植物逆境生理(PPT)
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2.对细胞器的损伤 叶绿体、线粒体、液泡
3. 破坏正常代谢过程
• 光合作用下降 • 对呼吸作用的影响 • 酶活性变化 • 破坏正常的物质代谢
蛋白质分解，脯氨酸积累 破坏核酸代谢 • 激素的变化 • 水分重新分配
二、干旱胁迫的机理 1.机械损伤 细胞失水或再吸水时，原生质体与细
胞壁均会收缩或膨胀，但是它们的弹性不 同，因此二者收缩程度和膨胀程度不同。
御逆性（stress avoidance）指植物通 过特定的形态结构使其具有一定的防御 环境胁迫的能力，在逆境下各种生理过 程仍保持正常状态。
植物在经历了某种逆境后，对另一些 逆境的抵抗能力也会增强，这种现象 称为植物的交叉适应。
二、逆境胁迫对植物的影响 （一）植物在逆境下的形态结构变化
逆境下植物的形态有明显变化。
植物逆境生理
第一节 逆境的概念及植物对逆境的适应性
一、逆境与胁迫的概念 二、植物适应性的概念 三、逆境胁迫对植物的影响 四、植物响应逆境的生理机制
一、逆境和抗逆性
逆境或胁迫（stress）：对植物生存或生 长不利的各种环境因子的总称.
生物胁迫：病害、虫害、杂草等。
非生物胁迫： 物理逆境：干旱、热害、冷害、淹水、
7.植物体内的逆境信息传递机制 逆境信号 受体 第二信使 钙结合蛋白感受Ca2+浓度变化 磷酸化级联反应 激活转录因子 诱导逆境相应基因表达
逆境蛋白帮助植物适应 植物响应逆境胁 和抵御不良的外界环境 迫的分子基础
信号感受 胁迫信号
质膜
信号转导 中间产物
耐胁迫性状
转录调节因子
核
胁迫诱导基因 启动子
质膜透性增大 ，电解质和非电解质外渗， 膜脂组分改变，膜系统破坏，丧失对逆 境的适应能力。
(二)植物在逆境下的代谢特点
1.水分状况:
吸水量 ，蒸腾量 ，但蒸腾大于吸水， 植物萎蔫。
2.光合作用:
气孔关闭，叶绿体损伤，光合酶失活或 变性。
3.呼吸作用: ·下降：冻、热、盐、涝害 ·先上升再下降 ：冷、旱害 ·明显升高：病害、伤害
4.植物体内的物质代谢:
合成酶活性下降，水解酶活性增强， 淀粉、蛋白质等降解。
三、植物响应逆境的生理及分子机制
1.生长发育调节 2.植物激素调节 3.代谢调节 4.渗透调节 5.膜保护物质与活性氧平衡 6.逆境蛋白 7.植物体内的逆境信息传递机制
2.植物激素在抗逆中的作用 ABA——胁迫激素，增强抗性 •促进气孔关闭，蒸腾减弱，减少水分丧失 •增强根的透性，提高水的输导性。
活性氧清除系统 •保护酶
超氧化物歧化酶(SOD) 过氧化物酶（POD） 过氧化氢酶（CAT） 谷胱甘肽过氧化物酶 （GPX ） 谷胱甘肽还原酶（GR）等
•抗氧化剂 VC、VE、还原型谷胱甘肽（GSH）、类
胡萝卜素、苯甲酸钠等。
6.逆境蛋白
由逆境诱导产生的或含量增加的蛋白质统称 为逆境蛋白。
如：热激蛋白 冷诱导蛋白 水分胁迫蛋白 病程相关蛋白
(四) 渗透调节
渗透胁迫 环境与植物之间由于渗透 势的不平衡而形成对植物的胁迫。
渗透调节：植物通过调节细胞内渗透势 来维持压力势的作用称为渗透调节。
渗透调节物质
外界进入的无机离子：如K+、Cl- 等，是液泡的重
要渗透调节物质。
细胞内合成的有机物：
多元醇和偶极含氮化合物 如：可溶性糖 脯氨酸 甜菜碱等
团扇提灯苔叶细胞脱水时的细胞变形状态
2.膜透性改变 膜脂分子排列紊乱，膜出现空隙
膜内脂类分子排列
3.蛋白质凝聚假说
细胞过度失水时，蛋白质的活性表面相 互靠近，使得分子间的-SH相互接触，导 致氧化脱氢形成-S-S-键，此键键能高，牢 固。再度吸水时，蛋白质空间构象变化， 使其变性凝聚，从而导致细胞死亡。
