植物盐胁迫响应及耐盐的分子机制(课堂PPT)
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作物耐盐机制.ppt
SOS2 also activates tonoplast Na+/H+ antiporter sequestering Na+ into the vacuole (NHX1).
ABI1 regulates the gene expression of NHX1 whereas ABI2 interacts with SOS2 and negatively regulates ion homeostasis either by inhibiting SOS2 kinase activity or the activities of SOS2 targets.
（5）利用基因工程提高植物抗盐性
目前植物抗盐基因工程包括三个方面：
1、调控渗透调节物质的合成
2、抗氧化胁迫
3、调节离子平衡
（五）植物抗盐基因工程
1调控渗透调节物质的合成
利用基因工程调节渗透调节物质合成积累
脯氨酸（Proline）
甜菜碱（Glycine Betaine）
山梨糖醇（Sorbitol）
海藻糖（trehalose)
SOS5 is involved in the maintenance of cell expansion. Dashed arrow shows SOS3-independent and SOS2-dependent pathway.
SOS3和SOS2复合体负调控AtHKT1。
SOS4基因编码参与吡哆醛-5-磷酸（PLP）合成的吡哆醛激酶（PL），PLP通过调控离子通道和转运蛋白维持Na+和K+的稳态。
柽柳
滨藜
盐腺的泌盐机理，是一个主动的生理过程。
此类植物的叶片和茎部的表皮细胞在发育过程中分化成盐腺，通过盐腺把吸收到体内的盐分排出体外。
ABI1 regulates the gene expression of NHX1 whereas ABI2 interacts with SOS2 and negatively regulates ion homeostasis either by inhibiting SOS2 kinase activity or the activities of SOS2 targets.
（5）利用基因工程提高植物抗盐性
目前植物抗盐基因工程包括三个方面：
1、调控渗透调节物质的合成
2、抗氧化胁迫
3、调节离子平衡
（五）植物抗盐基因工程
1调控渗透调节物质的合成
利用基因工程调节渗透调节物质合成积累
脯氨酸（Proline）
甜菜碱（Glycine Betaine）
山梨糖醇（Sorbitol）
海藻糖（trehalose)
SOS5 is involved in the maintenance of cell expansion. Dashed arrow shows SOS3-independent and SOS2-dependent pathway.
SOS3和SOS2复合体负调控AtHKT1。
SOS4基因编码参与吡哆醛-5-磷酸（PLP）合成的吡哆醛激酶（PL），PLP通过调控离子通道和转运蛋白维持Na+和K+的稳态。
柽柳
滨藜
盐腺的泌盐机理，是一个主动的生理过程。
此类植物的叶片和茎部的表皮细胞在发育过程中分化成盐腺，通过盐腺把吸收到体内的盐分排出体外。
作物耐盐机制.ppt
盐碱地
（一）盐胁迫对植物的伤害
（二）植物抗ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ的生理机制
（三）植物抗盐的分子机制
（五）植物抗盐基因工程
（四）盐胁迫的信号转导
三、植物对盐胁迫的响应
盐胁迫（盐害）：
指土壤中盐分过多对植物造成的伤害。
一般土壤含盐分在0.2% - 0.5%时就不利于植物生长，而盐碱土的含盐量却高达10%，严重地伤害植物。
盐土：含NaCl和NaSO4为主的土壤。
碱土：含NaCO3和NaHCO3为主的土壤。
盐碱土：几种物质混合存在的土壤。
抑制植物生长
加速发育进程
减少分蘖和籽粒数
植物的叶面积减小
光合速率降低
衰老加速
严重盐胁迫下因饥饿和缺水而死亡。
1盐胁迫对植物形态发育的整体影响
（一）盐胁迫对植物的伤害
.从细胞水平上看，盐胁迫对植物
的伤害主要由于两个方面：
渗透胁迫和盐离子毒害
拒盐机制包括以下几个过程：Resear2010年4月27日，朱健康当选为美国国家科学院院士。在美国科学院迄今为止总共2076名院士中，42岁的他是最年轻的一位。同时，他也是新中国成立后第二位在中国内地接受大学教育的美国科学院院士。
采用T-DNA突变等方法，根据拟南芥根系的弯曲度筛选到250000个拟南芥盐胁迫幼苗突变体，其中有40多个为sos突变株，分为5组，据此定义5个抗盐基因：sos1、sos2、sos3、sos4、sos5。
盐胁迫还导致一些次级伤害如氧化胁迫伤害等。
（二）植物抗盐的生理机制
盐生植物
植物分类：
植物
盐生植物碱蓬、滨藜、盐角草等
非盐生植物大多数农作物
稀盐盐生植物碱蓬、盐角草
泌盐盐生植物滨藜
（一）盐胁迫对植物的伤害
（二）植物抗ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ的生理机制
（三）植物抗盐的分子机制
（五）植物抗盐基因工程
（四）盐胁迫的信号转导
三、植物对盐胁迫的响应
盐胁迫（盐害）：
