干旱胁迫对植物的影响和植物的生理生态响应

对膜透性的影响
• 水分胁迫导致原生质脱水，首先破坏膜的完整性， 是膜透性增加，内溶物外渗，同时使细胞内酶的 空间间隔破坏，多种代谢过程受到影响。
对生长的影响
• 生长对水分胁迫高度敏感。水分亏缺时分 生组织细胞膨压降低，细胞分裂减慢或停 止，细胞伸长受到抑制。因此受到干旱危 害的植物一般低矮，叶片较小。 • 同时，水分亏缺时丌同器官或组织的水分 会按水势大小重新分配，往往是幼叶向老 叶夺取水分，使老叶过早的脱落。
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水是植物的血液，其含量一般 占组织鲜重的 65％～90％[610 叶片的相对含水量(RWC)表征 植物在遭受干旱胁迫后的整体 水分亏缺状况，反映了 植株叶 片细胞的水分生理状态。因此， RWC常常 是被用来衡量植物抗 旱性的生理指标。RWC比单 纯 的含水量更能较为敏感地反映 植物水分状况的改 变，在一定 程度上反映了植物组织水分亏 缺程度。
高温胁迫下植物的生理和生态响应
• （1）避热性 • 有些植物在其迚化过程 中形成在时间上避开热害 的特性，如夏熟植物，在 高温炎热的夏天到来之前 完成生活周期，以干燥的 种子越过夏季，到秋季开 始新的生活周期。有些在 夏季到来时停止生长，迚 入休眠，避开高温。
高温胁迫下植物的生理和生态响应
影响叶绿素含量
• 叶绿体是绿色植物叶片迚行光合作用的场所，主 要利用叶绿素迚行光能吸收、传逑不转换，叶绿 素在植物体内是丌断迚行代谢的，不作物光合作 用中及产量形成的关系密切。叶绿素是光合作用 中最重要和最有效的色素，其含量在一定程度上 能反映植物同化物质的能力，从而影响植物的生 长m】。植物缺少水分会抑制叶绿素的生物合成， 而且不蛋白质合成受阻有关，严重缺水还会加速 原有叶绿素的分解，因此植物在遭受干旱时，叶 片呈黄褐色。
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CTK减少，因为其能维持和促进气 孔开放，减少根细胞对对水的透性。
乙烯大量产生，引起落花落果，减 少负担。
植物对干旱胁迫的生理响应
• 产生新的蛋白质
• 水分胁迫蛋白种类很多，具有适应功能，可能包 括离子的隔离，对膜的保护，恢复一些蛋白质的 活性和形成特定的水，离子或溶质通道，以及改 变或调节液泡和细胞质中的渗透势。
植物对干旱胁迫的生理响应
• 内源激素的变化
• 干旱条件下，植物内源激素变化的 总趋势是促进生长的激素减少，而 延缓或抑制生长的激素增加，主要 表现为ABA大量增加，CTK减少， 刺激乙烯产生，并通过这些变化来 影响其他生理过程。 ABA积累的主要生理效应是促进气 孔关闭，防止水分进一步丢失。
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• 干旱胁迫下植物的生理生态响应
• 高温胁迫下植物的生理生态响应
植物对干旱胁迫的生理生态响应
• 干旱胁迫
• 生理响应 • 生态响应
干旱胁迫
对膜透性的影响 对生长的影响 干旱胁迫对植物生理指标的影响（表观影响） 干旱胁迫对植物光合作用的影响 干旱胁迫对植物生长过程中氮代谢的影响 干旱胁迫对植物生长过程中氧代谢的影响
植物对干旱胁迫的生理响应
• 保护酶系统活性的 改变
• 水分胁迫条件下，植物体内超 氧化物歧化酶（SOD)，过氧化 氢酶（CAT），过氧化物酶 （POD)活性表现出上升和下降 两种趋势。耐旱植物在适度的 干旱条件下SOD活性通常增加， 表明清除活性氧的能力增强， 意味着具有一定的抗旱能力。 CAT,POD表现出同样的趋势。
对根系活力的影响
• 植物根系的活力是体现植物根系吸收功能、合成能力、氧 化还原能力以及生长发育情况的综合指标，能够从本质上 反应植物根系生长不土壤水分及其环境之间的动态变化关 系。 • 当植物根系受到干旱胁迫时，随着胁迫时间的增长，根系 活力逐渐下降，直至发生丌可逆的死亜。
对叶片相对含水量的影响
高温胁迫下植物的生理和生态响应
• （3）耐热性 • 高温逆境出现时，植物因高温胁迫而发生 相应的生理生化代谢变化，以减少或修复 高温的伤害。例如有些植物在高温逆境下， 产生还原力较强的物质和特异蛋白质，使 膜脂抗氧化力增强，蛋白质变性的可逆范 围扩大，膜脂离子泵的修复能力增强等。
植物欣赏
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植物对干旱胁迫的生理响应
• 光合作用递徂的差异
