第十二章逆境生理

在沙地上人工 种植的白沙蒿
第十二章逆境生理
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研究植物在逆境条件下的适应机理、 生存对策：
对农牧业生产的发展 对生态环境的治理
有十分重要的意义
第十二章逆境生理
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模式植物拟南芥（Arabidopsis）
•形态个体小，高度只有 3O cm左右
• 生长周期快，从播种到 收获种子一般只需6周左 右
• 种子多，每株每代可产 生数千粒种子
第十二章逆境生理
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• 拟南芥的基因组是目前已知植物基因组中最小 的。每个单倍染色体组（n=5）的总长只有7000 万个碱基对，即只有小麦染色体组长的1/80，这 就使克隆它的有关基因相对说来比较容易。
• 拟南芥是自花受粉植物，基因高度纯合，用理 化因素处理突变率很高，容易获得各种代谢功能 的缺陷型。
Fruits from X 1O E plants grow n at 200 m M NaCl
2、逆境生理(stress physiology)研究植物在 逆境下的生理反应称为逆境生理。
第十二章逆境生理
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逆境 stress
病害 生物因素 虫害 biotic stress 杂草
水分
涝害
干旱
冷害、冻害 温度 热害
非生物因素 abiotic stress
化学 辐射
盐害
环境污染物 可见光（过强或太弱） 红外、紫外光伤害 离子辐射
第十二章逆境生理
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1、渗透调节(osmotic adjustment or osmoregulation)
一定胁迫范围内，植物通过细胞 内积累各种无机离子和有机物质 ，以 提高细胞内溶质浓度，降低其渗透势， 来适应逆境胁迫的现象称为渗透调节
第十二章逆境生理
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K+
渗 无机离子 Na+
透
Cl—等
SOS
第十二章逆境生理
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• 拟南芥并不是研究植物抗逆机理的理 想材料：抗逆能力很弱
• 要研究植物的抗逆机理就得选用抗逆 能力强的植物
第十二章逆境生理
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第二节 逆境生理通论 一、逆境的概念和种类
干旱、洪涝、高温、
逆境
低温、盐渍、病虫害、
（胁迫，stress） 环境污染等对植物正
常生长发育不利的各
角质层的保水作用
仙人掌
第十二章逆境生理
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第十二章逆境生理
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2．耐逆性/抗逆性(stress tolerance/ stress resistance)：
植物 代谢反应
阻止、降低或修复由逆境造成的损伤
第十二章逆Baidu Nhomakorabea生理
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四、植物对逆境的适应
渗透调节 逆境蛋白 活性氧清除系统 植物激素的调控作用
一些盐生植物的生长发育需要Na＋: 是一种必需的营养元素
第十二章逆境生理
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细胞质代谢酶 对Na+很敏感
高等植物
液泡膜Na+ /H +antiporter能使细胞质 中的绝大部分Na＋区域化在液泡中
胞质中的Na＋浓度 保持在非毒害水平
积累在液泡中的Na＋ 可作为渗透调节剂
降低细胞的水势
维持逆境下植物的生长
第十二物章逆理境生：理 雷、电、风、雪等16
二、逆境对植物的伤害
引起植物组织的脱水萎蔫
细胞膜受到伤害，膜透性增加
物质代谢分解大于合成
光合作用下降 呼吸作用紊乱
逐渐下降：冰冻、高温、盐渍、淹水 先升后降：零上低温、干旱 显著增高：病害
第十二章逆境生理
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三、植物抵抗逆境的几种方式
1. 避逆性(stress avoidance)
• 不利的环境因子并未深入植物组织内部 • 植物不必在代谢上对逆境产生相应的反应
第十二章逆境生理
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• 荒漠上的“短命 植物”通过生育期的 调整避开干旱：
沙米，绵蓬
种子一遇下雨就迅速 萌发、生长、开花、 结实，完成生活史
留下休眠的种子以渡
过干旱的季节，从而
逃避干旱
第十二章逆境生理
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• 旱生的肉质植物通 过 贮存大量水分
Na+
Na+ H 2O
N a+
Na+ H 2O
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1m
(N aCl)
5 mM
200 mM
WT
5 mM
200 mM
OEX1
第十二章逆境生理
RH = 50% 1,250 m ol m -2s-1.
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Fruits from w ild-type plants grow n at 5 m M N aC l
第十二章 植物的逆境生理
Plant Stress Physiology
第十二章逆境生理
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影响植物生长发育 的各种环境因子示 意图
第十二章逆境生理
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研究植物逆境生理的意义
逆境生理通论
逆境的概念和种类 逆境对植物的伤害 植物抵抗逆境的几种方式 植物对逆境的适应
逆境生理各论
第十二章逆境生理
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第一节 研究植物逆境生理的意义
第十二章逆境生理
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第十二章逆境生理
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N orm al plant (salt-sensitive)
- export sodium from the cell
Transgenic plant (salt-tolerant)
- export sodium from the cell - accum ulate sodium in the vacuole -the accum ulation of ions in the vacuole drives w ater into the cell.
风和日丽 温度适宜 土壤肥沃 雨水丰沛
第十二章逆境生理
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在干旱、高 温、盐渍、 寒冷等不良 环境中进行 农牧业生产
第十二章逆境生理
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雨养农业
第十二章逆境生理
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Puccinellia tenuiflora
第十二章逆境生理
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第十二章逆境生理
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要治理土地沙漠化 等威胁人类生活的 生存条件，就得广 种植被
调
节
物
脯氨酸
质 有机物质 甜菜碱
可溶性糖等
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是植物必需的重要营养元素
K＋
调节细胞渗透势
与植物抗逆性 稳定酶活性
的关系极为密切 中和负电荷
细胞膜极化
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土壤中高浓度Na＋ 扰乱植物细胞的离子平衡，导致膜功能失调和代谢活动的减弱
引起生长的抑制，最终导致细胞的死亡
低浓度Na＋是一种有益元素: 可以促进植物的生长，特别是 当介质 中K＋浓度很低时
种环境因素
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1、逆境（environmental stress）指对植物 生长和发育不利的各种环境因素的总称， 又简称胁迫(stress)。逆境的种类是多种 多样的，根据环境的种类，逆境可分为 生物逆境(biotic stress)和理化因素逆境又 称非生物逆境(abiotic stress) 。