第11章 植物的逆境生理
植物生理学 11逆境生理
图1 硫氢基假说
未结冰
SH SH
SH
SH
解冻
结冰
S S S S
S S
S S
（3）硫氢基假说 Levitt（1962）提出：原生质在冰冻脱水时，随着原生质收缩，蛋白质分 子逐渐相互接近；当接近到一定程度时蛋白质分子中相邻的硫氢基（ -SH） 氧化形成二硫键（-S-S） 。解冻时蛋白质再度吸水膨胀，肽链松散，氢键断 裂，二硫键（-S-S）还保存，使肽链的空间位置发生变化和蛋白质的天然结 构破坏，导致细胞伤害和死亡。
• 3、渗透调节与抗逆性 • 多种逆境都会对植物产生水分胁迫。水分胁迫时植物体内积累各种有机和 无机物质，提高细胞液浓度，降低其渗透势，保持一定的压力势，这样植物 就可保持其体内水分，适应水分胁迫环境，这种现象称为渗透调节 （osmotic adjustment）。 • 渗透调节物质的种类很多，大致可分为两大类。一类是由外界进入细胞 的无机离子，一类是在细胞内合成的有机物质, 有如下共同特点：分子量小、 容易溶解；有机调节物在生理pH范围内不带静电荷；能被细胞膜保持住； 引起酶结构变化的作用极小；在酶结构稍有变化时，能使酶构象稳定，而不 至溶解；生成迅速，并能累积到足以引起调节渗透势的量。 (1)无机离子。 (2)脯氨酸。脯氨酸（proline）是最重要和有效的渗透调节物质。脯氨酸 在抗逆中的作用有两点：一是作为渗透调节物质，保持原生质与环境的渗透 平衡；二是保持膜结构的完整性。脯氨酸与蛋白质相互作用能增加蛋白质的 可溶性和减少可溶性蛋白的沉淀，增强蛋白质的水合作用。 (3)甜菜碱。多种植物在逆境下都有甜菜碱（betaines）的积累。在水分亏 缺时，甜菜碱积累比脯氨酸慢，解除水分胁迫时，甜菜碱的降解也比脯氨酸 慢。甜菜碱也是细胞质渗透物质， • (4)可溶性糖。可溶性糖是另一类渗透调节物质，包括蔗糖、葡萄糖、果糖、 半乳糖等。可溶性糖的积累主要是由于淀粉等大分子碳水化合物的分解。
植物逆境生理
植物逆境生理逆境是指植物在生长和发育过程中受到的各种不利因素的影响。
这些不利因素包括高温、低温、干旱、盐碱、重金属等。
植物面对逆境环境时，会出现一系列生理反应，以适应和应对逆境环境的挑战。
在逆境适应过程中，植物会通过调节相关基因的表达和激素信号传导，调整生长发育和代谢通路，以提高抗逆能力。
一、高温逆境生理高温是常见的逆境因素之一，对植物的生理活动和生长发育造成直接影响。
在高温条件下，植物会产生一系列热休克蛋白（heat shock protein, HSP），这些蛋白能够稳定其它蛋白的结构，提高蛋白的抗热性。
此外，植物还会通过增加膜脂的不饱和度、调节保护酶的活性等途径，保护细胞膜的完整性和功能。
二、低温逆境生理低温对植物的生理活动同样产生不利影响。
在低温环境下，植物会通过调节细胞膜的不饱和度、增加抗氧化酶的活性等方式，来维护细胞膜的稳定性并减轻低温对植物的伤害。
此外，低温还会诱导植物产生一些抗冷蛋白，如抗冻蛋白（antifreeze protein）、渗透保护蛋白（osmoprotectant protein）等，这些蛋白可以减少细胞受冻害的程度。
三、干旱逆境生理干旱是植物常见的逆境因素之一，对植物的生长发育和生理代谢造成严重影响。
植物在面临干旱时，会通过减少蒸腾、增加根系吸收水分的能力等途径来降低水分流失。
同时，植物还会积累一些可溶性糖类和脯氨酸等物质，以维持细胞膜的稳定性和细胞内外水分的均衡。
此外，植物还会合成一些蛋白激酶、脱水酶等蛋白，调节细胞的脱水保护响应。
四、盐碱逆境生理盐碱是植物生长的重要限制因素，对植物的生理代谢和生长发育造成严重影响。
植物在盐碱逆境下，会通过调节离子平衡和维持细胞渗透压来应对。
植物会调节离子的吸收和排泄，同时还会积累一些有机溶质来维持细胞内外的水分平衡。
