植物生理学植物的逆境生理
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。
植物生理学实验--组织逆境伤害程度测定
吐温20－聚氧乙烯(20)山梨醇酐单月桂酸酯
2、材料处理操作： 正常、冻害各取3个叶片，洗净
各打取叶圆片27个以上, 放到小烧杯中用去离子水冲洗
每支试管9个叶圆片,加15ml蒸馏水
塑料纱网用去离子水漂洗一下， 放入试管(距液面1-2cm)
抽气15min(不盖塞)，取出纱网
植物组织逆境伤害程度的测定
——电导法
（-20ºC,20min冷冻材料 ） 学生进入实验室先洗试管
逆境伤害程度的测定方法：
1 紫外法： 根据渗出物质对紫外的吸收
2 电导法:
一、实验原理：
植物细胞膜对维持细胞的微环境和正常的代谢起 着重要的作用。在正常情况下，细胞膜对物质具有选 择透性能力。
逆境：高温、干旱、冻害、冷害、污染、酸雨
③样品测定：
将“选择”旋钮于适合的量程，测定样品。 当测定时显示值熄灭时，说明测量值超出 量程范围，应将选择旋钮置于高一档量程
按照电极上标明的电极常数，调节常数补偿 旋钮，使仪器显示值与电极所标常数一致
每测一个样品， 用去离子水冲洗 电极，滤纸吸干 电极表面水份， 再测下个样品
结果计算:（按课本）伤 害 Nhomakorabea (%)
－
结果记录：记载表老师签字
用品洗刷干净，检查摆放整齐、齐全 报告老师，经检查同意可离去
下一个实验：地点：B124#
植物组织中硝态氮含量的定量测定 (实验12)
此课件下载可自行编辑修改，供参考！ 感谢您的支持，我们努力做得更好！
抽气作用？ 纱网作用? 防止抽气时叶圆片被抽出。 防止高CO2气源和口中呼出的CO2进入试 管
放置到塑料烧杯中(不盖塞子)，统一抽气10～15min。 （设置空白1只试管）
植物生理学 植物逆境生理
植物逆境生理 第一章 概论
第一章 概论
一、关于植物逆境生理生态学 二、植物逆境的概念及种类 三、植物抗逆性的概念
三、植物抗逆性的概念 植物受到胁迫后，一些被伤害致死，另一些的 生理活动虽然受到不同程度的影响，但它们可以存 活下来。如果长期生活在这种胁迫环境中，通过自 然选择，有利性状被保留下来，并不断加强，不利 性状不断被淘汰。这样，在植物长期的进化和适应 过程中不同环境条件下生长的植物就会形成对某些 环境因子的适应能力，即能采取不同的方式去抵抗 各种胁迫因子。植物对各种胁迫（或称逆境）因子 的抗御能力，称为抗逆性（stress resistance）， 简称抗性。
第一章 概论
一、关于植物逆境生理生态学 二、植物逆境的概念及种类
二、植物逆境的概念及种类 地球上热量、光照、雨量和风的季节性变化， 对植物的生存和生理过程有着强烈的影响。短期的 变化，如干旱、洪涝、大风和霜冻等，对植物的分 布也可能有着决定性的作用。当然，土壤条件也是 重要的因素。在良好的条件下，植物种类繁多、生 长茂盛。但在恶劣条件下，如荒原和冻原地带也有 植物生存。实际上，地球上全部可利用的生态位 （niche),包括高山雪地、干旱沙漠等处，都有含叶 绿体的生物群落占据。在恶劣条件下生存的植物， 除在形态和解剖上适应所在的环境外，内在的生理 生化过程也进化出一些特殊的适应。
胁变可逆性指逆境 作用于植物体后植物产 生一系列的生理变化， 抗逆性 当环境胁迫解除后各种 生理功能迅速恢复正常。 避逆性 耐逆性 胁变修复性指植物在逆 境下通过自身代谢过程 避胁变性 耐胁变性 迅速修复被破坏的结构 和功能。概括起来，植 胁变可逆性 物有4种抗逆形式：避 逆性，避胁变性，胁变 可逆性和胁变修复（图 胁变修复 1-2）。
第一章 概论
一、关于植物逆境生理生态学 二、植物逆境的概念及种类 三、植物抗逆性的概念 四、当前植物逆境生理生态学领域研究热点 五、植物细胞的逆境应答与信号转导总论 六、研究植物逆境生理生逆境生理生态学
植物生理学—逆境生理
中生植物水分胁迫程度划分等级标准
轻度胁迫：水势略降低零点几个MPa或RWC降低 值8％～10％左右；
中度胁迫：水势降低至-1.2MPa~-1.5MPa，RWC
降低值大于10％，小于20％；
严重胁迫：水势下降超过-1.5MPa，RWC降低值
20％以上。
干旱类型
根据引起水分亏缺的原因，可以把干旱分为三种类型：
（二）冷害的生理变化
1. 吸收机能减弱：低温下根系生长减慢，吸收面积减少，细胞 原生质粘性增大、流动性变慢，呼吸减弱、供能减少，限制 了水分和养料的吸收； 2. 光合作用降低：低温使叶绿素合成受阻，幼嫩叶片缺绿黄化，
