危害可分为：冻害和冷害。
冻害，即冰点以下的低温使植物体内结冰，对植物造成的伤害。
冷害，即冰点以上低温对植物造成的伤害。
把植物对低温的适应与抵抗能力称为抗寒性。
一、冻害与冻害的生理冻害在我国的南方和北方均有发生，尤以西北、东北的早春和晚秋以及江淮地区的冬季、早春危害严重。
温度下降到什么程度能够引起冻害，因植物种类、器官、发育期和生理状态而异。
逆境植物生物学课程设计
逆境植物生物学课程设计一、课程目标知识目标：1. 掌握逆境植物生物学的基本概念，了解植物在逆境下的生理和分子机制。
2. 学习植物逆境响应的主要途径，如信号转导、基因表达调控等。
3. 熟悉植物抗逆性的评价方法及提高植物抗逆性的策略。
技能目标：1. 培养学生运用所学知识分析植物逆境现象，提出解决实际问题的方案。
2. 提高学生的实验操作能力，能够独立完成植物逆境生物学相关实验。
3. 培养学生查阅文献、整理资料和撰写实验报告的能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对植物生物学研究的兴趣，激发学生探索未知、勇于创新的科学精神。
2. 增强学生的环保意识，认识到植物抗逆性研究在农业生产和生态环境保护中的重要性。
3. 培养学生的团队协作精神，提高沟通与交流能力。
课程性质：本课程为生物学选修课程，旨在帮助学生了解植物在逆境下的生物学特性，提高学生的科学素养。
学生特点：高二年级学生，具有一定的生物学基础，对实验操作和探索性学习有较高兴趣。
教学要求：结合学生实际情况，注重理论联系实际，提高学生的实践操作能力和科学思维能力。
通过课程学习，使学生能够达到上述课程目标，并为后续生物学及相关领域的学习和研究打下基础。
二、教学内容1. 引入植物逆境生物学的基本概念，包括逆境的定义、类型及对植物生长的影响。
教材章节：第一章 植物逆境生物学概述2. 讲解植物在逆境下的生理和分子机制，重点介绍渗透调节、抗氧化系统、激素调节等。
教材章节：第二章 植物逆境生理与分子机制3. 分析植物逆境响应的主要途径，如信号转导、基因表达调控等。
教材章节：第三章 植物逆境信号转导与基因表达4. 介绍植物抗逆性的评价方法，包括生理指标、生长发育指标等。
教材章节：第四章 植物抗逆性评价方法5. 讲解提高植物抗逆性的策略，如基因工程、分子育种等。
教材章节：第五章 提高植物抗逆性的策略6. 实践环节：设计植物逆境生物学相关实验，如渗透调节实验、抗氧化酶活性测定等。
植物逆境生理与抗逆性研究
植物逆境生理与抗逆性研究植物逆境生理与抗逆性研究是植物学领域的一个重要研究方向。
随着全球气候变化的加剧，植物面临着日益严峻的逆境环境，如高温、低温、干旱、盐碱等。
这些逆境环境会对植物的正常生长和发育产生负面影响，因此研究植物的逆境生理与抗逆性显得尤为重要。
一、植物逆境生理研究逆境环境下，植物会出现一系列生理生化变化，通过这些变化来适应并抵御逆境的影响。
比如，在高温条件下，植物会产生热休克蛋白，帮助防止蛋白质的变性和聚集。
在干旱条件下，植物会通过闭气孔、合成脯氨酸等途径来减少水分流失和维持细胞的渗透平衡。
这些逆境生理的变化对于植物能够在恶劣环境中生存具有重要意义。
二、植物抗逆性基因研究植物在逆境环境中的适应性和抵抗能力与其基因密切相关。
通过研究植物的抗逆性基因，可以揭示植物逆境适应机制，并为培育抗逆性强的植物品种提供理论依据。
目前，研究人员发现了许多与植物抗逆性相关的基因，如LEA蛋白基因、WRKY转录因子基因等。
这些基因在植物逆境生理过程中发挥重要作用。
三、植物逆境信号传导研究植物在面对逆境环境时，能够感知到逆境信号并将其传导给细胞内部，从而引发相应的生理反应。
植物逆境信号传导机制的研究对于理解植物的逆境应答过程具有重要意义。
研究表明，植物逆境信号传导中的激素信号，如乙烯、激动素、脱落酸等起到了重要作用。