此外，植物还通过转录因子的调控，逐渐形成一套适应盐碱逆境的基因调控网络。
五、重金属逆境生理重金属是一类常见的污染物，会对植物的生长发育产生有害影响。
植物生理学 植物的逆境生理
第三节、抗冻性
冰 点 以 下 低 温 对 植 物 的 危 害 叫 做 冻 害 (freezing injury) 。植物对冰点以下低温的适应能力叫抗冻 性(freezing resistance)。
冻害发生的温度限度，可因植物种类、生育时期、 生理状态、组织器官及其经受低温的时间长短而 有很大差异。 白桦、网脉柳可以经受-45℃的严冬而不死； 种子的抗冻性很强，在短时期内可经受 -100℃以 下冷冻而仍保持其发芽能力；
一、植物对冻害的适应
（1）含水量下降：自由水 ，束缚水相对增多； （2）呼吸减弱：消耗糖分减少，有利于糖的积累 （3）保护性物质增多：如糖、脯氨酸、甜菜碱积累。 （4）内源激素变化：ABA ，GA、IAA 在形态上也发生相应的变化，如形成种子、休眠芽、 地下根茎等，进入休眠状态。
二、冻害机制 冻害主要是冰晶的伤害。 植物组织结冰可分为两种方式：胞外结冰与 胞内结冰。 胞外结冰又叫胞间结冰，是指在温度下降时， 细胞间隙和细胞壁附近的水分结成冰。随之 而来的是细胞间隙的蒸汽压降低，周围细胞 的水分便向胞间隙方向移动，扩大了冰晶的 体积。 胞内结冰是指温度迅速下降，除了胞间结冰外， 细胞内的水分也冻结。
膜相变引起膜结合酶失活构成膜的类脂由液相转变为固相流动镶嵌模型破坏类脂固化而引起膜结合酶解离或者使酶亚基分解因而膜相变温度随不饱和脂肪酸含量增加而降低二活性氧平衡活性氧超氧物阴离子自由基羟自由基过氧化氢单线态氧当植物受到胁迫时活性氧累积过多活性氧伤害细胞的机理在于活性氧导致膜脂过氧化sod和其它保护酶活性下降同时还产生较多的膜脂过氧化产物膜的完整性被破坏
三、植物对逆境的适应 （一）胁迫蛋白 逆境能诱导形成新的蛋白质 (或酶)，这些蛋白质统称 为胁迫蛋白(stress protein)。
《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。
《植物的逆境生理》课件
植物一直以来都是人们生活中的重要组成部分，但在不利环境下，它们也需 要应对逆境的挑战。本课程将会集中介绍植物的逆境生理，展示它们是如何 在这样的环境下生存的。
引言
什么是逆境生理？
逆境生理是指植物在受到各种逆境因素的影响下，为了维护自身的生长发育和存活能力，响 应逆境形成的一系列机理和适应措施。
致谢
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参考文献
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为什么需要了解植物的逆境生理？
了解植物的逆境生理，可以帮助我们更好地保护和管理我们的生态环境，提高植物的生产力， 甚至探索更多关于地球的奥秘。
逆境因素
极端温度
高温、低温等极端温度使得植物体内酶和代谢活性 降低，增加细胞膜的渗透压。
干旱
干旱环境下，植物会面临水分不足的问题，从而导 致叶片失水，叶下降及蒸腾作用受到抑制。
பைடு நூலகம்
研究逆境生理的方法
常用的研究方法
包括遗传育种、生理生化、生态环境、分子生物学等方面。
每种方法的优点和缺点是什么？
选择合理的研究方法，可以有效地揭示植物逆境生理的本质，更好地指导实际应用。
逆境生理在生产中的应用
提高农业生产
利用植物的逆境环境适应机制，不仅可以提高作物 的耐旱、耐盐、耐寒能力，还可以改善农业生产环 境。
城市绿化、土地治理等领域
逆境生理的知识在城市绿化、土地治理等领域的应 用也可以发挥重要作用。
总结
1
逆境生理的核心内容和意义