并影响光合作用相关酶；
3. 呼吸作用受阻：植物遇冷害时呼吸作用总体上表现为先升高 后降低的趋势，初期由于低温下淀粉水解导致呼吸底物增多 而升高，后期线粒体膜相变，酶活性降低，氧化磷酸化解偶 联，有氧呼吸受抑，无氧呼吸增强，呼吸代谢紊对植物的伤害及其机制，抗寒锻炼 2.干旱对植物的伤害及其机制，适应与抗性
3.逆境下植物的生理代谢与交叉适应
逆境的概念及种类
•逆境（stress）是指对植物生存生长不利的各种 环境因素的总称。
生物因素——病害、虫害、杂草 逆境种类
理化因素 物理的——机械损伤 辐射性的——紫外 化学的——污染、氧胁迫 温度的——低温、高温 水分的——干旱、涝害
（五）激素的变化：总趋势是生长促进物质
减少，生长抑制物质增多，主要表现为ABA
显著增加，CTK减少，刺激乙烯产生； （六）保护酶系统：耐旱植物活性上升，不 耐旱植物下降。
三、干旱缺水致死的原因
（一）机械伤害假说；
（二）蛋白质变性假说——硫氢基假说；
（三）膜伤害假说——自由基伤害学说。
植物生理学第12章
第十二章植物的逆境生理一、练习题目（一）填空1．逆境下的胁变可分为_______和_______。
2．植物的抗逆性可分为_______和_______。
3．植物的逆境蛋白有_______、_______、_______、_______、_______。
4．渗透调节物质有_______和_______。
5．能够提高植物抗性的激素有_______和_______。
6．根据生育期，植物遭受冷害的类型有_______、_______和_______。
7．根据反应速度，植物遭受冷害的伤害可分为三类：_______、_______和_______。
8．植物的抗寒性与膜中_______含量有关，只有经过_______与_______的诱导，才能逐渐提高抗寒性。
9．抗寒性强的植物，下列物质的含量较高：_______、_______、_______、_______。
10．土壤中可溶性盐分过多导致植物吸水困难而引起的干旱叫_______。
11．逆境条件下，游离脯氨酸积累的可能原因有_______、_______、_______。
12．土壤中，Na2CO3与NaHCO3含量较高的土壤叫_______，NaCl与Na2SO4含量较高的土壤叫_______，生产上统称为_______。
13．日照长度能影响植物体眠和抗寒力：长日照可_______休眠，_______抗寒力；短日照可_______休眠，_______抗寒力。
14．旱生植物抵抗干旱有两种类型：_______与_______。
15．植物旱害有三种类型：_______、_______和_______。
16．细胞间结冰，导致细胞质严重脱水，蛋白质分子之间易形成_______，引起蛋白发生_______。
17．植物抗盐的方式基本是_______与_______。
18．造成大气污染，给植物带来严重伤害的五种气体是：_______、_______、_______、_______和_______。
植物生理学之逆境
汇报人：
汇报时间：20XX/XX/XX
YOUR LOGO
目录
CONTENTS
1 单击添加目录项标题 2 逆境的定义与分类 3 植物对逆境的适应与抗性
4 植物逆境生理学的研究方法 5 植物逆境生理学的应用前景
6 结论与展望
单击此处添加章节标题
逆境的定义与分类
逆境的定义
逆境是指对植物生长和发育不 利的各种环境条件
推动农业科技创新：植物逆境生理学的研究为农 业科技创新提供了新的思路和方法，有助于推动 农业生产的现代化和智能化。
结论与展望
研究成果总结
植物生理学在逆境 中的研究取得了重 要进展
揭示了植物在逆境 中的适应机制和抗 逆性
为农业生产提供了 新的思路和方法， 提高了作物的产量 和品质
未来研究方向：进 一步深入研究植物 在逆境中的生理机 制和分子调控
包括生物逆境和非生物逆境
生物逆境包括病、虫、草害等
非生物逆境包括干旱、洪涝、 盐碱等
逆境的分类
生物逆境：指生物在生长发育过程中受到的不良环境条件，如温度、湿度、 光照、盐碱、干旱、污染等。 非生物逆境：指植物在生长发育过程中受到的非生物因素的不良影响，如 营养不足、水分缺乏、土壤盐碱化、大气污染等。
植物对干旱的抗性：通过抗旱基因的表达，增强植物的抗旱能力，如抗旱 蛋白、抗氧化酶等