指土壤中盐分过多对植物造成的伤害。
一般土壤含盐分在0.2% - 0.5%时就不利于植物生长，而盐碱土的含盐量却高达10%，严重地伤害植物。
盐土：含NaCl和NaSO4为主的土壤。
碱土：含NaCO3和NaHCO3为主的土壤。
盐碱土：几种物质混合存在的土壤。
抑制植物生长
加速发育进程
减少分蘖和籽粒数
植物的叶面积减小
光合速率降低
衰老加速
严重盐胁迫下因饥饿和缺水而死亡。
1盐胁迫对植物形态发育的整体影响
（一）盐胁迫对植物的伤害
.从细胞水平上看，盐胁迫对植物
的伤害主要由于两个方面：
渗透胁迫和盐离子毒害
拒盐机制包括以下几个过程：Resear2010年4月27日，朱健康当选为美国国家科学院院士。在美国科学院迄今为止总共2076名院士中，42岁的他是最年轻的一位。同时，他也是新中国成立后第二位在中国内地接受大学教育的美国科学院院士。
采用T-DNA突变等方法，根据拟南芥根系的弯曲度筛选到250000个拟南芥盐胁迫幼苗突变体，其中有40多个为sos突变株，分为5组，据此定义5个抗盐基因：sos1、sos2、sos3、sos4、sos5。
盐胁迫还导致一些次级伤害如氧化胁迫伤害等。
（二）植物抗盐的生理机制
盐生植物
植物分类：
植物
盐生植物碱蓬、滨藜、盐角草等
非盐生植物大多数农作物
稀盐盐生植物碱蓬、盐角草
泌盐盐生植物滨藜
盐渍对植物的伤害及其抗盐性PPT课件
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2、耐盐机理
耐盐主要是指植物对盐分胁迫的忍耐性，其中包括对渗透胁迫的忍耐和 对离子胁迫的忍耐。植物的耐盐机理可主要从离子区域化和渗透调节两 方面进行解释。
第27页/共40页
2.1 离子区域化
在盐生和非盐生植物中都存在着离子的区域化现象，但盐生植物与非盐生植物的离 子区域化功能有所不同。 盐生植物：将无机离子通过跨膜运输转入液泡中而与细胞质隔离开，这样不但降低了 整个细胞的渗透势，而且使细胞质免受离子的毒害。 非盐生植物：它们一般尽量减少对有害盐离子的吸收，同时将吸收的盐离子输送到老 的组织，在此作为盐离子的储存库，以牺牲这些组织为代价，保护幼嫩组织。
• 氨基酸是植物体内重要的代谢物质， 是构成蛋白质的成分，而蛋白质又是基 因的产物和表
• 达形式，所以氨基酸含量的变化在很大 程度上反应了植物体内氨基酸代谢的变 化，反应了遗传上的变异性。
• 有许多研究表明氨基酸与盐胁 迫存 在一定的相关关系，而关于脯氨酸(Pro） 与盐胁迫的相关关系研究最多.
第18页/共40页
第14页/共40页
营养亏缺
•
离子间的竞争引起某种营养元素
的匮乏，可进一步干扰植物的新陈代
谢，影响植物的营养平衡。由于Na+、
Cl-
• 过高导致细胞膜功能发生变化，膜上 的
• Ca2+被 Na+取代产生膜的渗漏现象， 同时细胞中离子和可溶性物质失去平 衡，因而引起植物营养缺乏，生长异 常。
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• 叶绿体是对盐胁迫最敏感的细胞器，盐 分胁迫可造成叶绿体的类囊体膨大，基 粒排列不规则。
NaCl 能提高叶绿素酶的活性，促使 CHl分 解，降低其含量，从而影响植物的光合作 用和干物质的积累。
2、耐盐机理
耐盐主要是指植物对盐分胁迫的忍耐性，其中包括对渗透胁迫的忍耐和 对离子胁迫的忍耐。植物的耐盐机理可主要从离子区域化和渗透调节两 方面进行解释。
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2.1 离子区域化
在盐生和非盐生植物中都存在着离子的区域化现象，但盐生植物与非盐生植物的离 子区域化功能有所不同。 盐生植物：将无机离子通过跨膜运输转入液泡中而与细胞质隔离开，这样不但降低了 整个细胞的渗透势，而且使细胞质免受离子的毒害。 非盐生植物：它们一般尽量减少对有害盐离子的吸收，同时将吸收的盐离子输送到老 的组织，在此作为盐离子的储存库，以牺牲这些组织为代价，保护幼嫩组织。
• 氨基酸是植物体内重要的代谢物质， 是构成蛋白质的成分，而蛋白质又是基 因的产物和表
• 达形式，所以氨基酸含量的变化在很大 程度上反应了植物体内氨基酸代谢的变 化，反应了遗传上的变异性。
• 有许多研究表明氨基酸与盐胁 迫存 在一定的相关关系，而关于脯氨酸(Pro） 与盐胁迫的相关关系研究最多.
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营养亏缺
•
离子间的竞争引起某种营养元素
的匮乏，可进一步干扰植物的新陈代
谢，影响植物的营养平衡。由于Na+、
Cl-
• 过高导致细胞膜功能发生变化，膜上 的
• Ca2+被 Na+取代产生膜的渗漏现象， 同时细胞中离子和可溶性物质失去平 衡，因而引起植物营养缺乏，生长异 常。
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• 叶绿体是对盐胁迫最敏感的细胞器，盐 分胁迫可造成叶绿体的类囊体膨大，基 粒排列不规则。
NaCl 能提高叶绿素酶的活性，促使 CHl分 解，降低其含量，从而影响植物的光合作 用和干物质的积累。
植物的抗盐性课件
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4.4 培育抗盐植物品种
• 通过品种间杂交等常规手段选育耐盐品种。 • 对现有植物物种进行耐盐性筛选。 • 利用现代生物技术创造新的耐盐品种。