研究逆境生理，有利于揭示生物适应性、提高农业生产力、改善人类生存环境等 方面，具有重要的科学意义。
第十一章植物的抗逆生理
第十一章植物的抗逆生理学习指南名词解释1．逆境：亦称为环境胁迫，对植物生存生长不利的各种环境因素的总称。
根据不同的分类方法可分为生物逆境和理化逆境，或自然逆境和污染逆境等。
2．植物抗逆性：植物对逆境的忍耐和抵抗能力，简称抗性。
植物抗性可分为避逆性、御逆性和耐逆性三种方式。
避逆性指植物通过对生育周期的调整来避开逆境的影响，在相对适宜的环境中完成其生活史。
御逆性指植物通过形态结构和某些生理上的变化，营造了适宜逆境的生存条件，可不受或少受逆境的影响。
耐逆性指植物组织虽然经受逆境的影响，但可通过代谢反应阻止、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的抗性方式。
3．逆境逃避：指植物通过各种方式避开逆境的影响，为避逆性和御逆性总称为逆境逃避。
由于选种方式是避开逆境的影响，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。
在这种抗性方式下，不利因素并未进入组织，植物通常无需直接产生相应的反应。
4．逆境忍耐：耐逆性又被称为逆境忍耐，植物虽经受逆境影响，但它通过代谢反应阻止、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的抗性方式。
当然如果超过可忍范围，超出植物自身修复能力，损伤将变成不可逆的，植物将受害甚至死亡。
5．胁变：植物体受到胁迫后产生的相应变化，这种变化可表现在形态上和生理生化变化两个方面。
据胁变的程度大小可分为弹性胁变和塑性胁变，前者指解除胁迫后又能复原，而后者则不能。
6．渗透调节：通过主动增加溶质，提高细胞液浓度、降低渗透势，以有效地增强吸水和保水能力，这种调节作用称为渗透调节。
7．脯氨酸：植物体内一种氨基酸，是十分有效的细胞质渗透调节物质。
几乎所有的逆境都会造成植物体内脯氨酸的累积，尤其干旱胁迫时。
脯氨酸在抗逆中能起到保持原生质与环境的渗透平衡，以防止水分散失；还能增强蛋白质的水合作用，从而保持膜结构的完整性。
8．甜菜碱：一类季铵化合物，化学名称为N-甲基代氨基酸，通式为R4·N·X。
植物逆境生理
1.4.2 逆境蛋白与抗逆性
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逆境蛋白。
A、热激蛋白 heat shock protein ，HSP
• 非酶促系统
Asb（抗坏血酸） GSH（还原型谷胱甘肽） VE Car（类胡萝卜素）
植物生长状况影响植物的抗逆性
• 逆境来临前，生长慢、代谢弱的（e.g. 处于 休眠状态的种子或芽）>生长快、代谢旺盛 的
• 植物体内束缚水/自由水比值大的组织或器 官，抗逆性强
• 生产上适时施用CCC、PP333等抗赤霉素类 生长抑制物质，蹲苗、壮苗，目的是提高 抗逆能力
1.4.4 ABA与抗逆性
• 交叉适应：植物在适应了一种胁迫环境后， 增强了对另一种胁迫因子的抗性现象。 各种胁迫对植物的影响相互关联；植物对 各种胁迫的适应性也相互联系。
交叉适应现象反映了植物对各种胁迫的适 应性有着共同的生理基础、相同的机理。
交叉适应性的作用物质可能是ABA。
ABA是植物适应各种胁迫条件的重要调节物质： 各种胁迫调节均诱导内源ABA水平升高； 外源ABA处理，可以提高植物对各种胁迫的抗性。
H2O2 ROO . (脂类过氧化物) 1O2 (单线态氧)
自由基: 游离存在的带有不成对电子的 分子、原子或离子。
• 正常情况下，生物体内自由基的产生和清除处 于动态平衡的状态，这种状态下的自由基没有
伤害作用。
• 逆境胁迫→氧代谢失调→产生的活性氧>清除