此外，钙离子、蛋白激酶和蛋白磷酸酶等分子也参与了植物逆境信号传导的调控。
四、植物逆境生理研究的应用植物逆境生理研究不仅有助于我们更深入地了解植物生命的奥秘，还可以为人类提供许多实际应用价值。
例如，通过揭示植物逆境生理的机制，可以为筛选和培育逆境抗性的农作物品种提供科学依据，从而增加农作物的产量和品质。
此外，植物在修复受环境污染的土壤和水体中也发挥着重要作用，植物的逆境适应机制研究也可以为环境修复提供参考。
总结：植物逆境生理与抗逆性研究是一个非常重要的研究方向。
通过探究植物在逆境环境下的适应性和抗逆能力，可以为植物的保护和培育提供科学依据。
植物的逆境生理
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④ 呼吸速率大起大落
呼吸先升后降。呼吸旺盛，释放较多 热能提高植株的温度以减少冷害程度。
但呼吸速率猛增是一种病理现象。因 为低温使线粒体结构受破坏，氧化磷酸化 解偶联，氧化剧烈进行而磷酸化效率不高， 呼吸释放的能量大多转变为热能，而储存 在高能磷酸键的能量很少。
保护性物质增多保护性物质增多随着温度下降随着温度下降越冬植物体内淀粉含量减少越冬植物体内淀粉含量减少可可溶溶性糖葡萄糖和蔗糖葡萄糖和蔗糖增多增多可溶性糖增多利于提高细可溶性糖增多利于提高细胞液浓度胞液浓度冰点降低冰点降低且可且可缓冲细胞质过度脱水缓冲细胞质过度脱水保护保护细胞质胶体不至于冷凝固细胞质胶体不至于冷凝固因此对抗寒有良好效果因此对抗寒有良好效果是是植物植物抗寒性的主要保护物质抗寒性的主要保护物质
作用。
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5. 脱落酸与抗逆性
现在认为植物的抗逆性是受遗传性和植物激素 双重因素控制的。
在逆境下，植物内源激素会发生变化，如ABA、 乙烯含量↑，而IAA、GA、CTK含量↓，其中以 ABA的变化最重要，研究得最多。
多种逆境特别是水分胁迫引起ABA含量大增， 增强植物的抗逆性，ABA又称逆境激素。
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② 抗氧化物质（非酶促体系）
如抗坏血酸（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，是植物体内1O2的猝灭剂。
其中Car是最主要的1O2猝灭剂，可使叶绿素免 受光氧化的损害。
植物体内的一些次生代谢物如多酚、单宁、黄 酮类物质也能有效地清除O2-。
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1.冷害发生时的生理生化变化
植物生理学植物逆境生理(33页)
POD活性与膜透性、膜脂过氧化水 平之间都存在着 负相关。
一些植物生长调节剂和人工合成的活性 氧清除剂在 胁迫下也有提髙保护酶活性、 对膜系统起保护作用 的效果。
冰点以下低温对植物的危害叫做冻害(freezing injury) »植物
对 Z?K 点 以 下 低 温 的 适 应 能 力 叫 抗 冻 性 (freezing
-植物抵抗旱害的能力称为抗旱性(drought resistance)o y中国西北、华北地区干旱缺水是影响农林生 产的重要
因子，南方各省虽然雨量充沛，但 由于各月分布不均， 也时有干旱危害。
干旱类型
-(1)大气干旱是指空气过度干燥，相对湿 度过低，常伴 随高温和干风。 中国西北、华北地区常有大气干旱发生。 >(2) 土壤
干旱条件中，让植物经受干旱磨炼，可提髙其 对干旱的
适应能力。
> “蹲苗”：玉米、棉花、烟草、大麦等广泛采 用在苗期
适当控制水分，抑制生长，以锻炼其 适应干旱的能力。
> “搁苗”：蔬菜移栽前拔起让其适当萎蔫一段 时间后再
栽。