干旱胁迫下植物的生理生化变化：如叶绿素含量下降、光合作用受阻、细 胞膜损伤等
植物对高温的适应与抗性
高温对植物生 长的影响
植物对高温的 适应机制
植物对高温的 抗性表现
增强植物对高 温适应与抗性
的措施
植物对低温的适应与抗性
数据采集与分析
采集方法：采用多种 方法采集数据，如实 验、调查、观察等
逆境生理植物生理学学习指导
1 .逆境( environmental st ress) :又称胁迫( st ress) ,系指对植物生存和生长不利的各种环境因素的总称,如低温、高温、干旱、涝害、病虫害、有毒气体等。
2 .抗逆性( st ress resistance ) :植物对逆境的抵抗和忍耐能力,简称为抗性。
抗性是植物对环境的一种适应性反应,是在长期进化过程中形成的。
3 .抗性锻炼( hardiness hardening ) :在生活周期中,植物的抗逆遗传特性需要特定环境因子的诱导才能表现出来,这种诱导过程称为抗性锻炼,例如抗寒锻炼、抗旱锻炼。
4 .抗寒锻炼( cold resistance hardening ) :植物在冬季来临之前,随着气温的降低,体内发生了一系列适应低温的生理生化变化,抗寒能力逐渐增强,这种抗寒能力逐渐提高的过程称为抗寒锻炼。
5 .抗旱锻炼( drought resistance hardening ) :在种子萌发期或幼苗期进行适度的干旱处理,使植物的生理代谢发生相应的变化,从而增强对干旱的抵抗能力,这个过程称为抗旱锻炼。
6 .交叉适应( cross adaptation) :植物经历了某种逆境后,能提高对另一些逆境的抵抗能力,这种对不同逆境间的相互适应作用,称为交叉适应。
7 .避逆性(stress avoidance) :植物通过设置物理屏障或某些特殊的代谢反应和生长发育变化,从而避免或减小逆境对植物组织施加的影响,使其仍保持较正常的生理活动,这种抵抗称为避逆性。
8 .耐逆性( st ress tolerance) :又称逆境忍耐。
植物组织虽然经受逆境的影响,但可通过代谢反应阻止、降低或者修复由逆境造成的损伤,从而保持其生存能力,这种抵抗称为耐逆性。
9 .逆境逃避( st ress escape) :指植物通过生育期的调整避开逆境,例如沙漠中的一些植物在雨季里快速生长,完成生活史,自身并不经历逆境。
植物生理学中的植物逆境适应机制
植物生理学中的植物逆境适应机制生活在地球上的植物在日常生长发育过程中，经常会面临各种各样的逆境因素，如干旱、高温、低温、盐碱、重金属污染等。
这些逆境环境对植物的正常生理功能和生长发育产生负面影响，甚至引发病害，威胁植物的生存。
然而，植物并非无能无策，它们拥有一系列适应和应对逆境的机制，以确保自身能在恶劣环境中生存和生长。
一、干旱逆境下的植物适应机制干旱逆境对植物来说是一种常见而严重的逆境。
植物对干旱逆境的适应机制主要包括两个方面：水分的获取和水分的保持。
首先，植物通过根系吸收土壤中的水分，并通过根系的生长和分布来扩大吸水面积；其次，植物通过控制气孔的开闭来减少蒸腾作用，减少水分流失；同时，植物还能合成和积累干旱胁迫相关的蛋白质和物质，如脯氨酸、脂类等，以保护细胞膜的稳定性和避免脱水损伤。
二、高温逆境下的植物适应机制高温逆境对植物来说同样是一个严峻的挑战。
植物对高温逆境的适应机制主要包括热耐受性和热休克蛋白的合成。
热耐受性是指植物对高温胁迫的抵抗能力，它与植物体内多种酶系统的正常功能密切相关。
植物在高温胁迫下会合成一系列热休克蛋白，这些蛋白能够辅助酶系统的正常运作，维持植物正常的生理功能。
三、低温逆境下的植物适应机制低温逆境对植物来说同样是一种常见的逆境。
植物对低温逆境的适应机制主要包括冷耐性的提高和抗寒蛋白的合成。
冷耐性是指植物对低温胁迫的耐受程度，它与植物体内的抗氧化酶系统密切相关。
在低温胁迫下，植物会合成一系列抗寒蛋白，这些蛋白能够保护植物细胞膜的完整性和稳定性，维持正常的细胞功能。
四、盐碱逆境下的植物适应机制盐碱逆境是指土壤中含有过高的盐分和碱性成分，对植物生长发育产生不利影响的一种逆境环境。
植物对盐碱逆境的适应机制包括盐析和盐排。
盐析是指植物通过分泌根际盐分浓度，降低土壤的离子浓度，减少对植物的伤害；盐排是指植物通过盐腺、根系排盐等方式将多余的盐分排出体外，以维持内外环境的平衡。
五、重金属逆境下的植物适应机制重金属污染是指土壤或水体中含有过高浓度的重金属元素，对植物生长发育产生毒害作用的一种逆境。