的活性氧→生物体内大量积累活性氧 →
《植物生理学》第十一章 逆境生理ppt课件
诱导合成的蛋白质。
8
HSP在抗热性中的作用 ：
（1） 维持变性蛋白的可溶状态或使其恢复原 有的空间构象和生物活性。
（2） 与一些酶结合成复合体，使酶的热失活温 度明显提高。
植物对热激反应非常迅速，热激处理 3~5min就发现HSPmRNA含量增加，20min可 检测到新合成的HSP。
逆境的种类
ห้องสมุดไป่ตู้
生物因素：病虫害、杂草等
理化因素：温度、水分、辐射、 化学因素、天气等
3
抗性分为三种：
避逆性 • 御逆性
逆境逃避
• 耐逆性 —— 逆境忍耐
避逆性：指植物通过对生育周期的调整来避开逆境 的干扰，在相对适宜的环境中完成其生活史。
御逆性：指植物处于逆境时，其生理过程不受或少受逆 境的影响，仍能保持正常的生理活性。
21
ABA在交叉适应中的作用 交叉适应：植物经历了某种逆境后，能提高 对另一些逆境的抵抗能力，这种对不良环境间 的相互适应作用称为~。 交叉适应的作用物质：ABA
12
（三）活性氧与抗逆性 1、活性氧：指性质极为活泼、氧化能力很强的
含氧物的总称。 如超氧阴离子自由基（O2·）、羟基自由基
（·OH）、过氧化氢（H2O2）、脂过氧化物（ROO·） 和单线态（1O2）。
13
2、活性氧对植物的伤害: （1）细胞结构和功能受损 如线粒体破坏、氧化磷酸化解偶联、 Cyt 氧化酶活性下降等。 （2）诱发膜脂过氧化作用 膜脂过氧化：生物膜中不饱和脂肪酸在自 由基诱发下发生的过氧化反应。 （3）损伤生物大分子 破坏核酸、蛋白质等生物大分子，并能使 多种酶失活。
植物的逆境生理第11章
•
冷激蛋白的功能：减少细胞失水和防
止细胞脱水的作用，有助于提高植物对冰
冻逆境的抗性。
• 渗透蛋白(salt -stress protein)是指 细 胞在盐或干旱胁迫进行逐级渗透调整过程 中，一些蛋白质合成或积累。
• 病原相关蛋白(pathogenesis-related proteins,PRs) 也称病程相关蛋白，这是植 物被病原菌感染后形成的与抗病性有关的 一类蛋白。
干旱
冰冻→胞间结冰 盐渍→土壤水势下降
水分胁迫 膜损伤
高温→蒸腾强烈
• 2. 光合作用下降 • 各种逆境条件都可导致光合作用降低。
光合降低的原因有：
气孔关闭
光合酶活性下降 CO2供应减少 细胞膜结构破坏
•
3. 呼吸作用的变化
•
① 呼吸速率降低（冻害、热害）
•
② 先升后降（冷害、旱害）
•
正常条件下，生物膜的膜脂呈液晶
态，当温度下降到一定程度时，膜脂变为
凝胶相。膜脂相变会导致原生质流动停止，
透性加大。
• 膜脂中脂肪酸碳链越长，脂膜相变温度 越高，碳链长度相同时不饱和脂肪酸越多， 脂膜相变温度越低。膜脂不饱和脂肪酸越 多，脂膜相变温度越低，抗冷性越强。
• 膜脂中的磷脂和抗冻性有密切关系。膜 脂中的磷脂含量显著增加，抗冻力增强。
• (2) 根系吸收能力下降：冷害危害后，吸 水能力和蒸腾速率都明显下降，其中根系 吸水能力下降幅度更显著，结果使植物体 内矿物质元素的吸收与分配受到限制，同 时失水大于吸水，水分平衡遭到破坏，导 致植株萎焉、干枯。
(3) 光合作用减弱：低温危害后，蛋白质合 成小于降解，叶绿体分解加速，叶绿素含 量下降，酶活性受到影响，光合速率明显 降低
第十一章植物的抗逆生理
第十一章植物的抗逆生理学习指南名词解释1．逆境：亦称为环境胁迫，对植物生存生长不利的各种环境因素的总称。
根据不同的分类方法可分为生物逆境和理化逆境，或自然逆境和污染逆境等。
2．植物抗逆性：植物对逆境的忍耐和抵抗能力，简称抗性。
植物抗性可分为避逆性、御逆性和耐逆性三种方式。
避逆性指植物通过对生育周期的调整来避开逆境的影响，在相对适宜的环境中完成其生活史。