> “饿苗”：甘薯剪下的藤苗很少立即扦插，一 般要放置 阴凉处一段时间。
> (2)化学诱导 用化学试剂处理种子或植株，可 产生诱 导作用，提髙植物抗旱性。如用
1、无机离子（积累在液泡中） □ 2,脯気酸
3,甜菜碱 可溶性糖
AB A胁迫激素，提髙抗逆性原因：
(1＞可能使生物膜稳定，减少逆境导致的伤害。 (2) 减少自由基对膜的破坏. 延缓SOD和过氧化氢酶等活性下降，阻止体内自由基的过氧 化作用，
降低丙二醛等有毒物质积累，使质膜受到保护. (3) 改变体内代谢
植物逆境生物学基础
植物逆境生物学基础植物作为生物界中的重要组成部分，面临着各种各样的生存压力和环境挑战。
在自然界中，植物可能会遭遇干旱、高温、盐碱、重金属等各种逆境条件，这些逆境条件对植物的生长发育和生存状态都会产生不同程度的影响。
为了适应这些逆境条件，植物在长期的进化过程中形成了一系列的逆境适应机制，这些机制构成了植物逆境生物学的基础。
一、逆境条件对植物的影响1. 干旱逆境：干旱是影响植物生长和产量的主要逆境因素之一。
干旱条件下，植物受到水分胁迫，导致植物体内水分亏缺，影响光合作用和营养物质的合成，进而影响植物的生长和发育。
2. 高温逆境：高温条件下，植物容易发生热伤害，影响叶绿素的合成和光合作用的进行，导致植物生长受阻，甚至死亡。
3. 盐碱逆境：盐碱胁迫是指土壤中盐分和碱性物质过高，超过植物的耐受范围，影响植物的正常生长和发育。
4. 重金属逆境：土壤中的重金属超标会对植物的生长和发育产生负面影响，影响植物的生理代谢和养分吸收。
二、植物逆境生物学的基础1. 逆境信号感知与转导：植物在受到逆境胁迫时，能够通过感知外界信号并将其转导到细胞内部，启动相应的逆境适应机制。
植物通过一系列信号传导通路，如激素信号通路、Ca2+信号通路等，来调控逆境应答基因的表达，从而提高植物对逆境的抵抗能力。
2. 逆境胁迫下的基因表达调控：在逆境条件下，植物会启动一系列逆境相关基因的表达，以应对外界环境的挑战。
这些逆境相关基因包括抗氧化酶基因、脱水素合成基因、热休克蛋白基因等，它们参与调控植物的生理代谢和逆境适应过程。
3. 逆境适应蛋白的功能：在逆境条件下，植物会合成大量的逆境适应蛋白，如抗氧化酶、脱水素、热休克蛋白等，这些蛋白能够帮助植物对抗逆境胁迫，维持细胞内稳态，保护细胞结构和功能的完整性。
4. 植物逆境适应的分子机制：植物在逆境条件下的适应机制涉及多个层面，包括基因表达调控、蛋白质合成、代谢途径调控等多个方面。
通过这些分子机制，植物能够在逆境条件下保持生长发育的正常进行，提高对逆境的适应能力。
植物逆境生物学
植物逆境生物学植物是地球上最为丰富和多样化的生物类群之一，它们在不同环境下生存和繁衍。
然而，植物也面临着各种各样的逆境条件，如极端温度、干旱、盐碱土壤、重金属污染等。
植物逆境生物学研究了在这些压力下植物如何适应和应对的机制。
本文将深入探讨植物逆境生物学，旨在为读者提供对这一领域的全面了解。
一、逆境的定义和分类逆境是指不利于植物正常生长发育的环境条件。
根据逆境因素的不同，逆境可以分为生物逆境和非生物逆境。
生物逆境包括病原菌、真菌、寄生虫等生物有害因素，而非生物逆境主要包括温度、干旱、盐碱土壤、重金属污染等环境因素。
二、逆境应对机制植物在逆境条件下通过一系列的适应机制来应对压力，以确保其生存和繁衍。
逆境应对机制可以分为生理、分子和进化三个层次。
1. 生理层面生理层面的逆境应对机制主要包括调节水分平衡、调节温度、调节离子平衡和调节生长激素等。
植物通过调节气孔开闭来控制水分的散失，通过产生耐受蛋白来保护细胞免受逆境损害。
此外，植物还会调节根系的结构和功能，以适应不同土壤条件。
2. 分子层面分子层面的逆境应对机制主要包括逆境诱导基因表达、信号转导和代谢途径的调节。