多年的实践证明，通过种植抗盐作物既能改良土壤，又能有 一定的效益，是一种相对耗资少，见效快的盐碱地农业发展 方向。提高植物抗盐性的方法很多，但不能孤立地使用某一 种技术，运用传统育种与转基因育种相结合的方法培育抗盐 植物品种，合理地综合施用各项栽培技术，深入了解植物抗 盐机理，这样才能促进植物抗盐性研究的发展。
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The End
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3
盐渍化土壤
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4
1 土壤盐渍化成因
岩石风化
Байду номын сангаас
水分蒸发
Na+
Cl-
盐胁迫
人工施肥
过度灌溉
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2 盐胁迫的危害
盐胁迫
气孔关闭
水分吸收受阻
光合作用下降
离子毒害
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代谢紊乱 活性氧上升
生长受阻
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3 植物抗盐生理基础
3.1 细胞中高的K+/Na+比
钾元素以游离状态或吸附态存在于有机体中，对植物体内 多种酶具有活化作用。它能促进糖类的形成和运输，使茎 秆健壮。而同为碱金属元素的钠在土壤中的浓度过高却危 害到植物的正常生长，对植物细胞的生理功能产生损害。 正常情况下，植物细胞要在细胞质中保持一个高的K+/ Na+ 比。
植物盐胁迫适应机制研究进展ppt课件
麻醉药品与精神药品临床应用指导原 则颈椎 小关节 功能紊 乱的康 复治疗 管道的 腐蚀及 主要的 检测方 式模糊 综合评 价方法 及应用 讲解肿 瘤抗血 管生成 治疗耐 药机制 颈椎病 的中医 康复治 疗与护 理中医 中药医 药卫生 专业资 料
盐胁迫下抗氧化酶系统活性的提高对植物的抗盐能力具有重要贡献，某些过表 达抗氧化酶基因的植物也证明了抗氧化酶在抗盐胁迫中的重要作用。 研究发现盐胁迫条件下，转基因烟草通过过表达基因 Gls GPX(编码谷胱甘肽s 转移酶GST和谷胱甘肽过氧化物酶GPX)，促进植物对ROS的清除，从而增强了 其抗盐性(Roxas eta1，2000)；拟南芥突变体pstl(光合自养抗盐突变体)体内的 SOD和APX活性高于野生拟南芥，因而获得较强的抗盐性(Tsugane eta1， 1999)。
麻醉药品与精神药品临床应用指导原 则颈椎 小关节 功能紊 乱的康 复治疗 管道的 腐蚀及 主要的 检测方 式模糊 综合评 价方法 及应用 讲解肿 瘤抗血 管生成 治疗耐 药机制 颈椎病 的中医 康复治 疗与护 理中医 中药医 药卫生 专业资 料
欢迎各位老师同学参加 草业科学硕士研究生读书报告
麻醉药品与精神药品临床应用指导原 则颈椎 小关节 功能紊 乱的康 复治疗 管道的 腐蚀及 主要的 检测方 式模糊 综合评 价方法 及应用 讲解肿 瘤抗血 管生成 治疗耐 药机制 颈椎病 的中医 康复治 疗与护 理中医 中药医 药卫生 专业资 料
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在不依赖新蛋白质合成的途径中，ABA对基因的调控主要在转录水平上实现， 这些基因的启动子区域都具有ABA的反应因子(ABRE)，在ABRE和相应的转 录因子共同作用下引起抗逆基因的表达。 如：拟南芥中的脱水诱导基因rd29B具有2个ABRE，2种转录因子(AREB1和 AREB2)，在ABA调控下，通过磷酸化作用实现基因rd29B的表达。
植物盐胁迫响应及耐盐的分子机制
渗透调节
植物通过积累可溶性物质如糖类、氨 基酸和无机离子等来调节渗透压，维 持水分平衡，以适应盐胁迫环境。
植物盐胁迫ห้องสมุดไป่ตู้生态影响
01
02
03
生物多样性减少
盐胁迫会导致植被退化， 生物多样性降低，影响生 态系统的稳定性和功能。
土壤质量下降
盐胁迫会导致土壤板结、 盐碱化，影响土壤质量， 降低土地生产力。
耐盐基因的克隆与功能分析
耐盐基因的克隆
通过基因组学和分子生物学技术，克隆 出植物中的耐盐基因，为进一步研究其 功能奠定基础。
VS
耐盐基因的功能分析
通过基因敲除或过表达技术，研究耐盐基 因在植物耐盐过程中的作用，揭示其功能 和作用机制。
耐盐基因的转基因技术
转基因技术的原理
利用转基因技术将耐盐基因导入到植物细胞 中，使其在植物体内稳定表达，以提高植物 的耐盐性。
植物盐胁迫响应及耐 盐的分子机制
目录
• 植物盐胁迫响应概述 • 植物耐盐的分子机制 • 植物盐胁迫响应的信号转导途径 • 植物耐盐性的遗传改良与育种 • 植物耐盐性的应用前景与挑战
01
植物盐胁迫响应概述
植物盐胁迫的定义与分类
定义
植物盐胁迫是指土壤中盐分过多对植 物生长和发育造成的不利影响。
分类
03
植物盐胁迫响应的信号转 导途径
植物激素在盐胁迫响应中的作用
脱落酸（ABA）
在盐胁迫下，ABA的合成和信号 转导途径被激活，诱导植物产生 适应性反应，如关闭气孔、增加 根系生长等。
细胞分裂素（CTK）
CTK通过与ABA协同作用，促进 植物在盐胁迫下的生长和存活， 维持细胞膜的稳定性。