御逆性指植物通过形态结构和某些生理上的变化，营造了适宜逆境的生存条件，可不受或少受逆境的影响。
耐逆性指植物组织虽然经受逆境的影响，但可通过代谢反应阻止、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的抗性方式。
3．逆境逃避：指植物通过各种方式避开逆境的影响，为避逆性和御逆性总称为逆境逃避。
由于选种方式是避开逆境的影响，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。
在这种抗性方式下，不利因素并未进入组织，植物通常无需直接产生相应的反应。
4．逆境忍耐：耐逆性又被称为逆境忍耐，植物虽经受逆境影响，但它通过代谢反应阻止、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的抗性方式。
当然如果超过可忍范围，超出植物自身修复能力，损伤将变成不可逆的，植物将受害甚至死亡。
5．胁变：植物体受到胁迫后产生的相应变化，这种变化可表现在形态上和生理生化变化两个方面。
据胁变的程度大小可分为弹性胁变和塑性胁变，前者指解除胁迫后又能复原，而后者则不能。
6．渗透调节：通过主动增加溶质，提高细胞液浓度、降低渗透势，以有效地增强吸水和保水能力，这种调节作用称为渗透调节。
7．脯氨酸：植物体内一种氨基酸，是十分有效的细胞质渗透调节物质。
几乎所有的逆境都会造成植物体内脯氨酸的累积，尤其干旱胁迫时。
脯氨酸在抗逆中能起到保持原生质与环境的渗透平衡，以防止水分散失；还能增强蛋白质的水合作用，从而保持膜结构的完整性。
8．甜菜碱：一类季铵化合物，化学名称为N-甲基代氨基酸，通式为R4·N·X。
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★
CK
40℃诱导后 ℃ 生长在45 生长在 ℃条件下
未进行高温诱导 直接生长在高温下
★
大豆幼苗耐热性诱导实验
二 植物在逆境下的形态与代谢变化
（一）形态结构变化
• 干旱 叶片和嫩茎萎蔫，气孔开度减小甚至关闭 干旱---叶片和嫩茎萎蔫 气孔开度减小甚至关闭; 叶片和嫩茎萎蔫， • 淹水 叶片黄化，枯干 根系褐变，腐烂 淹水---叶片黄化 枯干;根系褐变 叶片黄化， 根系褐变， • 高温---叶片变褐，出现死斑，树皮开裂 高温---叶片变褐 出现死斑， 叶片变褐， • 病原菌侵染---叶片出现病斑 病原菌侵染 叶片出现病斑
•
•
植物生长调节剂（ 化学诱导 植物生长调节剂（CTK、ABA等） 、 等 调节N、 、 的比例 增加P、 肥比例 的比例， 合理施肥 调节 、P、K的比例，增加 、K肥比例
二、冻害与植物抗冻性
冻害对植物的危害主要是由于组织或细胞结冰 引起的伤害。 引起的伤害。
胞间结冰
温度缓慢下降时细 胞间隙和细胞壁附 近的水分结冰。 近的水分结冰。
土壤溶液浓度过高或积累有毒物质， 土壤溶液浓度过高或积累有毒物质，而难以 吸收土壤中的水分。
二. 旱害的机理 1.机械损伤假说 机械损伤假说 2.SH基假说 基假说 3.膜伤害假说 膜伤害假说 4.自由基假说 自由基假说
三、植物对干旱的适应方式
整个生长发育过程不与干旱逆境相遇， 整个生长发育过程不与干旱逆境相遇，ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 避干旱的危害的植物类型。如沙漠中的短 避干旱的危害的植物类型。 命植物。 命植物。 有一系列防止水分散失的结构和代谢功能， 有一系列防止水分散失的结构和代谢功能， 或具有发大的根系来维持正常的吸水的植物 类型。 景天科植物仙人掌等。 类型。如景天科植物仙人掌等。