植物在遭受逆境压力时，会通过转录因子和激素信号传递途径来调节基因的表达，进而启动逆境应对反应。
此外，植物还会通过改变代谢途径来适应逆境条件。
3. 进化层面进化层面的逆境应对机制主要体现在植物的遗传适应性和选择性。
在长期的进化过程中，植物通过遗传变异和自然选择，逐渐形成逆境适应性。
例如，某些植物在盐碱土壤中可以耐受高浓度的盐分，这是在漫长的进化过程中逐渐产生的。
三、逆境生物学的研究方法为了深入研究植物的逆境应对机制，科学家们采用了多种方法和技术。
其中，遗传学、分子生物学、生物化学和生态学等学科的交叉研究为我们揭示了植物的逆境应对机制。
例如，研究特定逆境条件下的基因表达情况可以帮助我们了解植物在逆境中的适应性。
结论植物逆境生物学是一个重要的研究领域，对于理解植物在逆境条件下的适应性和生存机制具有重要意义。
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《植物逆境生理学》课程论文论文题目论植物的抗性生理综述学生专业班级学生姓名学号指导教师完成时间论植物的抗性生理综述摘要：对植物产生伤害的环境成为逆境。
逆境会伤害植物，严重时会导致死亡。
逆境可分为生物胁迫和非生物胁迫。
其中生物胁迫有病害等，非生物胁迫有寒冷，高温，干旱，盐渍等。
有些植物不能适应这些不良环境，无法生存，有些植物却能适应这些环境，生存下去。
这种对不良环境的适应性和抵抗力叫做植物抗逆性。
植物抗性生理是指逆境对生命活动的影响，以及植物对逆境的抵御抗性能力。
本文将对植物的抗冷性，抗冻性，抗热性，抗旱性，抗涝性，抗盐性，抗病性等方面具体阐述植物的抗性生理，以利于更深入的研究。
关键词：抗冷性 ; 抗冻性 ; 抗热性 ; 抗旱性 ; 抗病性引言：抗性是植物长期进化过程中对逆境的适应形成的。
我国幅员辽阔，地形复杂，气候多变，各地都有其特殊的环境，抗性生理与农林生产关系极为密切。
我们研究植物的抗性生理，对农作物产量的提高，保护森林等具有重要的意义。
1植物的抗冷性低温冷害是指零度以上低温对植物造成的伤害或死亡的现象。
当植物受到冷胁迫后, 会发生一系列形态及生理生化方面的变化。
植物的这种对低温冷害的忍受和适应的特性, 就是植物的抗冷性。
[1]低温胁迫是影响植物正常生长的主要障碍因子之一, 植物尤其是经济作物的抗冷性强弱直接影响作物产量。
1.1细胞膜系统与植物抗冷性细胞膜的流动性和稳定性是细胞乃至整个植物体赖以生存的基础。
在低温下植物细胞膜由液晶态转变成凝胶状态, 膜收缩; 温度逆境不可逆伤害的原初反应发生在生物膜系统类脂分子的相变上。
大量研究证实, 膜系中脂肪酸的不饱和度或膜流动性与植物抗寒性密切相关。
膜脂上的不饱和脂肪酸成分比例越大, 膜流动性越强, 植物的相变温度越低, 抗寒性越强。
[2]1.2植物的渗透调节与抗冷性1.2.1脯氨酸植物在低温条件下,游离脯氨酸的大量积累被认为是对低温胁迫的适应性反应。
脯氨酸具有溶解度高,在细胞内积累无毒性,水溶液水势较高等特点,因此,脯氨酸可作为植物抗冷保护物质。
植物在受到冷害时,游离脯氨酸可能是通过保护酶的空间结构,为生化反应提供足够的自由水及化学和生理活性物质,对细胞起保护作用。
1.2.2 可溶性糖低温胁迫下植物体内可溶性糖的含量增加,它的含量与植物的抗冷性密切相关。
低温下植株中可溶性糖积累是作为渗透调节物质和防脱水剂而起作用的,它们可降低细胞水势,增强持水力。
1.2.3 可溶性蛋白多数研究者认为:低温胁迫下,植物可溶性蛋白含量增加。
由于可溶性蛋白的亲水胶体性质强,因此,它能明显增强细胞的持水力,增加束缚水含量和原生质弹性。
例如,低温导致薏苡幼苗叶片可溶性蛋白含量增加。
[3]2.植物的抗冻性植物为抵抗低温环境(冰点以下的低温使植物组织内结冰引起的伤害称为冻害. 此文所指低温通指冰点以下温度,在生长习性、生理生化、遗传表达等方面有各种特殊的适应特性即为植物的抗冻性。