植物生理学-植物逆境生理期末考点整理
植物生理学-植物逆境生理期末考点整理●逆境●生物逆境Biotic stress●病害●虫害●杂草●非生物逆境Abiotic stress●干旱●大气干旱●土壤干旱（土壤可利用水缺乏）●生理干旱●盐碱（离子毒害，矿物质缺乏）●低温（冷害，冻害），高温●共性:对细胞膜结构的伤害●影响●水分代谢（水分胁迫）●●光合作用●气孔关闭，影响卡尔文循环●叶片内淀粉水解加强，糖类物质积累（反馈抑制）●呼吸作用●冰冻，高温，盐渍和涝灾引起呼吸逐渐下降●零上低温，干旱→呼吸先升后降●感病→呼吸显著增高●物质代谢（分解＞合成）●可溶性化合物增加●活性氧●ABA含量增加，增强抗逆性●植物适应逆境生理机制●生物膜与抗逆性●膜脂●逆境下，植物细胞膜脂会发生相变→膜透性增大→膜物质外渗（电导率测定物质渗出率）→细胞受到损坏●脂肪酸链不饱和度越高，碳链越短，相变温度越低，耐寒性越强●逆境蛋白与相关基因●热激蛋白heat shock proteins●高于植物正常生长温度10-15℃刺激下诱导合成●HSPs家族很大一部分属于侣伴蛋白（协助目标蛋白的折叠组装）●作用●与变性蛋白结合，恢复空间构象和活性●与酶结合成复合体，提高酶的热失活温度●低温诱导蛋白（冷激蛋白cold-regulated proteins）●高度亲水，减少细胞失水●渗调蛋白osmotins●干旱，盐渍，ABA,ETH诱导●降低细胞渗透势，防止细胞脱水●胚胎发生晚期丰富蛋白late embryogenesis abundant proteins●种子成熟脱水期开始合成的蛋白●干旱，盐胁迫，低温等诱导合成●水分胁迫蛋白water stress proteins●由ABA诱导产生●由干旱诱导产生●既可以由ABA诱导产生,也可以由干旱诱导产生●病程相关蛋白pathologenetisis-related proteins●受到病原菌侵染，或用特定化合物处理●诱导抗性，没有病原特异性●重金属结合蛋白（多肽）heavy metal binding protein●金属硫蛋白●富含半胱氨酸的低分子量蛋白质●植物鳌合肽●厌氧蛋白●紫外线诱导蛋白●化学试剂诱导蛋白●渗透调节与抗逆性osmoregulation●渗透调节●提高细胞液浓度，降低渗透势●增强结构蛋白水合结构和稳定性●渗透调节物质●无机离子●有机亲和溶质●脯氨酸proline●甘氨酸甜菜碱glycine betaine●糖●蔗糖，果糖●复合糖:果聚糖，海藻糖●多元醇polyols●甘露醇●山梨醇●硫代甜菜碱DMSP●四氢嘧啶（多见细菌）●特点●分子量小水溶性好●在生理pH范围内沉淀中性●有利于酶结构的稳定●合成酶系统对胁迫反应敏感，胁迫时可快速积累以降低细胞渗透势●会大量消耗光合产物●主要作用●维持细胞膨压●增强结构蛋白的水合结构和稳定性●维持系统开放，保证光合作用正常进行●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，作用物质ABA●特点●多种保护酶参与抗性反应（使细胞内自由基的产生与清除处于平衡状态）●超氧化物歧化酶●谷胱甘肽还原酶●抗坏血酸过氧化物酶●产生逆境蛋白●积累脯氨酸为代表的渗透调节物质●逆境下生长受到抑制，减弱对其他胁迫的敏感性●增加合成ABA,促进气孔关闭，减少水分胁迫伤害，诱导胁迫响应基因的表达●ABA诱导抗性的原因●诱导ABA响应基因表达出响应蛋白●诱导渗透调节物质的产生●减少自由基对膜的伤害●诱导休眠，生长延缓及气孔关闭等●植物的抗氧化系统●保护酶系统●SOD超氧化物歧化酶●POD过氧化物酶（高等植物叶绿体内通过抗坏血酸过氧化物酶清除过氧化氢）●CAT过氧化氢酶（清除过氧化体中的过氧化氢）●非酶促系统●Asb抗坏血酸●GSH还原型谷胱甘肽●维生素E●Car类胡萝卜素●植物生长状况影响植物的抗逆性●生长代谢弱的抗逆性强●结合水&自由水●生产上施用CCC（矮壮素），PP333（多效唑）●提高植物抗逆性的途径●逆境锻炼●化学调控（外施ABA,植物生长调节剂）●遗传选育抗逆品种●植物抗逆性研究方法●渗透调节物质的测定●膜透性的测定（电导仪测定电导率，紫外吸收值（蛋白质，核酸））●抗氧化酶活性的测定●植物水分逆境生理●旱害●大气干旱●土壤干旱●生理干旱●危害●叶片萎蔫●永久萎蔫●土壤中缺少植物可利用水●暂时萎蔫●根系吸水速度小于叶面失水速度●细胞膜结构受损●生长受抑制●光合减弱●呼吸先生后降●激素水平失调●氮代谢异常（水胁迫蛋白诱导）●植物体内水分重新分配（老叶死亡，落花落果）●抗旱类型●逃旱型●御旱型●耐旱型●抗旱性生理特征●细胞渗透势较低●原生质亲水性强，细胞保水能力强●缺水时正常代谢受影响较小（合成＞分解）●气孔调节●ABA促进气孔关闭●胞内钙离子浓度增加→激活阴离子外向型通道打开→导致膜质的去极化→钾离子外流→胞内钙离子浓度升高→抑制内向型钾离子通道●激活质膜上的内向型钙离子通道→细胞内钙离子浓度升高→制膜上的质子泵失活，抑制质子泵出细胞，胞内pH升高●抗旱锻炼PEG聚乙二醇。