伤害症状：树干干燥、裂开；叶片出现死斑等。 伤害症状：树干干燥、裂开；叶片出现死斑等。 直接伤害（蛋白质变性，膜脂液化） 间接危害 ( 代谢性饥饿、有毒物质积累、蛋白质破坏）
二. 提高植物抗热性的途径
1）高温锻炼 2）改善栽培措施 3）化学制剂处理 ） ） ）
第四节 旱害与植物的抗旱性
一. 旱害及其类型 旱害指土壤水份缺乏或大气相对湿度过低对植 1. 旱害
合成酶活性下降，水解酶活性增强， 淀粉、蛋白质等降解。 合成＜分解 合成＜
三 植物对逆境的生理适应
膜脂不饱和脂肪酸越多，抗性越强； 膜脂不饱和脂肪酸越多，抗性越强； 膜蛋白损伤（巯基假说） 膜蛋白损伤（巯基假说）
逆境环境条件下诱导新形成的蛋白质。（逆境蛋 逆境环境条件下诱导新形成的蛋白质。（逆境蛋 。（ 热激蛋白、低温诱导蛋白、渗调蛋白、 白）如：热激蛋白、低温诱导蛋白、渗调蛋白、 病原相关蛋白等。 病原相关蛋白等。
第五节 涝害与植物抗涝性
• 水分过多对植物的危害称为涝害 涝害。植物对积水或 涝害 土壤中过湿的适应力称植物的抗涝性 抗涝性。 抗涝性
• 一．涝害对植物的伤害
（一）对植物形态和生长的伤害 （二）乙烯增加 （三）代谢紊乱
• 二．植物对涝害的适应
植物抗涝性的强弱决定于对缺氧的适应能力。 1）发达的通气系统 2）提高抗缺氧能力
会 。 ，结 。
冷害 生 ， 物 ，
（一）冷害引起的生理生化变化
• • • • 1. 细胞膜系统受损：膜透性加大 细胞膜系统受损： 2. 根系吸收能力下降 3. 光合作用减弱：叶绿素分解大于合成；暗反应受影响 光合作用减弱：叶绿素分解大于合成； 4. 呼吸代谢失调：大起大落。先期升高保护，然后降低 呼吸代谢失调：大起大落。先期升高保护，
水生植物抗涝的机理：发达的胞间隙； 水生植物抗涝的机理：发达的胞间隙； 柳树的耐涝的机理：利用 作为O2供体 柳树的耐涝的机理：利用NO3-作为 供体。 作为 供体。
Thank You!
胞内结冰
温度迅速下降， 温度迅速下降，除 了胞间结冰外， 了胞间结冰外，细 胞内的水分也冻结。 胞内的水分也冻结
（一）植物对冻害的适应性
抗冻锻炼是植物提高抗冻性的主要途径。 冬季低温来临前，植物在生理生化方面对低温的 适应性变化 ：
1. 细胞含水量下降，束缚水增加，自由水下降； 2. 积累同化物质，可溶性糖含量增加； 3. 激素变化，ABA增加，IAA、GA等减少； 4. 保护物质增多：不饱和脂肪酸、可溶性糖、可溶性蛋白质 5. 呼吸减弱； 6. 生长停止，进入休眠。 ？路灯下的植株抗寒性差
• 寒害：温度低于最低温度产生的伤害，包 寒害：温度低于最低温度产生的伤害， 括冷害和冻害。 括冷害和冻害。 • 零上低温对植物的危害称为冷害，植物对 零上低温对植物的危害称为冷害 对植物的危害称为冷害， 零上低温的适应能力叫做抗冷性。 零上低温的适应能力叫做抗冷性。 • 零下低温对植物的危害称为冻害，植物对 零下低温对植物的危害称为冻害 对植物的危害称为冻害， 0℃以下低温的适应能力叫抗冻性。 0℃以下低温的适应能力叫抗冻性。 以下低温的适应能力叫抗冻性
2.逆境生理 植物在逆境下的生理反应。 逆境生理： 逆境生理 3.植物适应性 植物自身对逆境的适应能力。 植物适应性： 植物适应性
避逆性： 避逆性：指植物整个
生长发育过程不与逆境 相遇，而是在逆境到来 之前已完成其生活史， 如沙漠中短命植物只在 雨季生长。
抗逆性： 抗逆性：指植物对
逆境的抵抗能力或耐 受能力，简称抗性， 包括御逆性和耐逆性。
• 2）生理特征
保水能力强； 原生质具较高的亲水性、黏弹性； 合成反应仍占优势； 干旱时根系迅速合成ABA并运输到叶片使气孔关 闭，复水后ABA迅速恢复到正常水平。
• 四.提高植物抗旱性的途径