其他激素
植物盐胁迫响应及耐盐的分子机制(共21张PPT)
解 膜所结合的离子中Na+/Ca2+比增加，膜结构完整性及膜功能受到破坏，细胞Ｋ+/Na+下降，不利于离子运输
3 去除细胞内的活性氧
(4) 积累有毒物质 盐胁迫所诱导养别离子吸收不平衡，主要是由于植物在吸收矿质元素的过程中盐与各种营养元素相互竞争，从而阻止植物对一些矿质元素
的吸收而造成的。 另外，由于离子间的竞争也可引起某种营养元素的缺乏，从而干扰植物的新陈代谢。
在植物的酶促去除系统中, 超盐氧胁化物迫歧化使酶(植SO物D) 是体主内要的积活性累氧去有除毒酶系的代谢产物
1.2、次生伤害
〔1〕水分亏缺 土壤盐分过多使植物根际土壤溶液渗透势降低 ，使植物处于水逆境，导致吸水困难，处于生 理干旱状态。一般植物在土壤盐分超过0.2%～ 0.5%时出现吸水困难，盐分高于0.4%时植物体 内水分易外渗，生长速率显著下降，甚至导致 植物死亡
使膜脂分子结合较紧密而降低膜透性，提高膜的流动性， 保持细胞膜的完整性 。
• 此外，外源钙在减缓盐胁迫方面、促进植株生长方面 有着非常重 要的作用 。
叶绿体抗坏血酸 POD 主要去除米勒反响产生 的 H2O2 , 而过氧化氢酶〔CAT〕主要去除 光呼吸中产生的H2O2
2. 4 增加合成抗盐胁迫蛋白质和多胺类物质
• 植物可以通过增加多种蛋白质的合成来对抗盐胁迫。 这些蛋白质主要包括: 渗透素和脱水素 , 其 性质 类 似 于分子伴侣。它们在保持蛋白质和膜结构的稳定方面 起主要作用。
提高膜的流动性，保持细胞膜的完整性 。
盐 破胁坏迫氨使 基植 酸物 的体 合内 成积 ，累 从有而毒 抑孔的 制代 蛋关谢 白产 质闭物 的合，成，使高光盐还合加速速其分率解 下降，影响作物产量 (2) 呼吸作用改变 2 合成和积累渗透保护物质
3 去除细胞内的活性氧
(4) 积累有毒物质 盐胁迫所诱导养别离子吸收不平衡，主要是由于植物在吸收矿质元素的过程中盐与各种营养元素相互竞争，从而阻止植物对一些矿质元素
的吸收而造成的。 另外，由于离子间的竞争也可引起某种营养元素的缺乏，从而干扰植物的新陈代谢。
在植物的酶促去除系统中, 超盐氧胁化物迫歧化使酶(植SO物D) 是体主内要的积活性累氧去有除毒酶系的代谢产物
1.2、次生伤害
〔1〕水分亏缺 土壤盐分过多使植物根际土壤溶液渗透势降低 ，使植物处于水逆境，导致吸水困难，处于生 理干旱状态。一般植物在土壤盐分超过0.2%～ 0.5%时出现吸水困难，盐分高于0.4%时植物体 内水分易外渗，生长速率显著下降，甚至导致 植物死亡
使膜脂分子结合较紧密而降低膜透性，提高膜的流动性， 保持细胞膜的完整性 。
• 此外，外源钙在减缓盐胁迫方面、促进植株生长方面 有着非常重 要的作用 。
叶绿体抗坏血酸 POD 主要去除米勒反响产生 的 H2O2 , 而过氧化氢酶〔CAT〕主要去除 光呼吸中产生的H2O2
2. 4 增加合成抗盐胁迫蛋白质和多胺类物质
• 植物可以通过增加多种蛋白质的合成来对抗盐胁迫。 这些蛋白质主要包括: 渗透素和脱水素 , 其 性质 类 似 于分子伴侣。它们在保持蛋白质和膜结构的稳定方面 起主要作用。
提高膜的流动性，保持细胞膜的完整性 。
盐 破胁坏迫氨使 基植 酸物 的体 合内 成积 ，累 从有而毒 抑孔的 制代 蛋关谢 白产 质闭物 的合，成，使高光盐还合加速速其分率解 下降，影响作物产量 (2) 呼吸作用改变 2 合成和积累渗透保护物质
植物逆境生理第六章植物盐胁迫响应及耐盐的分子机制
目前，记载的盐生植物中，绝大部分为被子植物， 被子植物中又以双子叶植物居多。被子植物中约1/3的科 属有盐生植物分布，约一半的盐生植物集中分布于20个 科中。裸子植物中很少有盐生植物分布（4属），被认为 是缺乏比较进化的气孔和表皮。基于对已记载的盐生
植物的分析 ，黎科植物中盐生植物最多，仅滨藜 属植物大约400余种，其次是番杏科、石竹科、十 字花科、禾本科、菊科、豆科和白花丹科。许多 区域性的调查，如墨西哥、北美洲、非洲、地中 海、前苏联、澳大利亚、以色列、埃及、中国等， 也都反映出同样的规律：藜科中的滨藜属、藜属、 碱蓬属、猪毛菜属、盐角草属、盐节木属、盐穗 木属，禾本科的碱茅属、鼠尾粟属、网茅属、大 米草属，以及菊科、豆科、白花丹科、柽柳科植 物在区域盐生植物群落组成中占据支配地位，而 很少见到盐生裸子植物。这些结果提示，盐生植 物的进化可能是一种次生进化，是沿海藻 淡 水藻 甜土植物（被子植物、裸子植物、蕨类、 苔藓）陆生盐生植物海生大型植物的过程进 化而来。然而，也有观察支持相反的观点，认为 非盐生植物是从盐生植物进化而来。这些观察
包括：对芒麦草（Hordeum jubatum）起源的认 识 ， Chapman （ 1970 ） 对 栽 培 甜 菜 （ Beta vulgaris）祖先盐生甜菜（Beta vulgaris ssp. maritima）的发现，以及非盐生植物抗盐机理脉 内再循环的发现。
三、植物的盐害
土壤中盐分过多，危害植物的正常生长，称为盐害。 一般来说，当土壤中的盐浓度足以使土壤水势显著降低 （降低0.05～0.1 MPa）时，即被认为是盐害。实际上， 当土壤中盐分过多时，其水势的降低远远超过0.1 MPa。 一般将植物盐害分为原初盐害和次生盐害。在原初盐害中 又可分为直接原初盐害和间接原初盐害。直接原初盐害主 要指盐胁迫对质膜的直接影响，如膜的组分、透性和离子 运输等发生变化，使膜的结构和功能受到伤害。质膜受到 伤害后，进一步影响细胞的代谢，从而不同程度地破坏细 胞的生理功能，这就是间接原初盐害。