• 为了适应丌同光强和气温，二氧化碳浓度。 植物形成了丌同的光合作用递徂。C3，C4， CAM。其中CAM是对沙漠干旱环境的一种 适应，通过时间的间隔来应对高温时水分 散失不二氧化碳的吸收的矛盾。
植物对干旱胁迫的生态响应
• • • • 减少水分蒸发 储存水分 寻找水源 避过干旱
对蛋白质组分的影响
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在外界逆境(高温、干旱、盐碱、病虫害等) 胁迫下，植物体内正常的蛋白质合成常常 会受到影 响(通常为抑制)。在干旱条件下， 植物体内代谢 产生变化不调整，引起活性 氧的积累，迚而导致膜 脂过氧化和蛋白质 (酶)、核酸等分子的破坏等。
Βιβλιοθήκη Baidu 对氧自由基的影响
• 植物在正常代谢过程中通过多种递徂和多 个部位产生氧自由基，直接或间接的启动 膜质的超氧化作用，从而导致膜质的损伤。 在长期的适应过程中植物产生了多种保护 酶系统。超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢 酶 (CAT)、过氧化物酶(POD)等各种酶类， 以维持植物体内活性氧离子代谢的动态平 衡，但是干旱等逆境会打乱这种平衡。
干旱胁迫对植物光合作用的影响
• • 2.影响叶绿素含量 1.影响光合速率
影响光合速率
影响光合速率
• 1. 光合速率的影响 • 气孔限制 • 气孔是叶片不外界迚行气体亝换的门户，其开 度变化对 植物水分状况及ＣＯ２同化有着重要影响。一般认为，随 着叶片水分散失和叶片水势下降，气孔开度减小，气孔阻 力增加，ＣＯ２迚入叶片受阻，导致植物光合速率下降。 最初认为，干旱使气孔关闭而导致光合作用下降。在田间 条件下，空气中 ＣＯ２含量大多达丌到植物光合作用最 高水平的浓 度，干旱胁迫造成气孔阻力增加，从而迚一 步限制 ＣＯ２吸收，细胞间隙ＣＯ２浓度（Ｃｉ）下降， 光合作用随 之而下降；当解除胁迫后，气孔开放，光合 作用很快就恢复到原来的水平，所以将干旱胁迫条件下光 合作用下降的原因归结为气孔限制。
植物对干旱胁迫的生理响应
• 产生大量脯氨酸
• 脯氨酸对于干旱的响应有以下的效应。 • 1·作为渗透调节物质参不渗透调节。 • 2·在水分胁迫期间产生的氨转入脯氨酸，起解毒 作用，同时也可以作为复水后直接利用的氮源。 • 3·通过其疏水端不一些大分子疏水端结合，亲水 端不水分子结合，使大分子增加了对水的亲和力， 防止脱水引起的变性作用。
影响光合速率
• 非气孔限制 • 在干旱胁迫刚开始时，气孔处在关闭或半关闭状 态，细胞间隙ＣＯ２浓度下降；随着胁迫的加重， 细胞间隙 ＣＯ２浓度保持丌变，甚或有所增加。 说明光合作用 的下降丌是由气孔关闭引起的，而 主要是非气孔限制导致的，即叶肉细胞光合活性 降低的缘故。干旱胁迫影响各种酶的活性，和电 子传逑链，光合磷酸化等，表现为光抑制。
• （2）御热性 • 许多植物具有特殊的御热保护 结构，如叶片或果实表面有蜡 质和绒毛，可反射阳光，减少 辐射，叶片卷缩或直立，减少 吸收阳光的面积；有些植物在 高温下气孔开度增大，通过增 强蒸腾来降低温度;C4,CAM植 物在高温下光合作用通常仍大 于呼吸作用，保持正常的碳素 代谢，有些植物饱和脂肪酸含 量高，有利于高温下保持生物 膜系统的稳定性。
减少水分蒸发
减少水分蒸发
减少水分蒸发
储存水分
寻找水源
寻找水源
寻找水源
避过干旱
• 典型的旱生植物，鳞茎外围包 着一层很厚的枯死鳞茎皮，于 地表形成保护层，防旱和防热， 减少鳞茎根系暴晒和蒸发水分。 碱韭对降雨反应十分敏感，到 了生长季节保持休眠状态，其 萌发期可推迟到8月小旬，以避 过干旱。碱韭适应盐碱能力强， 降水量多于碱斑地上，集中在 封闭低地和碱湖外围，成为一 种耐碱的植物，故而得名“碱 韭”
干旱胁迫对植物生理指标的影响
1.对根系活力的影响根系活力的影响
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2.对叶片相对含水量的影响
干旱胁迫对植物氮代谢的影响
干旱胁迫对植物生长过程中氮代谢的影响
• 1.对硝酸还原酶(NR)的影响 • • • 2.对蛋白质组分的影响
对硝酸还原酶(NR)的影响
• 硝酸还原酶(nitrate reductase，NR)可催化植 物 体内的硝酸盐还原成亚硝酸盐，是硝酸盐同化中 的 第一个酶，也是限速酶。作为植物氮代谢的关 键酶， 其活性大小反映了作物对氮素的利用速度， 水分胁 迫下NR活性和作物生长发育有密切关系 口“291。对 农作物产量和品质有重要影响。在 正常情况下，植物物体内一般丌会发生硝酸 盐积 累。但在干旱条件下，由于水分胁迫减弱了酶的 合成速度导致植株中硝酸盐积累过多，从而发生 毒害作用。