高级植物生理逆境终稿PPT教案
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空气干旱(Air drought): RH<20% in atmosphere， transpiration>>water absorption. If longer, soil drought occurs.
生理干旱（physiological drought）根系正常的生理活动受到 阻碍而使土壤中的水分不能被根系吸收，甚至发生体内水分 外渗而造成的受旱现象称为生理干旱。如盐碱化、施肥过多， 土壤温度过低，土壤缺氧第，19页有/共毒10物9页质存在。
➢大气干旱如持续时间较长，必然导致土壤干 旱，所以这两种干旱常同时发生。
➢在自然条件下，干旱常伴随着高温，所以， 干旱的伤害可能包括脱水伤害(狭义的旱害) 和高温伤害(热害)。
第20页/共109页
➢ D陆生ro植u物g最h常t—遭受W的h环y境B协e迫是C缺o水nc；erned?
➢ 水资源短缺、干旱是一个长期存在的世界性难题
水势高的部位的水分流向水势低的部位。如干旱时，幼叶 向老叶夺水，促使老叶死亡和脱落，以致减少了尚能进行 光合作用的有效叶面积；幼叶也会向花芽夺水，导致花芽 脱落。
胚胎组织把水分分配到成熟部位的细胞中去，使小穗数 和小花数减少；灌浆时缺水，籽粒就不饱满，影响产量。
第35页/共109页
蒸腾弱，叶温高，叶绿体被破坏。 （3）矿质营养缺乏: 吸收、运输受阻。 （4）物质代谢失调: 分解大于合成。 （5）呼吸作用异常: 呼吸升高、氧化磷酸化解偶联。 （6）内源激素变化：CTK合成受抑，ABA、ETH合成增加。
第34页/共109页
1. Redistribution of water among organs： 不同组织、器官间按各部位的水势大小重新分配水分，
生质严重脱水， abscission of older leaves，植物死亡。
第28页/共109页
暂 时萎 蔫
第29页/共109页
第30页/共109页
永久萎 蔫
植物体内水分亏缺的度量 ➢ 植物含水量不仅直接关系列植物的生长、气孔状况、光合功能 甚至作物产量。植物体内水分亏缺的度量指标有：
1. 水势（water potential） 2. 绝对含水量=[(fresh wt. – dry wt.)/ (fresh wt or dry wt.) X 100% 3. 相对含水量（relative water contents，RWC）常用指标
植物驯化过程通过改变基因表达方式来形成抗逆 性的生理反应机制。
• 星星草它是通过耐逆(tolerance)机制 ——调整生理反应 机制（驯化）以适应胁迫的.
第12页/共109页
很多生活在雨林下层的植物，为了获得足够的阳光， 长出了巨大的叶片。
第13页/共109页
“老茎生花”是某些树木在热带雨林生态环境条件下的一种 适应对策，避开浓密的树冠层，利于传播花粉和种子。 图为火烧花在老茎上的绚丽花朵。
耐逆性（stress tolerance）：指植物通过生理生化变化 来阻止、降低甚至修复由逆境造成的损伤，从而保证正 常的生理活动。
第7页/共109页
植物的泌盐现象:A、五蕊怪柳（Tamarix pentandra）叶子的泌盐
现象；B、滨藜（Atriplex spongiosa）叶表面的泌盐腺体。
A
B
第8页/共109页
适应ad和a驯pta化tio都n是（指适植应物）获an得d了ac对cl某im一ati逆on境（的驯耐化性）。 ➢ Adaptation is permanent resistance to stress in
morphology and structure , physiology and biochemistry under long-term stress condition.
第14页/共109页
第15页/共109页
3 Effect of stress on plant physiological • 1m. Pelatnatbwoaltiesrmrelations: 多种非生物胁迫均对植物造成
水分胁迫。 • 2.photosynthesis：逆境下气孔关闭，光合作用下降，
高级植物生理逆境终稿
1. INTRODUCTION
➢ Stress in biology is any change in environmental conditions that might reduce or adversely change a plant’s growth, development, or productivity.