蛋白
胁迫信号激活响应胁迫基因表达的过程示意图
第二节 植物的抗旱性
一、干旱对植物的影响 二、植物抗旱机理 三、提高响应水分胁迫的信号转导 四、提高作物抗旱性的途径
一、干旱对植物的影响
旱害: 土壤水分缺乏或大气相对湿度过
低对植物造成的危害。
抗旱性：植物抵抗干旱的能力。在干旱
条件下，植物不但能够生存，而且能维 持正常的或接近正常的代谢水平，维持 基本正常的生长发育进程。
（一）干旱的类型
• 大气干旱 • 土壤干旱 • 生理干旱
（二）干旱对植物的伤害
萎蔫：植物失水超过了 根系吸水，随着细胞水 势和膨压降低、植物体 内的水分平衡遭到破坏， 出现了叶片和茎的幼嫩 部分下垂的现象。
大豆对水分亏缺的反应
Байду номын сангаас
干旱对植物的伤害表现在：
1.膜及膜系统受损伤 膜的选择透性丧失，透性增加。
有机渗透调节物的特征：
• 分子量小 • 易溶于水 • 合成迅速 • 不易透过细胞膜 • 生理pH范围内不带静电荷 • 引起酶结构变化的作用极小
脯氨酸和甜菜碱是理想的有机渗透调节物质。
脯氨酸在抗逆中的作用：
• 作为渗透物质，维持渗透平衡。 • 增强蛋白质的水合作用和可溶性，减
少蛋白质的沉淀，保护蛋白质结构 和功能的稳定。
(五) 膜保护物质与活性氧平衡
自由基：具不成对电子的原子、
分子或离子。
活性氧：化学性质活泼，氧化能力很强的
含氧物质的总称。
如：超氧阴离子自由基（O2-·）、羟 基
自由基（·OH）、过氧化氢 （H2O2）、过氧化物自由基 （ROO·）、单线态氧（1O2）等
特点： 活跃强氧化性 不稳定，瞬时存在 能持续进行连锁反应
乙烯 • 促进衰老、脱落，减少蒸腾面积，利
于保持水分。 • 提高相关酶的活性，影响呼吸。
(三)代谢调节 C3途径→C4或CAM
•冰叶日中花，Mesembryanthemum crystallinum 在盐诱导的由C3代谢向CAM代谢转变过程中PEP羧化 酶含量的增加。盐胁迫是在灌溉水中加入500mM NaCl诱导的。通过抗体与染色剂的方法在凝胶中揭示 了PEP羧化酶。
辐射等。 化学逆境：低pH、高pH、盐害、空
气污染等。
逆境的种类
植物的抗逆性：植物对逆境的适应性反应。 植物对逆境逐步适应的过程叫锻炼或驯化。
避逆性（stress escape）是指植物通过 对生育期的调整来避开逆境，在相对适 宜的环境中完成其生活史。
碱蓬
瓦松
耐逆性（stress tolerance）是指植物处 于逆境时，通过自身的生理生化变化来阻 止、降低或修复由逆境造成的损伤，使其 仍保持正常的生理活动。
3. 破坏正常代谢过程
• 光合作用下降 • 对呼吸作用的影响 • 酶活性变化 • 破坏正常的物质代谢
蛋白质分解，脯氨酸积累 破坏核酸代谢 • 激素的变化 • 水分重新分配
二、干旱胁迫的机理 1.机械损伤 细胞失水或再吸水时，原生质体与细
胞壁均会收缩或膨胀，但是它们的弹性不 同，因此二者收缩程度和膨胀程度不同。
御逆性（stress avoidance）指植物通 过特定的形态结构使其具有一定的防御 环境胁迫的能力，在逆境下各种生理过 程仍保持正常状态。
植物在经历了某种逆境后，对另一些 逆境的抵抗能力也会增强，这种现象 称为植物的交叉适应。
二、逆境胁迫对植物的影响 （一）植物在逆境下的形态结构变化
逆境下植物的形态有明显变化。
植物逆境生理
第一节 逆境的概念及植物对逆境的适应性
一、逆境与胁迫的概念 二、植物适应性的概念 三、逆境胁迫对植物的影响 四、植物响应逆境的生理机制
一、逆境和抗逆性
逆境或胁迫（stress）：对植物生存或生 长不利的各种环境因子的总称.