植物生理学知识点总结笔记
植物生理学知识点总结笔记一、植物的水分生理。
1. 水分的吸收。
- 植物细胞吸水主要有三种方式：吸胀吸水、渗透吸水和代谢性吸水。
其中，渗透吸水是植物细胞吸水的主要方式。
- 具有液泡的植物细胞的水势主要由渗透势（¶si_s）、压力势（¶si_p）和重力势（¶si_g）组成，即¶si_w=¶si_s+¶si_p+¶si_g。
通常情况下，重力势可忽略不计，所以¶si_w=¶si_s+¶si_p。
- 植物根系吸水的部位主要是根尖，其中根毛区的吸水能力最强。
根系吸水的动力有两种：根压和蒸腾拉力。
根压是由根部细胞的生理活动引起的，可通过伤流和吐水现象证明其存在；蒸腾拉力是由于叶片蒸腾作用产生的拉力，是植物吸水的主要动力。
2. 水分的运输。
- 水分在植物体内的运输途径包括细胞途径（共质体途径和质外体途径）和维管束途径（主要是导管或管胞）。
- 水分运输的动力主要是蒸腾拉力和根压，其中蒸腾拉力占主导地位。
水分在导管中形成连续的水柱，内聚力 - 张力学说解释了水分在导管中上升的机制，即水分子之间的内聚力和水分子与导管壁之间的附着力使得水柱能够保持不断裂而向上运输。
3. 水分的散失 - 蒸腾作用。
- 蒸腾作用是指植物体内的水分通过叶片表面以水蒸气的形式散失到大气中的过程。
它主要通过叶片上的气孔进行，还有少量通过角质层蒸腾。
- 气孔蒸腾包括两个步骤：首先是水分在细胞间隙和气孔下腔周围的细胞壁上蒸发，然后水蒸气从气孔下腔扩散到外界。
- 气孔运动受多种因素的调节，包括光照、温度、二氧化碳浓度等。
保卫细胞的结构特点（如细胞壁的不均匀加厚、含有叶绿体等）与气孔运动密切相关。
例如，光照时，保卫细胞通过光合磷酸化合成ATP，促使质子 - 钾离子交换，钾离子进入保卫细胞，水势降低，保卫细胞吸水膨胀，气孔张开。
二、植物的矿质营养。
1. 必需矿质元素的种类和生理功能。
东北林业大学植物生理学14章逆境生理通论1
为干旱、半干旱、冷土和盐碱土。
我国有近465万km2，即占国土面
积48%的土地处于干旱、半干旱 Nhomakorabea地区。因此，研究植物在不良环
境下生命活动规律及抵抗和忍耐
能力，对于提高农业生产力，保 护环境有现实意义。
植物发育受多种环境因素的影响
第一节 抗逆生理概论
一、逆境和植物的抗逆性
(一)逆境的概念及种类
逆境(environmental stress)
膜系统 破坏，细胞的内含物外渗； 膜结合酶活性紊乱，各种代谢无序。
(三)胁迫与胁变
胁迫(stress)在物理上指应力、胁强，这里指(不良)环境因 素对植物的作用力(影响)。
胁变(strain)是指植物体受到胁迫后产生相应的变化。胁变 的程度有大有小，程度小而解除胁迫后又能复原的胁变称弹性 胁变(elastic strain)，程度大而解除胁迫后不能恢复原状的胁变 称为塑性胁变(plastic strain)。
2.光合作用
在任何一种逆境下，植物的光合速率 都呈下降趋势。在高温下，植物速率作用 的下降可能与酶的变性失活有关，也可能 与脱水时气孔关闭，增加气体扩散阻力有 关；在干旱条件下由于气孔关闭而导致光 合速率的降低则更为明显；土壤盐碱化、 过湿或积水、低温、二氧化硫污染等都能 使植物的光合速率显著下降。
3. 呼吸速率变化
呼吸下降—冻、热、盐、涝害 呼吸先上升再下降—冷、旱害 呼吸明显升高 — 病害、伤害
4. 物质代谢变化
低温、高温、干旱、淹水胁迫等促进淀粉降解为葡萄糖等可溶性糖， 这可能与磷酸化酶活力的增加有关；在蛋白质代谢中，低温、高温、 干旱、盐渍胁迫促使蛋白质降解，可溶性氮增加。
5. 细胞透性增大
而在液泡中较低。
植物生理学：第六节 植物对逆境适应的生理机制
Superoxide dismutase (grouped by metal cofactor)
Cu/Zn SOD root nodules.