第6页/共109页
抗逆性（stress resistance）是指植物对逆境的抵抗或 耐受能力，简称抗性，包括御逆性和耐逆性。
御逆性（stress avoidance）：指植物对逆境具有一定 的防御能力，且在逆境条件下仍保持正常状态。如泌盐 植物通过盐腺把大量盐分排出体外；一些植物叶表面覆 盖茸毛、蜡质、强光下叶片卷缩等避免干旱的伤害。
These include modification of existing genes, as well as gain/loss of genes. 可遗传
a well-developed aerenchyma in hydrophytes; a pattern for stomata movement in CAM plan.
turgid wt 是组织被水充分饱和后的重量。
第31页/共109页
Water potential Ψw =Ψs +Ψp
第32页/共109页
向日葵
第33页/共109页
干旱胁迫下植物的生理变化
（1）水分重新分配：水势低的部位从水势高的部位夺水。 （2）光合作用下降: 生长受阻，气孔关闭，CO2供应不足；
➢ RWC = [(fresh wt. – dry wt.)/ (turgid wt. – dry wt.) X 100%
4. 水分饱和亏（water saturation deficit，WSD）：植物含水量
距离饱和相对含水量（100%）的差值，
WSD= 1 – RWC ； 实际：WSD = [(turgid wt – fresh wt.)/ (turgid wt. – dry wt.) X 100%
同化物供应减少。 • 3. respiration：不同逆境下呼吸速率的变化不同，呼吸
代谢途径也发生变化。 • 4. metabolism：分解大于合成； • 5. ROS
第16页/共109页
4. 非生物胁迫通常引起植物基因表达模式发生改变
➢ 生物可以接受和识别的环境信号；植物识别逆境信号后，该信号就在细 胞之间和整株植物中传递，逆境信号的传递通常会导致细胞水平上的基 因表达发生变化；它又接着影响到整株植物的代谢和发育。
65.8 82.1 69.3 80.6
Oat
10600
1720
924
7690
75.1
Barley
11400
2050
765
8590
75.4
Potato
94100
28300
17775
50900
54.1
Sugar beat
121000
42600
17100
61300
50.7
第4页/共109页
(Buchanan et al.,2000)
第21页/共109页
干旱是全世界所面临的一个严峻问题
• Arabidopsis
• Rice
第22页/共109页
第23页/共109页
旱灾后的水稻
第24页/共109页
2006年7月-8月重庆持续一个多月的高温干旱
第25页/共109页
第26页/共109页
第27页/共109页
干旱对植物伤害的形态表现
第17页/共109页
植物抗旱生理
第18页/共109页
旱害(drought injury)：当土壤可利用水分缺乏或大气相对 湿度过低时，植物耗水大于吸水，造成植物组织水分过度亏 缺，产生不同程度的伤害，这种现象叫旱害。
Drought types：
土壤干旱（Soil drought): no rain for long time and no-available water in the soil. –根系吸水不足
第1页/共109页
第2页/共109页
第3页/共109页
Average yields and record yields of eight major crops
Crop
Corn Wheat Soybean Sorghum
Record yield (kg/Ha) 19300 14500 7390
➢ A normal, recurring feature in most parts of the world ；
➢ 世界范围内农业水资源匮乏：干旱和半干旱地区的 面积占陆地总面积的1/3以上；
➢ 我国水资源匮乏：我国是个缺水的国家，干旱缺水 地区多打20个省市，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。
➢ Biotic stress(生物胁迫): Imposed by other organisms. ➢ Abiotic stress(非生物胁迫): Arising from an excess or
deficit in the physical or chemical environment, such as water logging, drought, high or low temperatures, excessive soil salinity, inadequate mineral nutrients in the soil, and too much o源自 too little light.
20100
Average yield (kg/Ha) 4600 1880 1610
2830
Average loses
(kg/Ha) Biotic
Abiotic
stresses 1952
stresses 12700
726
11900
666
5120
1051
16200
Abiotic loses/ record of yield
- Non-heritable physiological modifications made during the life of the individual plant
➢ 植物对某一逆境的驯化过程叫做抗性锻炼（hardening），
通过锻炼可以提高植物个体对某种逆境的抵抗能力。
第11页/共109页
干旱发生时，如果植物水分亏缺严重，则细胞失去紧张Loss of turgor ，叶片和茎的幼嫩部分下垂，即发生所谓萎蔫 （wilting）。 暂时萎蔫 (temporary wilting)：降低蒸腾即能消除水分亏缺 以恢复原状的萎蔫。-叶肉细胞临时水分失调 永久萎蔫(permanent wilting)：土壤中无可利用的水，降低 蒸腾不能消除水分亏缺以恢复原状的萎蔫。-永久萎蔫造成原
第9页/共109页
第10页/共109页
➢ Acclimation – inducible responses that enable an organism to tolerate an unfavorable or lethal change in their environment. e.g., heat shock response. -An increase in the stress tolerance of an individual plant as a result of exposure to prior stress
第5页/共109页
• 植物自2身. 对A逆d境ap的t适a应b能ili力ty叫(适做植应物性的适)应性
. （adaptability），分为避逆性和抗逆性
避逆(stress escape): To prevent exposure to stress . 指由于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。如 Very short lifecycle in desert plants; Dormancy during the cool, hot, and drought conditions.