[4]2.1冷冻伤害及低温驯化植物生理生化变化研究表明, 植物冷害首先发生在细胞膜系统。
已经证明: 膜系统损伤首先是冷冻引发的严重脱水所致。
低温引起植物胞外或胞内结冰, 由于胞外空间冰点较高且有一些灰尘或冰核细菌作冰核, 所以胞外先于胞内形成冰晶。
冰晶溶液比液态溶液的水势低得多, 并且温度越低水势差值越大, 因而胞内的水分通过质膜流出, 导致细胞严重脱水。
脱水会对细胞产生多种伤害, 包括膜的结构和功能低温还会使蛋白质变性, 冷敏感水稻细胞液泡膜A TP 酶等酶活性降低, 而质膜A TP 酶活性变化小。
[5] 2.2 影响植物抗冻性的物质2. 2. 1 甜菜碱与植物的抗冻性甜菜碱(Betains)是一种季胺类化合物,它作为一种重要渗透调节物质,积累在细胞质内保持与液泡渗透平衡,对低温胁迫条件下植物的生长发育具有如下保护作用: ①维持低温条件下酶的活性。
②通过保持光系统II 复合体蛋白的稳定性来保持低温胁迫下光系统的活性。
2. 2. 2 稀土与植物的抗冻性作物施加低浓度的稀土后,其抗冻性将大幅度增强. 其作用机制一方面是稀土提高了超氧化物岐化酶(SOD) 和过氧化氢酶(CA T)的活性而消除因逆境而产生的自由基毒害;另一方面,稀土离子直接参与消除O-2 的作用,以保护生物膜不被逆境破坏.稀土元素可以消除自由基,提高植物抗冻性,但施用稀土的剂量、时间、土壤类型、植物物种等问题还有待进一步研究。
2.3植物抗冻性举例番茄幼苗经12 ℃锻炼7 d ,甜玉米种苗经11 ℃锻炼8 d 或15 d 后,番茄幼苗和甜玉米种苗对2 ℃低温胁迫的抗性明显提高。
经过低温锻炼的番茄幼苗和甜玉米种苗脯氨酸含量较常温下(26 ℃P21 ℃) 生长的显著增加。
电镜细胞化学观察结果表明,甜玉米种苗经11 ℃8 d 锻炼后,其质膜Ca2 + 2ATPase 在2 ℃冷胁迫后仍保持高活性,甚至有某些提高。
而未经锻炼的种苗在同样低温处理后,质膜Ca2 + 2A TPase 活性丧失,遭受冷害。
[6]2.4植物的抗冻蛋白植物抗冻蛋白(A FP) 是植物体经低温诱导后产生的一类具有热滞活性和重结晶抑制活性的抗逆蛋白, 普遍存在于越冬植物体内, 通过抑制细胞外重结晶和控制冰晶生长, 从而避免了大冰晶对机体的损伤。
[7]3植物的抗热性温度是影响植物生理过程的重要因子，全球变化使得高温热害变得非常突出，成为限制植物分布，生长和生产力的一个主要环境因子。
3.1高温对细胞膜的伤害细胞膜作为联系植物细胞与外界环境的介质，它的组成，性质与外界环境息息相关，外界环境对植物的胁迫危害首先在膜系统中表现出来。
高温是改变细胞膜结构的一个重要胁迫因子，所以细胞膜被认为受热害最主要的部位。
3.2与高温有关的生理生化效应高温下，与呼吸作用有关的酶钝化，发生不可逆失活，提高了生物合成，运输蛋白质周转速率而导致能量需求增加。
温度升高到对植物造成胁迫时，气孔开度减小，蒸腾作用随之减小，影响植物对矿质离子的运输和水分需求。
[8]3.3热激蛋白热激蛋白Heat Shock Proteins（HSP）又称热休克蛋白或应激蛋白（Heat Stress Proteins），是细胞应激原。
（如高温）刺激下所生成的一组蛋白质。
HSP 是生物体受到高温、干旱、低温、缺氧、饥饿、重金属离子等不良环境因素影响时诱导合成的一类应激蛋白。
在逆境条件下，从细菌到人类都能诱导合成HSP，以保护细胞免受进一步的损伤。
温度的改变是形成HSP 的主要因素。
温度控制热激基因的表达，蛋白质与植物的抗性具有密切的联系。
通常认为，诱导合成HSP 的理想条件是比正常生长温度高出10℃的热激处理。
植物在热激3～5min内HSP mRNA的量增加，在20min 是可以检测到新合成的HSP。
如果植物一直处于热激状态，HSP的合成可以持续几个小时。