Mn SOD Fe SOD
Cytosol, peroxisome, plastid,
Mitochondrion Plastid
活性氧清除系统 • 非酶促系统
（
• 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
七、提高植物抗逆性的途径
（1）逆境锻炼 （2）栽培措施 （3）化学调控 （4）品种选育
Glutathione, reduced (GSH)
Cytosol, mitochondrion, plastid.
Polyamines ą-Tocopherol (Vitamin E)
Cytosol, mitochondrion, plastid, nucleus
Cell membranes
Zeaxanthin
Chloroplst
Subcellular locations of antioxidant enzymes
Ascorbate peroxidase (APX) Cytosol, plastid, root
Catalase (CAT)
Cytosol, glyoxysome,
Glutathione reductase (GR) Cytosol, mitochondrion,
B、低温诱导蛋白
• 植物经一段时间的低温处理后诱导合成的 一些特异性的新蛋白质。如同工蛋白、抗 冻蛋白等。
植物生理学：植物的抗性生理
（三）活性氧
植物组织中通过各种途径 产生超氧物阴离子自由基 （O2-·）、羟基自由基 （·OH）、过氧化氢 （H2O2）、单线态氧（1O2）, 它们有很强的氧化能力, 性质 活泼, 故称为活性氧（active oxygen）。活性氧对许多生物 功能分子有破坏作用, 包括引 起膜的过氧化作用。
胁迫因子
原初伤害
原初直接伤害 (质膜伤害)
原初间接伤害 （代谢失调）
次生伤害 （如盐害中的水分胁迫）
二、植物对逆境的适应
植物的抗逆性Plant Stress Resistance 植物的抗逆性即植物对不良环境的适应性和抵抗力。 植物的抗逆性包括两个方面:
逆境逃避(Stress avoidance):亦称避逆性，是指植物 通过各种方式，在时间或空间上避开或部分避开逆境 的影响。
气组织
适应淹水——扩大根部通
进入休眠
冬季低温——停止生长，
生理生化变化: 形成胁迫蛋白
氧气缺乏时玉米（Zea mayL.）根皮层中通气组织的发育。
在氧气充足的条件（A）或72小时缺氧的条件下（B）玉米根系横切面 的电子显微镜图片显示缺氧根系皮层通气组织的形成。皮下组织和内 皮层仍保持完整, 中央皮层细胞死亡空腔隙形成圆柱形的导气室。
Stress is usually defined as an external factor that exerts a disadvantageous influence on the plant.
This chapter will concern itself with environmental or abiotic factors that produce stress in plants, although biotic factors such as weeds, pathogens, and insect predation can also produce stress.In most cases, stress is measured in relation to plant survival, crop yield, growth (biomass accumulation), or the primary assimilation processes (CO2 and mineral uptake), which are related to overall growth.