生理干旱（physiological drought）根系正常的生理活动受到 阻碍而使土壤中的水分不能被根系吸收，甚至发生体内水分 外渗而造成的受旱现象称为生理干旱。如盐碱化、施肥过多， 土壤温度过低，土壤缺氧第，19页有/共毒10物9页质存在。
➢大气干旱如持续时间较长，必然导致土壤干 旱，所以这两种干旱常同时发生。
➢在自然条件下，干旱常伴随着高温，所以， 干旱的伤害可能包括脱水伤害(狭义的旱害) 和高温伤害(热害)。
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➢ D陆生ro植u物g最h常t—遭受W的h环y境B协e迫是C缺o水nc；erned?
➢ 水资源短缺、干旱是一个长期存在的世界性难题
水势高的部位的水分流向水势低的部位。如干旱时，幼叶 向老叶夺水，促使老叶死亡和脱落，以致减少了尚能进行 光合作用的有效叶面积；幼叶也会向花芽夺水，导致花芽 脱落。
胚胎组织把水分分配到成熟部位的细胞中去，使小穗数 和小花数减少；灌浆时缺水，籽粒就不饱满，影响产量。
第35页/共109页
蒸腾弱，叶温高，叶绿体被破坏。 （3）矿质营养缺乏: 吸收、运输受阻。 （4）物质代谢失调: 分解大于合成。 （5）呼吸作用异常: 呼吸升高、氧化磷酸化解偶联。 （6）内源激素变化：CTK合成受抑，ABA、ETH合成增加。
第34页/共109页
1. Redistribution of water among organs： 不同组织、器官间按各部位的水势大小重新分配水分，
生质严重脱水， abscission of older leaves，植物死亡。
第28页/共109页
暂 时萎 蔫
第29页/共109页
第30页/共109页
永久萎 蔫
植物体内水分亏缺的度量 ➢ 植物含水量不仅直接关系列植物的生长、气孔状况、光合功能 甚至作物产量。植物体内水分亏缺的度量指标有：
1. 水势（water potential） 2. 绝对含水量=[(fresh wt. – dry wt.)/ (fresh wt or dry wt.) X 100% 3. 相对含水量（relative water contents，RWC）常用指标
植物驯化过程通过改变基因表达方式来形成抗逆 性的生理反应机制。
• 星星草它是通过耐逆(tolerance)机制 ——调整生理反应 机制（驯化）以适应胁迫的.
第12页/共109页
很多生活在雨林下层的植物，为了获得足够的阳光， 长出了巨大的叶片。
第13页/共109页
“老茎生花”是某些树木在热带雨林生态环境条件下的一种 适应对策，避开浓密的树冠层，利于传播花粉和种子。 图为火烧花在老茎上的绚丽花朵。
耐逆性（stress tolerance）：指植物通过生理生化变化 来阻止、降低甚至修复由逆境造成的损伤，从而保证正 常的生理活动。
第7页/共109页
植物的泌盐现象:A、五蕊怪柳（Tamarix pentandra）叶子的泌盐
现象；B、滨藜（Atriplex spongiosa）叶表面的泌盐腺体。
A
B
第8页/共109页
适应ad和a驯pta化tio都n是（指适植应物）获an得d了ac对cl某im一ati逆on境（的驯耐化性）。 ➢ Adaptation is permanent resistance to stress in
morphology and structure , physiology and biochemistry under long-term stress condition.
第14页/共109页
第15页/共109页
3 Effect of stress on plant physiological • 1m. Pelatnatbwoaltiesrmrelations: 多种非生物胁迫均对植物造成
水分胁迫。 • 2.photosynthesis：逆境下气孔关闭，光合作用下降，
高级植物生理逆境终稿
1. INTRODUCTION
➢ Stress in biology is any change in environmental conditions that might reduce or adversely change a plant’s growth, development, or productivity.