植物的分析 ，黎科植物中盐生植物最多，仅滨藜 属植物大约400余种，其次是番杏科、石竹科、十 字花科、禾本科、菊科、豆科和白花丹科。许多 区域性的调查，如墨西哥、北美洲、非洲、地中 海、前苏联、澳大利亚、以色列、埃及、中国等， 也都反映出同样的规律：藜科中的滨藜属、藜属、 碱蓬属、猪毛菜属、盐角草属、盐节木属、盐穗 木属，禾本科的碱茅属、鼠尾粟属、网茅属、大 米草属，以及菊科、豆科、白花丹科、柽柳科植 物在区域盐生植物群落组成中占据支配地位，而 很少见到盐生裸子植物。这些结果提示，盐生植 物的进化可能是一种次生进化，是沿海藻 淡 水藻 甜土植物（被子植物、裸子植物、蕨类、 苔藓）陆生盐生植物海生大型植物的过程进 化而来。然而，也有观察支持相反的观点，认为 非盐生植物是从盐生植物进化而来。这些观察
包括：对芒麦草（Hordeum jubatum）起源的认 识 ， Chapman （ 1970 ） 对 栽 培 甜 菜 （ Beta vulgaris）祖先盐生甜菜（Beta vulgaris ssp. maritima）的发现，以及非盐生植物抗盐机理脉 内再循环的发现。
三、植物的盐害
土壤中盐分过多，危害植物的正常生长，称为盐害。 一般来说，当土壤中的盐浓度足以使土壤水势显著降低 （降低0.05～0.1 MPa）时，即被认为是盐害。实际上， 当土壤中盐分过多时，其水势的降低远远超过0.1 MPa。 一般将植物盐害分为原初盐害和次生盐害。在原初盐害中 又可分为直接原初盐害和间接原初盐害。直接原初盐害主 要指盐胁迫对质膜的直接影响，如膜的组分、透性和离子 运输等发生变化，使膜的结构和功能受到伤害。质膜受到 伤害后，进一步影响细胞的代谢，从而不同程度地破坏细 胞的生理功能，这就是间接原初盐害。
植物盐胁迫----非生物胁迫PPT课件
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6、对抗氧化酶的影响
植物体内 SOD 等酶的活性与植物的抗氧化胁迫能力呈 正相关，而且在盐分胁迫下， 盐生植物与非盐生植物相比， 其 SOD、POD 、CAT 活性更高， 因而更能有效地清除活性 氧， 防止膜脂过氧化。
7、对个体发育的影响
总的特征是抑制植物组织和器官的生长和分化，提早植 物的发育过程。
国等，2012）。
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4
盐渍化土壤的形成
盐渍土（soilsalinization） 是指土壤底层或地下水的盐
分随毛管水上升到地表，水 分蒸发后，使盐分积累在表 层土壤中的过程。
.
5
中国土壤酸碱度分布图
.
6
部分植物适宜的pH范围
.
7
二、盐胁迫对植物的影响
植物生长在高盐环境下，受到高渗透势的影响称为盐胁 迫，危害植物的正常生长，也称为盐害。
性，包括对渗透胁迫的忍耐和对离子胁迫的忍耐。
渗透调节的方式：可以通过合成无毒的有机物质脯氨酸、 甜菜碱、 可溶性糖、有机酸等。
离子区域化：盐生植物一般将无机离子通过跨膜运输转入 液泡中而与细胞质隔离开，不但降低了整个细胞的渗透势， 而且使细胞质免受毒害。非盐生植物尽量减少对有害盐离 子的吸收，同时将吸收的盐离子输送到老的组织，以牺牲 这些组织为代价，保护幼嫩组织。
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3、光合作用
盐胁迫对盐生植物和非盐生植物的光合作用都是抑制 的，并且降低程度与盐浓度呈正相关。
4、蛋白质合成
盐分过多抑制蛋白质合成促进其分解，抑制合成的直 接原因可能是时由于破坏了氨基酸的合成。
5、有毒物质
盐胁迫使植物体内积累有毒的代谢产物，如蛋白质分 解的产物游离的氨基酸、胺、氨的积累，致使植物叶片生 长不良，抑制根系生长，组织变黑坏死等。
(优选)植物盐胁迫响应及耐盐的分子机制
破坏氨基酸的合成，从而抑制蛋白质的合成，高盐 还加速其分解 (4) 积累有毒物质 盐胁迫使植物体内积累有毒的代谢产物
1.2、次生伤害
（1）水分亏缺
土壤盐分过多使植物根际土壤溶液渗透势降低，使植 物处于水逆境，导致吸水困难，处于生理干旱状态。 一般植物在土壤盐分超过0.2%～0.5%时出现吸水困难， 盐分高于0.4%时植物体内水分易外渗，生长速率显著 下降，甚至导致植物死亡
（优选）植物盐胁迫响应及 耐盐的分子机制
聚盐植物
稀盐植物
一、植物与盐胁迫
• 盐害：土壤中盐分过多，危害植物的正常生长。 • 一般来说，当土壤中的盐浓度足以使土壤水势显著
降低（降低0.05～0.1 MPa）时，即被认为是盐害。 • 次生盐害是由于土壤盐分过多，使土壤水势进一步
下降，从而对植物产生渗透胁迫。另外，由于离子 间的竞争也可引起某种营养元素的缺乏，从而干扰 植物的新陈代谢。
• 植物受到盐胁迫时, 酶的活动首先被抑制, 引起生长素、 细胞分裂素等促进生长的激素合成减缓或终止, 而促 进脱落酸、 乙烯等的合成。它们的积累增加, 会加速 植物衰老。
2. 6 Ca2+ 信号系统
• Ca2+不仅是植物必需的矿质营养元素之一 ，而且同 时作为 激素和 环境信号传导的第二信使 ，K+与作为 胞内信号使的钙调蛋白结合，调节植物体的许多生理 代 谢过程。尤其在环境胁迫下，钙和钙调素参与胁 迫信号的感受、传递、响应与表达，提高植物的抗逆 性。
（2）养分离子吸收不平衡