生物胁迫：病害、虫害、杂草等。
非生物胁迫： 物理逆境：干旱、热害、冷害、淹水、
7.植物体内的逆境信息传递机制 逆境信号 受体 第二信使 钙结合蛋白感受Ca2+浓度变化 磷酸化级联反应 激活转录因子 诱导逆境相应基因表达
逆境蛋白帮助植物适应 植物响应逆境胁 和抵御不良的外界环境 迫的分子基础
信号感受 胁迫信号
质膜
信号转导 中间产物
耐胁迫性状
转录调节因子
核
胁迫诱导基因 启动子
质膜透性增大 ，电解质和非电解质外渗， 膜脂组分改变，膜系统破坏，丧失对逆 境的适应能力。
(二)植物在逆境下的代谢特点
1.水分状况:
吸水量 ，蒸腾量 ，但蒸腾大于吸水， 植物萎蔫。
2.光合作用:
气孔关闭，叶绿体损伤，光合酶失活或 变性。
3.呼吸作用: ·下降：冻、热、盐、涝害 ·先上升再下降 ：冷、旱害 ·明显升高：病害、伤害
4.植物体内的物质代谢:
合成酶活性下降，水解酶活性增强， 淀粉、蛋白质等降解。
三、植物响应逆境的生理及分子机制
1.生长发育调节 2.植物激素调节 3.代谢调节 4.渗透调节 5.膜保护物质与活性氧平衡 6.逆境蛋白 7.植物体内的逆境信息传递机制
2.植物激素在抗逆中的作用 ABA——胁迫激素，增强抗性 •促进气孔关闭，蒸腾减弱，减少水分丧失 •增强根的透性，提高水的输导性。
活性氧清除系统 •保护酶
超氧化物歧化酶(SOD) 过氧化物酶（POD） 过氧化氢酶（CAT） 谷胱甘肽过氧化物酶 （GPX ） 谷胱甘肽还原酶（GR）等
•抗氧化剂 VC、VE、还原型谷胱甘肽（GSH）、类
胡萝卜素、苯甲酸钠等。
6.逆境蛋白
由逆境诱导产生的或含量增加的蛋白质统称 为逆境蛋白。
如：热激蛋白 冷诱导蛋白 水分胁迫蛋白 病程相关蛋白
(四) 渗透调节
渗透胁迫 环境与植物之间由于渗透 势的不平衡而形成对植物的胁迫。
渗透调节：植物通过调节细胞内渗透势 来维持压力势的作用称为渗透调节。
渗透调节物质
外界进入的无机离子：如K+、Cl- 等，是液泡的重
要渗透调节物质。
细胞内合成的有机物：
多元醇和偶极含氮化合物 如：可溶性糖 脯氨酸 甜菜碱等
团扇提灯苔叶细胞脱水时的细胞变形状态
2.膜透性改变 膜脂分子排列紊乱，膜出现空隙
膜内脂类分子排列
3.蛋白质凝聚假说
细胞过度失水时，蛋白质的活性表面相 互靠近，使得分子间的-SH相互接触，导 致氧化脱氢形成-S-S-键，此键键能高，牢 固。再度吸水时，蛋白质空间构象变化， 使其变性凝聚，从而导致细胞死亡。
蛋白
胁迫信号激活响应胁迫基因表达的过程示意图
第二节 植物的抗旱性
一、干旱对植物的影响 二、植物抗旱机理 三、提高响应水分胁迫的信号转导 四、提高作物抗旱性的途径
一、干旱对植物的影响
旱害: 土壤水分缺乏或大气相对湿度过
低对植物造成的危害。
抗旱性：植物抵抗干旱的能力。在干旱
条件下，植物不但能够生存，而且能维 持正常的或接近正常的代谢水平，维持 基本正常的生长发育进程。
（一）干旱的类型
• 大气干旱 • 土壤干旱 • 生理干旱
（二）干旱对植物的伤害
萎蔫：植物失水超过了 根系吸水，随着细胞水 势和膨压降低、植物体 内的水分平衡遭到破坏， 出现了叶片和茎的幼嫩 部分下垂的现象。
大豆对水分亏缺的反应
Байду номын сангаас
干旱对植物的伤害表现在：
1.膜及膜系统受损伤 膜的选择透性丧失，透性增加。
有机渗透调节物的特征：
• 分子量小 • 易溶于水 • 合成迅速 • 不易透过细胞膜 • 生理pH范围内不带静电荷 • 引起酶结构变化的作用极小
脯氨酸和甜菜碱是理想的有机渗透调节物质。
脯氨酸在抗逆中的作用：
• 作为渗透物质，维持渗透平衡。 • 增强蛋白质的水合作用和可溶性，减
少蛋白质的沉淀，保护蛋白质结构 和功能的稳定。
(五) 膜保护物质与活性氧平衡
自由基：具不成对电子的原子、
分子或离子。
活性氧：化学性质活泼，氧化能力很强的
含氧物质的总称。
如：超氧阴离子自由基（O2-·）、羟 基
自由基（·OH）、过氧化氢 （H2O2）、过氧化物自由基 （ROO·）、单线态氧（1O2）等
特点： 活跃强氧化性 不稳定，瞬时存在 能持续进行连锁反应
乙烯 • 促进衰老、脱落，减少蒸腾面积，利
于保持水分。 • 提高相关酶的活性，影响呼吸。
(三)代谢调节 C3途径→C4或CAM
•冰叶日中花，Mesembryanthemum crystallinum 在盐诱导的由C3代谢向CAM代谢转变过程中PEP羧化 酶含量的增加。盐胁迫是在灌溉水中加入500mM NaCl诱导的。通过抗体与染色剂的方法在凝胶中揭示 了PEP羧化酶。
辐射等。 化学逆境：低pH、高pH、盐害、空
气污染等。
逆境的种类
植物的抗逆性：植物对逆境的适应性反应。 植物对逆境逐步适应的过程叫锻炼或驯化。
避逆性（stress escape）是指植物通过 对生育期的调整来避开逆境，在相对适 宜的环境中完成其生活史。
碱蓬
瓦松
耐逆性（stress tolerance）是指植物处 于逆境时，通过自身的生理生化变化来阻 止、降低或修复由逆境造成的损伤，使其 仍保持正常的生理活动。