选育抗旱品种是提高作物抗旱性最根本的途径， 选育抗旱品种是提高作物抗旱性最根本的途径， 是提高作物抗旱性最根本的途径 此外，也可以通过以下措施来提高植物的抗旱性。 此外，也可以通过以下措施来提高植物的抗旱性。
(二) 代谢变化
1.水分代谢 水分代谢: 水分代谢 吸水量 ↓，蒸腾量↓ ，但蒸腾大于吸水，植物萎蔫。 2.光合作用 光合作用: 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 呼吸作用: 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. 物质代谢: 物质代谢:
• •
1.抗旱锻炼：例如种子吸涨，风干反复三次后 1.抗旱锻炼 例如种子吸涨， 抗旱锻炼：
播种。蹲苗，搁苗，饿苗，双芽法等。 播种。蹲苗，搁苗，饿苗，双芽法等。
2.合理施肥：合理施用磷、钾和钙，适当控制 2.合理施肥 合理施用磷、钾和钙， 合理施肥：
氮肥。 氮肥
• 3.施用生长延缓剂及抗蒸腾剂：例如施用 3.施用生长延缓剂及抗蒸腾剂 施用生长延缓剂及抗蒸腾剂： 外源ABA、高岭土和脂肪醇等可促进气孔 外源 、 关闭，减少蒸腾。 关闭，减少蒸腾。 • 4.节水、集水发展旱作农业：收集保存雨 4.节水 集水发展旱作农业： 节水、 水备用；采用不同根区交替灌水； 水备用；采用不同根区交替灌水；以肥调 提高水分利用效率； 水，提高水分利用效率；采用地膜覆盖保 掌握作物需水规律，合理用水。 墒；掌握作物需水规律，合理用水。
遗传潜力
植物抗逆性强弱取决于
抗逆锻炼 指植物在逆境下， 指植物在逆境下，逐渐形成了对逆境的适 应与抵抗能力。这一过程称为抗逆锻炼。 应与抵抗能力。这一过程称为抗逆锻炼。
植物在经历了某种逆境后， 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 植物的交叉适应。 力也会增强，这种现象称为植物的交叉适应。
一、冷害与冷害的机理
冷害虽然没有结冰现象， 冷害虽然没有结冰现象，但会引起喜温植物 的生理障碍。 的生理障碍。
直接伤害
两 种 类 型
接伤害
短时间内发生的伤害。 短时间内发生的伤害。不可逆 内发生的伤害 主要特征：质膜透性增大， 主要特征：质膜透性增大，导致细胞内 含物向外渗漏---出现伤斑。 ---出现伤斑 含物向外渗漏---出现伤斑。 缓慢降温引起的， 缓慢降温引起的，低温胁迫可持续几天 乃至几周。可逆 乃至几周。 主要特征：代谢失调—组织柔软，萎蔫。 主要特征：代谢失调 组织柔软，萎蔫。
（升高放热保护，时间长后，原生质停止流动，无氧呼吸） 升高放热保护，时间长后，原生质停止流动，无氧呼吸）
• 5. 物质代谢失调
（二）冷害机理
1．膜相变引起膜结合酶失活 ． 2．膜损坏增加引起代谢紊乱 ．
（三） 提高植物抗冷性途径 • 低温锻炼（炼苗） 低温锻炼（炼苗）
植物对低温的抵抗是一个适应过程， 植物对低温的抵抗是一个适应过程，许多植物如果 预先给予一定的低温处理，以后可经受更低的温度胁迫， 预先给予一定的低温处理，以后可经受更低的温度胁迫， 而不受到伤害。如蕃茄幼苗移出温室前， 而不受到伤害。如蕃茄幼苗移出温室前，用10℃的低温 ℃ 处理1~2天，移栽后可抗 ℃的低温。 处理 天 移栽后可抗5℃的低温。
避旱型 植 物 抗 旱 类 型
御旱型
耐旱型
具有细胞体积小、 具有细胞体积小、渗透势低和束缚水含量 高等特点，可忍耐干旱逆境。 高等特点，可忍耐干旱逆境。主要表现在 细胞渗透势的调节能力上 对细胞渗透势的调节能力上。
• 抗旱植物的一般特征 • 1）形态特征 根系发达、根冠比大；叶片气孔
多而小，茸毛多，角质化程度高或脂质层厚等。
（二） 提高植物抗冻性途径 • 抗冻锻炼 • 化学控制 • 农业措施
合理水肥管理； 薄膜苗床， 地膜覆盖； 冬灌熏烟 ，盖草等。