盐胁迫所诱导养分离子吸收不平衡，主要是由于植 物在吸收矿质元素的过程中盐与各种营养元素相互竞 争，从而阻止植物对一些矿质元素的吸收而造成的。 最常见的就是由NaCl所引起的缺K。如果足够的Ca2+ 存在，有利于K+运输的高亲和性吸收系统能够更好地 运转，植物能获得足够的K和限制Na的吸收。
1.2、次生伤害
（1）水分亏缺
土壤盐分过多使植物根际土壤溶液渗透势降低，使植 物处于水逆境，导致吸水困难，处于生理干旱状态。 一般植物在土壤盐分超过0.2%～0.5%时出现吸水困难， 盐分高于0.4%时植物体内水分易外渗，生长速率显著 下降，甚至导致植物死亡
（优选）植物盐胁迫响应及 耐盐的分子机制
聚盐植物
稀盐植物
一、植物与盐胁迫
• 盐害：土壤中盐分过多，危害植物的正常生长。 • 一般来说，当土壤中的盐浓度足以使土壤水势显著
降低（降低0.05～0.1 MPa）时，即被认为是盐害。 • 次生盐害是由于土壤盐分过多，使土壤水势进一步
下降，从而对植物产生渗透胁迫。另外，由于离子 间的竞争也可引起某种营养元素的缺乏，从而干扰 植物的新陈代谢。
• 植物受到盐胁迫时, 酶的活动首先被抑制, 引起生长素、 细胞分裂素等促进生长的激素合成减缓或终止, 而促 进脱落酸、 乙烯等的合成。它们的积累增加, 会加速 植物衰老。
2. 6 Ca2+ 信号系统
• Ca2+不仅是植物必需的矿质营养元素之一 ，而且同 时作为 激素和 环境信号传导的第二信使 ，K+与作为 胞内信号使的钙调蛋白结合，调节植物体的许多生理 代 谢过程。尤其在环境胁迫下，钙和钙调素参与胁 迫信号的感受、传递、响应与表达，提高植物的抗逆 性。
（2）养分离子吸收不平衡
盐胁迫所诱导养分离子吸收不平衡，主要是由于植 物在吸收矿质元素的过程中盐与各种营养元素相互竞 争，从而阻止植物对一些矿质元素的吸收而造成的。 最常见的就是由NaCl所引起的缺K。如果足够的Ca2+ 存在，有利于K+运输的高亲和性吸收系统能够更好地 运转，植物能获得足够的K和限制Na的吸收。
植物盐胁迫适应机制研究进展PPT47页
植物盐胁迫适应机制研究进展
11、用道德的示范来造就一个人，显然比用法律来约束他更有价值。—— 希腊
12、法律是无私的，对谁都一视同仁。在每件事上，她都不徇私情。—— 托马斯
13、公正的法律限制不了好的自由，因为好人不会去做法律不允许的事 情。——弗劳德
14、法律是为了保护无辜而制定的。——爱略特 15、像房子一样，法律和法律都是相互依存的。——伯克
66、节制使快乐增加并使享受加强。 ——德 谟克利 特 67、今天应做的事没有做，明天再早也 是耽误 了。——裴斯 泰 69、懒人无法享受休息之乐。——拉布 克 70、浪费时间是一桩大罪过。——卢梭
11、用道德的示范来造就一个人，显然比用法律来约束他更有价值。—— 希腊
12、法律是无私的，对谁都一视同仁。在每件事上，她都不徇私情。—— 托马斯
13、公正的法律限制不了好的自由，因为好人不会去做法律不允许的事 情。——弗劳德
14、法律是为了保护无辜而制定的。——爱略特 15、像房子一样，法律和法律都是相互依存的。——伯克
66、节制使快乐增加并使享受加强。 ——德 谟克利 特 67、今天应做的事没有做，明天再早也 是耽误 了。——裴斯 泰 69、懒人无法享受休息之乐。——拉布 克 70、浪费时间是一桩大罪过。——卢梭
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11
盐胁迫对植物生长的影响
12
2.植物耐Байду номын сангаас的分子机理
2.1.重建体内离子平衡
调控 Na+流动, 以重建体内离子平衡
( 1 ) 减少 Na+的摄入;
( 2 ) 增加细胞内 Na+的外排;
( 3 ) 减少木质部中 Na+的负荷或在Na+到达苗之前使 Na+最大限度地返回木质部;
( 4) Na+在韧皮部中再循环排出叶茎皮层细胞;
19
2. 5 激素调节
• 植物处于盐分胁迫调节下, 一些激素如脱落酸( ABA ) 、 乙烯的积累增加, 而另一些激素如生长素、 细胞分 裂素的合成减少。这说明激素在盐分胁迫反应中有着 重要作用。
• 植物受到盐胁迫时, 酶的活动首先被抑制, 引起生长素 、 细胞分裂素等促进生长的激素合成减缓或终止, 而 促进脱落酸、 乙烯等的合成。它们的积累增加, 会加 速植物衰老。
7
1.1.2 原初间接盐害
(1) 光合作用受抑制 叶绿素被破坏。叶绿素和类胡萝卜素的生物合成受
阻，气孔关闭，使光合速率下降，影响作物产量 (2) 呼吸作用改变 低盐时促进，高盐时受到抑制，氧化磷酸化解偶联。 (3) 蛋白质合成受抑制
破坏氨基酸的合成，从而抑制蛋白质的合成，高盐 还加速其分解 (4) 积累有毒物质 盐胁迫使植物体内积累有毒的代谢产物
其他脱水 效应
6
1.1、原初伤害
1.1.1原初直接盐害
(1)离子毒害 膜所结合的离子中Na+/Ca2+比增加，膜结构完整性及膜功
能受到破坏，细胞Ｋ+/Na+下降，不利于离子运输 (2)活性氧伤害
在盐胁迫等逆境条件下，植物体内活性氧代谢系统 的平衡受到影响 ， 细胞物质交换平衡破坏，进而导致 一系列生理生化代谢紊乱，使植物受到伤害。
18
2. 4 增加合成抗盐胁迫蛋白质和多胺类物质
• 植物可以通过增加多种蛋白质的合成来对抗盐胁迫 。这些蛋白质主要包括: 渗透素和脱水素 , 其 性质 类 似于分子伴侣。它们在保持蛋白质和膜结构的稳 定方面 起主要作用。