植物生理学与植物逆境耐受性
植物生理学与植物逆境耐受性植物生理学是研究植物的生理过程和机制的学科，它涵盖了植物的营养吸收、物质转运、代谢调节、生长发育等方面。
而植物逆境耐受性则是植物在面对外界环境变化时的适应能力，包括对干旱、高温、低温、盐碱等逆境条件的耐受能力。
一、植物生理学概述植物生理学是与植物生长和发育密切相关的学科，它研究的范围广泛，从植物吸收养分到物质转运，再到代谢调节等，都是植物生理学的研究内容。
通过对植物生理过程的深入探究，可以更好地理解植物的生活活动和适应环境的机制。
二、植物逆境耐受性的重要性植物在生长发育过程中会面临多种逆境因素的困扰，如干旱、高温、低温、盐碱等。
植物逆境耐受性的强弱将直接影响植物的生长和产量。
因此，研究植物逆境耐受性对于改良植物的抗逆能力、提高农作物产量具有重要意义。
三、植物逆境耐受性的调控机制在面对逆境条件时，植物通过一系列调控机制来提高自身的逆境耐受性。
其中，植物的逆境适应主要通过启动和参与一系列生理和分子生物学反应来实现。
1. 启动逆境信号转导植物在受到逆境刺激后，会启动逆境信号转导系统。
这一过程包括逆境信号的感知、转导和下游响应，并最终导致植物逆境耐受性的提高。
2. 调节渗透调节物质的积累逆境条件下，植物会积累一些渗透调节物质，如脯氨酸和可溶性糖等。
这些物质有助于维持细胞内外的水势平衡，防止细胞脱水和损伤。
3. 激活抗氧化系统逆境条件下，植物会产生更多的活性氧自由基，这些自由基有害于细胞结构和功能的稳定。
植物通过激活抗氧化系统来清除过多的活性氧，保护细胞免于损伤。
4. 调节固氮和营养吸收逆境条件下，植物的营养吸收和固氮能力会受到限制。
通过调节营养吸收和固氮相关的基因表达，植物可以适应逆境环境，并维持正常的生长和发育。
四、植物逆境耐受性的研究方法研究植物逆境耐受性需要使用一系列的实验方法和技术手段。
其中，常用的方法包括分子生物学、生物化学、遗传学和生理学等。
这些方法可以揭示植物逆境耐受性的分子机制和信号途径，为进一步改良农作物品种提供科学依据。
植物生理学与植物逆境生物学与植物抗逆性研究
植物生理学与植物逆境生物学与植物抗逆性研究植物生理学与植物逆境生物学是研究植物在环境中适应和应对逆境条件的学科。
植物抗逆性研究探讨植物如何通过调节各种生理和生化过程来适应环境压力并保持生活功能。
本文将介绍植物生理学和植物逆境生物学的基本概念以及与植物抗逆性研究相关的一些重要方向。
植物生理学是研究植物内部结构、生理功能和生命周期的学科。
它涉及植物的生长、发育、呼吸、光合作用、植物激素、营养吸收和运输等过程。
植物逆境生物学则致力于探究植物在非有利环境条件下的适应性反应。
逆境条件包括温度的变化、饥饿、干旱、盐碱胁迫、病原体的侵袭和污染物的影响等。
植物抗逆性研究广泛涉及各个研究方向，例如植物对环境压力的感应与信号传导、基因表达调控、抗氧化反应、离子稳态调节和物质运输等。
植物通过感知环境信号，将其传导到细胞内，并通过调节基因表达和蛋白质合成来实现适应性反应。
逆境胁迫对植物的细胞膜、叶绿体和线粒体等细胞器产生损伤，而抗氧化物质和酶系统则帮助植物维持细胞内氧化还原平衡。
植物还通过调节离子吸收和运输来维持细胞内离子平衡，并通过物质运输来调节营养元素吸收。
研究植物逆境生物学和植物抗逆性的重要方向之一是植物激素研究。
植物激素是植物内部的信号分子，参与调节植物的生长、发育和逆境响应。
脱落酸（ABA）是一种重要的植物逆境响应激素，它参与调节植物对干旱和盐碱胁迫的响应。
植物激素的合成、信号转导和代谢对植物抗逆性的调控起着重要作用。
另一个重要的研究方向是植物基因表达调控的研究。
研究表明，逆境胁迫引起了大量转录因子和蛋白质的表达变化。
这些转录因子和蛋白质参与调节逆境响应基因的表达，从而促进植物适应逆境环境。
通过研究这些转录因子和蛋白质的功能和调控机制，可以更好地理解植物的逆境响应网络。
此外，植物逆境生物学与植物抗逆性研究还涉及植物逆境相关的其他方面，如植物与病原体的互作、植物对污染物的响应和修复等。
研究植物与病原体的互作可以揭示植物免疫系统的工作机制，为研发抗病毒和抗真菌的植物品种提供理论基础。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
结冰类型 细胞间结冰—白菜，葱 细胞内结冰
（1）细胞间结冰及其伤害
温度缓慢下降时，细胞 间隙中的水分结成冰， 即所谓胞间结冰。
细胞 间结 冰伤 害的 主要 原因
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
三、植物在逆境下的形态变化与代谢特点 资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
(一)形态结构变化
• 逆境条件下植物形态有明显的变化。如干旱会 导致叶片和嫩茎萎蔫，气孔开度减小甚至关； 淹水使叶片黄化，枯干，根系褐变甚至腐烂； 高温下叶片变褐，出现死斑，树皮开裂；病原 菌侵染叶片出现病斑。
• 逆境往往使细胞膜变性、龟裂，细胞的区域化 被打破，原生质的性质改变，叶绿体、线粒体 等细胞器结构遭到破坏。
4. 物质代谢的变化
合成＜分解
5. 原生质膜的变化 膜脂双分子层→星状排列， 膜蛋白变构，膜透性增加，物质外渗。
6. 蛋白质的变化 新蛋白质 逆境蛋白：热击蛋白(HSP)
干旱
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
冰冻→胞间结冰 盐渍→土壤水势下降 高温→蒸腾强烈
水分胁迫
膜损伤
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
胞内结冰伤害的主要原因----机械损伤（往往是致命的）