第6页/共109页
抗逆性（stress resistance）是指植物对逆境的抵抗或 耐受能力，简称抗性，包括御逆性和耐逆性。
御逆性（stress avoidance）：指植物对逆境具有一定 的防御能力，且在逆境条件下仍保持正常状态。如泌盐 植物通过盐腺把大量盐分排出体外；一些植物叶表面覆 盖茸毛、蜡质、强光下叶片卷缩等避免干旱的伤害。
These include modification of existing genes, as well as gain/loss of genes. 可遗传
a well-developed aerenchyma in hydrophytes; a pattern for stomata movement in CAM plan.
turgid wt 是组织被水充分饱和后的重量。
第31页/共109页
Water potential Ψw =Ψs +Ψp
第32页/共109页
向日葵
第33页/共109页
干旱胁迫下植物的生理变化
（1）水分重新分配：水势低的部位从水势高的部位夺水。 （2）光合作用下降: 生长受阻，气孔关闭，CO2供应不足；
➢ RWC = [(fresh wt. – dry wt.)/ (turgid wt. – dry wt.) X 100%
4. 水分饱和亏（water saturation deficit，WSD）：植物含水量
距离饱和相对含水量（100%）的差值，
WSD= 1 – RWC ； 实际：WSD = [(turgid wt – fresh wt.)/ (turgid wt. – dry wt.) X 100%
同化物供应减少。 • 3. respiration：不同逆境下呼吸速率的变化不同，呼吸
代谢途径也发生变化。 • 4. metabolism：分解大于合成； • 5. ROS
第16页/共109页
4. 非生物胁迫通常引起植物基因表达模式发生改变
➢ 生物可以接受和识别的环境信号；植物识别逆境信号后，该信号就在细 胞之间和整株植物中传递，逆境信号的传递通常会导致细胞水平上的基 因表达发生变化；它又接着影响到整株植物的代谢和发育。
65.8 82.1 69.3 80.6
Oat
10600
1720
924
7690
75.1
Barley
11400
2050
765
8590
75.4
Potato
94100
28300
17775
50900
54.1
Sugar beat
121000
42600
17100
61300
50.7
第4页/共109页
(Buchanan et al.,2000)
第21页/共109页
干旱是全世界所面临的一个严峻问题
• Arabidopsis
• Rice
第22页/共109页
第23页/共109页
旱灾后的水稻
第24页/共109页
2006年7月-8月重庆持续一个多月的高温干旱
第25页/共109页
第26页/共109页
第27页/共109页
干旱对植物伤害的形态表现
第17页/共109页
植物抗旱生理
第18页/共109页
旱害(drought injury)：当土壤可利用水分缺乏或大气相对 湿度过低时，植物耗水大于吸水，造成植物组织水分过度亏 缺，产生不同程度的伤害，这种现象叫旱害。
Drought types：
土壤干旱（Soil drought): no rain for long time and no-available water in the soil. –根系吸水不足
第1页/共109页
第2页/共109页
第3页/共109页
Average yields and record yields of eight major crops
Crop
Corn Wheat Soybean Sorghum
Record yield (kg/Ha) 19300 14500 7390
➢ A normal, recurring feature in most parts of the world ；
➢ 世界范围内农业水资源匮乏：干旱和半干旱地区的 面积占陆地总面积的1/3以上；
➢ 我国水资源匮乏：我国是个缺水的国家，干旱缺水 地区多打20个省市，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。
➢ Biotic stress(生物胁迫): Imposed by other organisms. ➢ Abiotic stress(非生物胁迫): Arising from an excess or
deficit in the physical or chemical environment, such as water logging, drought, high or low temperatures, excessive soil salinity, inadequate mineral nutrients in the soil, and too much o源自 too little light.
20100
Average yield (kg/Ha) 4600 1880 1610
2830
Average loses
(kg/Ha) Biotic
Abiotic
stresses 1952
stresses 12700
726
11900
666
5120
1051
16200
Abiotic loses/ record of yield
- Non-heritable physiological modifications made during the life of the individual plant
➢ 植物对某一逆境的驯化过程叫做抗性锻炼（hardening），
通过锻炼可以提高植物个体对某种逆境的抵抗能力。
第11页/共109页
干旱发生时，如果植物水分亏缺严重，则细胞失去紧张Loss of turgor ，叶片和茎的幼嫩部分下垂，即发生所谓萎蔫 （wilting）。 暂时萎蔫 (temporary wilting)：降低蒸腾即能消除水分亏缺 以恢复原状的萎蔫。-叶肉细胞临时水分失调 永久萎蔫(permanent wilting)：土壤中无可利用的水，降低 蒸腾不能消除水分亏缺以恢复原状的萎蔫。-永久萎蔫造成原
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第10页/共109页
➢ Acclimation – inducible responses that enable an organism to tolerate an unfavorable or lethal change in their environment. e.g., heat shock response. -An increase in the stress tolerance of an individual plant as a result of exposure to prior stress
第5页/共109页
• 植物自2身. 对A逆d境ap的t适a应b能ili力ty叫(适做植应物性的适)应性
. （adaptability），分为避逆性和抗逆性
避逆(stress escape): To prevent exposure to stress . 指由于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。如 Very short lifecycle in desert plants; Dormancy during the cool, hot, and drought conditions.