• 植物还可以通过大量合成多胺类物质( 如丁二胺和 精胺等) 来应对环境胁迫。
• 此外，外源钙在减缓盐胁迫方面、促进植株生长方 面有着非常重 要的作用 。
盐胁迫所诱导养分离子吸收不平衡，主要是由于植 物在吸收矿质元素的过程中盐与各种营养元素相互竞 争，从而阻止植物对一些矿质元素的吸收而造成的。 最常见的就是由NaCl所引起的缺K。如果足够的Ca2+ 存在，有利于K+运输的高亲和性吸收系统能够更好地 运转，植物能获得足够的K和限制Na的吸收。
10
• 一些实验表明，Ca2+能保护膜不受Na+的毒害，维持 膜的完整性和减少细胞质K+的渗漏。盐胁迫下造成养 分不平衡的另一方面在于Cl-抑制植物对NO3-及H2PO4的吸收，其原因可能是这些阴离子之间存在着吸收竞 争性抑制作用。
8
1.2、次生伤害 （1）水分亏缺
土壤盐分过多使植物根际土壤溶液渗透势降低， 使 植 物 处 于 水逆境 ， 导 致 吸水困难，处于生理干旱状态。 一般植物在土壤盐分超过0.2%～0.5%时出现吸水困难 ，盐分高于0.4%时植物体内水分易外渗，生长速率显 著下降，甚至导致植物死亡
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（2）养分离子吸收不平衡
下降，从而对植物产生渗透胁迫。另外，由于离子 间的竞争也可引起某种营养元素的缺乏，从而干扰 植物的新陈代谢。
5
盐害
原初盐害
次生盐害
直接盐害
间接盐害
（质膜变化） （代谢变化）
渗透效应
营养缺乏
透性或运 输变化
增大蛋白质疏 水性和降低蛋 白质静电强度
降低彭压
离子外渗
酶活化或 钝化
生长抑制
干扰所以代 谢过程
• 细胞膜的完整性和质膜透性的维持，取决于其 内一 价离子( Na+ ，K+ ) 和二价离子 (Ca+ ) 之间的平衡 ， 这是由于盐胁迫下Na+ 将质膜Ca+取代引起细胞内Ca+ 外 流 ，影响了胞质中Ca+ 含量，因此，施钙能减少 脂肪酸不饱和指数，使膜脂分子结合较紧密而降低 膜透性，提高膜的流动性，保持细胞膜的完整性 。
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2. 6 Ca2+ 信号系统
• Ca2+不仅是植物必需的矿质营养元素之一 ，而且同 时作为 激素和 环境信号传导的第二信使 ，K+与作为 胞内信号使的钙调蛋白结合，调节植物体的许多生理 代 谢过程。尤其在环境胁迫下，钙和钙调素参与胁 迫信号的感受、传递、响应与表达，提高植物的抗逆 性。
21
• 一般认为 ， Ca+可以介导盐胁迫信号，调节植物体 内离 子平衡，减少Na+吸收和减少Na+／K+，使植物 适应盐胁迫 。
透剂，用于平衡液泡中高浓度的盐分，避免细胞质脱 水。甜菜碱的生物合成是在叶绿体内完成的
17
2. 3 清除细胞内的活性氧
• 植物体内活性氧( ROS ) 的清除主要依靠酶促清除 系统。在植物的酶促清除系统中, 超氧化物歧化酶( SOD) 是主要的活性氧清除酶系
• 叶绿体抗坏血酸 POD 主要清除米勒反应产生的 H2O2 , 而过氧化氢酶（CAT）主要清除光呼吸中产 生的H2O2
14
2.2.1 脯氨酸 • 许多植物在正常条件下，体内游离脯氨酸含量低，但
在逆境胁迫时含量明显增高。脯氨酸含量增加可降低 细胞渗透势，维持细胞内水分，防止水分亏缺，还保 护酶类和细胞结构，清楚细胞内自由基，调节细胞PH 值。
15
16
2.2.2 甜菜碱 • 逆境条件下，甜菜碱可作为相容性、无毒的细胞质渗
植物盐胁迫响应及耐盐的分子机制
1
目录
1 植物与盐胁迫 2 植物耐盐的分子机制 3 提高植物抗盐性的途径
2
聚盐植物
3
稀盐植物
4
一、植物与盐胁迫
• 盐害：土壤中盐分过多，危害植物的正常生长。 • 一般来说，当土壤中的盐浓度足以使土壤水势显著
降低（降低0.05～0.1 MPa）时，即被认为是盐害。 • 次生盐害是由于土壤盐分过多，使土壤水势进一步
( 5 )Na+通过分室化贮存于液泡中或贮存于苗的特定部 位( 如髓细胞或老叶中)
( 6) 分泌到叶的表面
13
2. 2 合成和积累渗透保护物质
• 植物在胞质中合成和积累渗透保护物质, 有利于对抗 由于 Na+积累造成的渗透胁迫，这些积累在胞质中的 物质既能维持胞质渗透势, 又能保持蛋白质空间结构 、 清除细胞内活性氧。
盐胁迫对植物生长的影响
12
2.植物耐Байду номын сангаас的分子机理
2.1.重建体内离子平衡
调控 Na+流动, 以重建体内离子平衡
( 1 ) 减少 Na+的摄入;
( 2 ) 增加细胞内 Na+的外排;
( 3 ) 减少木质部中 Na+的负荷或在Na+到达苗之前使 Na+最大限度地返回木质部;
( 4) Na+在韧皮部中再循环排出叶茎皮层细胞;
19
2. 5 激素调节
• 植物处于盐分胁迫调节下, 一些激素如脱落酸( ABA ) 、 乙烯的积累增加, 而另一些激素如生长素、 细胞分 裂素的合成减少。这说明激素在盐分胁迫反应中有着 重要作用。
• 植物受到盐胁迫时, 酶的活动首先被抑制, 引起生长素 、 细胞分裂素等促进生长的激素合成减缓或终止, 而 促进脱落酸、 乙烯等的合成。它们的积累增加, 会加 速植物衰老。
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1.1.2 原初间接盐害
(1) 光合作用受抑制 叶绿素被破坏。叶绿素和类胡萝卜素的生物合成受