HSP 广泛存在于植物细胞膜、细胞质、叶绿体、线粒体等组织中细胞膜系统是热损伤和抗热的中心，细胞膜的热稳定性反映了植物耐热能力。
许多研究表明：HSP 的生成量与植物抗热性呈正相关。
因此认为，HSP 可提高细胞的应激能力。
当细胞受热或受其它应力刺激时，能获得抗性或耐热性，以保护细胞免受损伤。
4.植物的抗旱性干旱、盐碱和低温（冷害）是强烈限制作物产量的3 大非生物因素，其中干旱造成的损失最大，其损失量超过其他逆境造成损失的总和。
干旱对植物生长和繁殖、农业生产和社会生活有着极其重要的影响，其对世界作物产量的影响，在诸多自然逆境中占首位，其危害程度相当于其他自然灾害之和。
因此，干旱是制约植物生长发育的主要逆境因素，研究植物的抗旱性对农业生产实践及稳定荒漠生态具有极其重要的作用。
另外，抗干旱植物对抵御风沙等自然灾害、稳定干旱区环境，亦起着不容忽视的作用。
4.1干旱对植物的影响干旱对植物的生长发育及生理生化代谢的影响主要集中在以下几个方面：①破坏膜透性，使细胞内容物外渗，影响细胞器的结构和膜脂———蛋白质组分。
②膨压降低，细胞分裂减慢甚至停止，因而细胞生长受抑制，同时造成水分按水势大小重新分配，以致使老叶过早枯萎、脱落。
③设法关闭气孔，减少CO2的供应，以影响叶绿体的结构而造成光合作用减弱。
④减少内源激素中促进生长的激素，延缓或抑制生长，使ABA 大量增加，而CTK减少，刺激乙烯的产生。
根系合成的ABA 又作为一种根源信号物质，通过木质部蒸腾流到达地上部分，调节地上部分的生理过程，而实现植物对干旱胁迫的适应。
⑤减少蛋白质合成，使游离氨基酸和甜菜碱增多。
⑥促进活性氧积累，导致脂质过氧化。
4.2干旱伤害植物的机理干旱对植物的影响通常易于观察，如植株部分敏感器官萎蔫。
萎蔫的实质是因为缺水导致植株内部组织、细胞等结构发生了物理或化学变化，如膜的结构和透性改变。
由于结构变化导致代谢过程受阻，如光合作用抑制、呼吸作用减慢，蛋白质分解，脯氨酸积累，核酸代谢受阻，激素代谢途径改变等。
植物体内水分分配出现异常，抑制植物生长，更为严重的是引起植株机械性损伤，导致植株死亡。
[9]4.3渗透调节水分胁迫条件下会积累有机分子相溶性溶质或渗压剂，有效地提高植物的渗透调节能力、增强植物的抗逆性。
如脱落酸，脯氨酸，甜菜碱等。
4.4活性氧清除植物受到水分、盐分胁迫时，产生活性氧，对细胞造成损伤，具体表现在4个方面：1.活性氧能与酶的巯基或色氨酸残基反应，导致酶失活；2.活性氧会破坏核酸结构，攻击核酸碱基，使嘌呤碱和嘧啶碱结构变化，导致变异出现或变异的积累；3.DNA是蛋白质合成的信息，由于活性氧对DNA 复制过程的损伤，从而妨碍蛋白质合成；4.启动膜脂过氧化反应，使维持细胞区域化的膜系统受损或瓦解。
大量的研究实验表明，植物体内广泛存在的抗氧化酶系统（超氧化物歧化酶SOD、过氧化氢酶CA T、过氧化物酶POD等）能有效清除活性氧，保证细胞正常的生理功能，维持其对干旱胁迫的抗性。
有研究表明，耐旱植物在逆境条件下能使保护酶活力维持在一个较高水平，有利于清除自由基降低膜脂过氧化水平，从而减轻膜伤害程度。
[10]5.植物抗病性自然界的植物总是处于各种病原物(如细菌、真菌、病毒、线虫等)的包围中,但是在长期的进化过程中植物与病原物之间相互作用、相互影响、协同进化。
一方面病原物在侵染植物时产生各种酶、抑制剂、毒素等来穿过植物的物理、化学屏障,打破植物体内的防御系统,感染植物,最终使植物表现病症;另一方面,植物在进化中逐渐建立了一系列复杂的防御机制来保护自己。
[11]5.1植物抗病性的表现植物对病原物的拮抗，表现为几种不同的途径(Atkinson M.M. 1993)。
一方面，植物本身的某些结构障碍和化学成分具有抗病的功效，前者如细胞壁的角质、蜡质、栓质、木质素及特殊的气孔结构等；后者如小分子抗病物质，影响病原物细胞透性的蛋白质和核糖体失活蛋白等。