（二）结冰伤害机理 资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
1.硫氢基假说（Levitt,1962）
要点：结冰对细胞伤害主要是破坏蛋白质空间结构。
冰冻时，原生质逐渐脱水，蛋白质分子相互靠近，相邻肽链 外部的-SH彼此接触，两个-SH经氧化而形成-S-S-键；或者 一个分子外部的-SH基与另一个分子内部的-SH形成-S-S-键， 于是蛋白质凝聚。
植物抗逆的生理基础 资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
一、 逆境(stress)是指对植物生存生长不利的
各种环境因素的总称。
逆境种类
生物因素 理化因素
病害、虫害、杂草
物理的 辐射性的
化学的 温度的 水分的
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
二、抗逆性及方式 抗逆性(hardiness):植物对逆境抵抗和
忍耐能力。简称抗性
逆 境 逃 避 (stress avoidance): 指 由 于 植物通过各种方式摒拒逆境的影响，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。
逆境忍耐(stress tolerance): 指植物 组织虽经受逆境对它的影响，但它可通过代 谢反应阻止、降低或者修复由逆境造成的伤 害，使其仍保持正常的生理活动。
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
五. 植物激素在抗逆性中的作用 资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
1. ABA
减少膜的伤害 增加Pro含量 减少水分丧失
2. ETH与其他激素
ETH: 增加几倍或几十倍, 直接或间接地参与
植物对伤害的修复或对逆境的抵抗过程
内源GA活性迅速下降 CTK含量的减少
原生质发生过渡脱水，造成蛋白 质变性和原生质不可逆的凝胶化；
冰晶体过大时对原生质造成机械压 力，细胞变形；
当温度回升时，冰晶体迅速融化，细 胞壁易恢复原状，而原生质却Βιβλιοθήκη 不及 吸水膨胀，原生质有可能被撕破。
（2）细胞内结冰伤害
当温度骤然下降时，除细胞间隙结冰以外，细胞内 水分也结冰，一般是原生质内先结冰，紧接着液胞内 结冰，这就是胞内结冰。
• 植物形态结构的变化与代谢和功能的变化是相 一致的。
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
(二). 逆境协迫下植物的一般生理变化
1. 逆境与植物的水分代谢 Levitt(1980) 2. 光合速率下降
3. 呼吸作用的变化 ①降低（冻害、热害） PPP途径增强 ②先升后降（冷害、旱害）
③增高（病害）
Ａ
Ｂ
Ｃ
Ａ、在２８℃生长的苗 Ｂ、现在４０℃处理两小时，再
在４５℃处理２小时，后在２８℃生长的苗 Ｃ、在４ ５℃处理２小时，后在２８℃生长的苗
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
第二节 植物的抗寒性
低温对植 物危害
冻害(freezing injury): 冰点以下的低温使植物体内结冰； 冷害(chilling injury)：冰点以上低温对植物造成的伤害。
二、高温胁迫生理资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
2、植物热害的症状：
叶片死斑明显，叶绿素破坏严重，器官 脱落，亚细胞结构破坏变形。
（二）、高温对植物的危害
1、直接伤害： 2、间接伤害：
蛋白质变性： 脂类液化：
引起植物过度的蒸腾失水 呼吸作用大于光合作用 积累产生的有毒物质
热锻炼能提高植物的耐热性 资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
抗寒性：植物对低温的适应与抵抗能力。
一、冻害与植物的抗冻性
（一）冻害
植物发生结冰的温度并不一定在0℃。有时温度降低到0℃ 以下仍然不结冰，这种现象称为过冷现象。但温度降低到一 定程度一定结冰，这一点称为过冷点。
冰点高低与细胞液浓度有关，因此可以用测定冰点的方 法来测定细胞液的渗透势。
（二）结冰伤害的类型及其原因 资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
当解冻吸水时，肽链松散， 由于-S-S-键属共价键，比 较稳定，蛋白质空间结构被 破坏，导致蛋白质变性失活。
通过化学方法，如使用硫 醇可以保护-SH不被氧化， 起到抗冻剂的作用。
2．膜伤害学说
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
膜对结冰最敏感。
低温对膜 的伤害
膜脂相变，酶失活； 透性加大，电解质外渗。
六.逆境胁迫下活性氧伤害 资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
第一节高温胁迫生理 资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
（一）热害与抗热性 ：
１、概念：由高温引起植物伤害的现象称为热 害。而植物对高温胁迫的适应则称为抗热性。
２、根据不同植物对温度的反应，可将植物 分三类：
喜冷植物 中生植物 喜温植物
四、 (一)
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 (osmoregulation)。 (二)
1.无机离子 2.脯氨酸 3.甜菜碱 4.可溶性糖