阻，气孔关闭，使光合速率下降，影响作物产量 (2) 呼吸作用改变 低盐时促进，高盐时受到抑制，氧化磷酸化解偶联。 (3) 蛋白质合成受抑制
破坏氨基酸的合成，从而抑制蛋白质的合成，高盐 还加速其分解 (4) 积累有毒物质 盐胁迫使植物体内积累有毒的代谢产物
其他脱水 效应
6
1.1、原初伤害
1.1.1原初直接盐害
(1)离子毒害 膜所结合的离子中Na+/Ca2+比增加，膜结构完整性及膜功
能受到破坏，细胞Ｋ+/Na+下降，不利于离子运输 (2)活性氧伤害
在盐胁迫等逆境条件下，植物体内活性氧代谢系统 的平衡受到影响 ， 细胞物质交换平衡破坏，进而导致 一系列生理生化代谢紊乱，使植物受到伤害。
18
2. 4 增加合成抗盐胁迫蛋白质和多胺类物质
• 植物可以通过增加多种蛋白质的合成来对抗盐胁迫 。这些蛋白质主要包括: 渗透素和脱水素 , 其 性质 类 似于分子伴侣。它们在保持蛋白质和膜结构的稳 定方面 起主要作用。
• 植物还可以通过大量合成多胺类物质( 如丁二胺和 精胺等) 来应对环境胁迫。
• 此外，外源钙在减缓盐胁迫方面、促进植株生长方 面有着非常重 要的作用 。
盐胁迫所诱导养分离子吸收不平衡，主要是由于植 物在吸收矿质元素的过程中盐与各种营养元素相互竞 争，从而阻止植物对一些矿质元素的吸收而造成的。 最常见的就是由NaCl所引起的缺K。如果足够的Ca2+ 存在，有利于K+运输的高亲和性吸收系统能够更好地 运转，植物能获得足够的K和限制Na的吸收。
10
• 一些实验表明，Ca2+能保护膜不受Na+的毒害，维持 膜的完整性和减少细胞质K+的渗漏。盐胁迫下造成养 分不平衡的另一方面在于Cl-抑制植物对NO3-及H2PO4的吸收，其原因可能是这些阴离子之间存在着吸收竞 争性抑制作用。
8
1.2、次生伤害 （1）水分亏缺
土壤盐分过多使植物根际土壤溶液渗透势降低， 使 植 物 处 于 水逆境 ， 导 致 吸水困难，处于生理干旱状态。 一般植物在土壤盐分超过0.2%～0.5%时出现吸水困难 ，盐分高于0.4%时植物体内水分易外渗，生长速率显 著下降，甚至导致植物死亡
9
（2）养分离子吸收不平衡
下降，从而对植物产生渗透胁迫。另外，由于离子 间的竞争也可引起某种营养元素的缺乏，从而干扰 植物的新陈代谢。
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盐害
原初盐害
次生盐害
直接盐害
间接盐害
（质膜变化） （代谢变化）
渗透效应
营养缺乏
透性或运 输变化
增大蛋白质疏 水性和降低蛋 白质静电强度
降低彭压
离子外渗
酶活化或 钝化
生长抑制
干扰所以代 谢过程
• 细胞膜的完整性和质膜透性的维持，取决于其 内一 价离子( Na+ ，K+ ) 和二价离子 (Ca+ ) 之间的平衡 ， 这是由于盐胁迫下Na+ 将质膜Ca+取代引起细胞内Ca+ 外 流 ，影响了胞质中Ca+ 含量，因此，施钙能减少 脂肪酸不饱和指数，使膜脂分子结合较紧密而降低 膜透性，提高膜的流动性，保持细胞膜的完整性 。
20
2. 6 Ca2+ 信号系统
• Ca2+不仅是植物必需的矿质营养元素之一 ，而且同 时作为 激素和 环境信号传导的第二信使 ，K+与作为 胞内信号使的钙调蛋白结合，调节植物体的许多生理 代 谢过程。尤其在环境胁迫下，钙和钙调素参与胁 迫信号的感受、传递、响应与表达，提高植物的抗逆 性。
21
• 一般认为 ， Ca+可以介导盐胁迫信号，调节植物体 内离 子平衡，减少Na+吸收和减少Na+／K+，使植物 适应盐胁迫 。
透剂，用于平衡液泡中高浓度的盐分，避免细胞质脱 水。甜菜碱的生物合成是在叶绿体内完成的
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2. 3 清除细胞内的活性氧
• 植物体内活性氧( ROS ) 的清除主要依靠酶促清除 系统。在植物的酶促清除系统中, 超氧化物歧化酶( SOD) 是主要的活性氧清除酶系
• 叶绿体抗坏血酸 POD 主要清除米勒反应产生的 H2O2 , 而过氧化氢酶（CAT）主要清除光呼吸中产 生的H2O2
14
2.2.1 脯氨酸 • 许多植物在正常条件下，体内游离脯氨酸含量低，但
在逆境胁迫时含量明显增高。脯氨酸含量增加可降低 细胞渗透势，维持细胞内水分，防止水分亏缺，还保 护酶类和细胞结构，清楚细胞内自由基，调节细胞PH 值。
15
16
2.2.2 甜菜碱 • 逆境条件下，甜菜碱可作为相容性、无毒的细胞质渗
植物盐胁迫响应及耐盐的分子机制
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目录
1 植物与盐胁迫 2 植物耐盐的分子机制 3 提高植物抗盐性的途径
2
聚盐植物
3
稀盐植物
4
一、植物与盐胁迫
• 盐害：土壤中盐分过多，危害植物的正常生长。 • 一般来说，当土壤中的盐浓度足以使土壤水势显著
降低（降低0.05～0.1 MPa）时，即被认为是盐害。 • 次生盐害是由于土壤盐分过多，使土壤水势进一步
( 5 )Na+通过分室化贮存于液泡中或贮存于苗的特定部 位( 如髓细胞或老叶中)
( 6) 分泌到叶的表面
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2. 2 合成和积累渗透保护物质
• 植物在胞质中合成和积累渗透保护物质, 有利于对抗 由于 Na+积累造成的渗透胁迫，这些积累在胞质中的 物质既能维持胞质渗透势, 又能保持蛋白质空间结构 、 清除细胞内活性氧。