植物逆境生理学
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-第十一章-植物抗逆生理
第一节抗逆的生理基础一、逆境和植物的抗逆性（一）逆境的概念和种类逆境(stress)是指对植物生存生长不利的各种环境因素的总称。
逆境种类：1.物理逆境：热害、冷害、干旱、淹水、光辐射、机械损伤、电伤害、磁伤害、风2.化学逆境：养分缺乏、养分过剩、低pH、高pH、盐害、空气污染、农药污染、毒素3.生物逆境：竞争、病害、虫害、动物危害、人类危害、共生微生物缺乏、有害微生物、生化互作（二）抗逆性及方式抗性是植物在对环境的逐步适应过程中形成的。
由于植物没有动物那样的运动机能和神经系统，基本上是生长在固定的位置上，因此常常遭受不良环境的侵袭。
但植物可用多种方式来适应逆境，以求生存与发展。
抗逆性(stress resistance)植物对逆境抵抗和忍耐能力。
抗性的方式： 1.逆境逃避（stress escape）是指植物整个发育过程不与逆境相遇，或指植物在逆境胁迫到来之前，植物已完成其生育周期。
2.逆境忍耐（stress tolerance）是指植物通过自身的生理生化变化来适应环境的能力。
抗环境胁迫涉及到植物体的忍耐胁迫和逃避胁迫二、植物在逆境下的形态变化与代谢特点(一)形态结构变化(二)生理生化变化植物以细胞和整个生物有机体抵抗环境胁迫：植物体可以受到和识别的环境信号组成了应激性反应。
进行环境胁迫识别后信号被传输到细胞内和植物体全部。
典型的环境信号传导导致细胞水平的可变基因的表达，反过来有可以影响植物体的发育和代谢。
三、渗透调节与抗逆性 (一)渗透调节的概念 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)。
(二)渗透调节物质:参与渗透调节的可溶性物质称为渗透调节物质。
包括：1.无机离子；2.脯氨酸；3.甜菜碱；4.可溶性糖常见有机渗透调节物氨基酸甜菜碱物（三）渗透调节物质的共性及作用分子量小、易溶于水；生理中性、两性离子；稳定酶结构；合成迅速。
植物逆境生理学
植物逆境生理植物生长的环境并非总是适宜的，在自然界条件下，由于不同的地理位置和气候条件以及人类活动等多方面原因，造成了各种不良环境，超出了植物正常生长、发育所能忍受的范围，致使植物受到伤害甚至死亡，对农业生产来说，各种不良环境是影响产量的最直接、最重要的因素，因此，加强植物逆境生理的研究，探明植物在不良环境下的生命活动规律并加以人为调控，对于夺取农业高产稳产具有重要意义。
第一章植物逆境生理通论1 逆境的种类与植物的抗逆性1.1逆境的概念逆境指对植物生长和生存不利的各种环境因素的总和，又称胁迫。
研究植物在逆境下的生理反应称为逆境生理。
植物在长期的系统发育中逐渐形成了对逆境的适应和抵抗能力，称之为植物的抗逆性，简称抗性。
抗性是植物对环境的适应性反应，是逐步形成的，这种适应性形成的过程，叫做抗性锻炼。
通过锻炼可以提高植物对某种逆境的抵抗能力。
1.2逆境的种类逆境的种类多种多样，包括物理的、化学的和生物因素等（图1），这些因子之间可以相互交叉相互影响。
1.2.1冷害的概念与症状很多热带和亚热带作物不能忍受0-10℃低温。
把0℃以上低温对植物所造成的危害叫冷害。
在我国，冷害常发生于早春和晚秋季节，主要危害发生在作物的苗期和籽粒或果实成熟期。
如水稻、棉花、玉米和春播蔬菜的幼苗常遇到冰点以上低温的危害，造成烂籽、死苗或僵苗不发。
正在长叶或开花的果树遇冷害时会引起大量落花，使结实率降低。
冷害对植物的伤害除与低温的程度和持续时间直接有关外，还与植物组织的生理年龄、生理状况以及对冷害的相对敏感性有关。
温度低，持续时间长，植物受害严重，反之则轻。
在同等冷害条件下幼嫩组织器官比老的组织器官受害严重。
冷敏感植物受害较严重。
冷害是很多地区限制农业生产的主要因素之一。
根据植物对冷害的反应速度，可以把冷害分为两类。
一为直接伤害，即植物受低温影响几小时，最多在一天之内即出现伤斑及坏死，禾本科植物还会出现芽枯、顶枯等现象，说明这种影响已侵入胞内，直接破坏了原生质活性；另一类是间接伤害，即植物在受到低温危害后，植株形态并无异常表现，至少在几天之后才出现组织柔软、萎蔫，这是因为低温引起代谢失常、生物化学的缓慢变化而造成的细胞伤害。
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。
高 级 植 物 生 理 学,逆境生理
高级植物生理学植物逆境生理一、逆境下植物生理过程的变化二、细胞超微结构与植物抗逆性三、生物膜结构与植物抗逆性四、逆境下植物的自由基伤害与保护系统五、渗透调节与植物抗逆性六、植物抗逆的分子生物学研究进展七、植物激素与抗逆性八、交叉适应逆境〔environmental stress〕，就是对植物生长不利的各种环境因子的总称. 植物在长期进化过程中、不同环境下生长的植物形成了对某些环境的适应能力，产生了不同生态类型的植物:喜温植物、耐寒植物、阳性植物、阴性植物、生水植物、旱生植物、盐生植物、淡土植物、中生植物〔mesophyte〕介于湿生植物和旱生植物之间，是种类最多、分布最广、数量最大的陆生植物等。
同一生态型植物，甚至不同品种对某些不良环境条件的抗御能力也有程度上的差异。
植物逆境的抵抗及适应性，可以从形态和生理两方面表现出来。
形态上：叶片大小、角质和蜡质层、表皮毛、微管束分化程度和根系分化差异等,植物矮小并常成匍匐状、垫状或莲座状等，减少水分丧失，减轻严寒伤害。
(长期〕形态特征发生变化是长期逆境影响而进化适应结果。
生理上：自由水/束缚水、可溶性糖、脂肪、游离氨基酸、激素变化、渗透调节、特异抗性蛋白等。
例如鹿蹄草〔pirola〕叶片积累大量五碳糖、粘液等物质来降低冰点〔-31℃〕〔短期〕。
为了充分认识不良环境条件对植物生命活动的影响，以及植物对它们的抵御能力，在植物生理研究中形成了逆境生理这样一个研究领域。
特别注意植物的抗逆性。
植物的抗逆性(stress resistance)泛指植物对不良环境〔逆境〕的抵抗能力。
植物抗逆性可分为三个方面：避逆性:(stress escape)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。
例如夏季生长的短命植物，且能随环境而改变自己的生育期。
沙漠中某些植物只在雨季生长，如短命菊、小果崧(30天)、瓦松等。
耐逆性:〔stress tolerance〕指植物处于不利环境时，通过代谢反响来阻止、降低或修复逆境造成的损伤，即通过自身生理变化来适应环境能力。
植物生理学之逆境
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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。
植物学的新发现与进展
植物学的新发现与进展植物学作为研究和探索植物世界的学科，近年来取得了许多令人瞩目的新发现和进展。
本文将介绍其中一些具有重要意义的学术突破，展示植物学领域的前沿研究成果。
一、植物逆境生理学的研究进展随着气候变暖和环境污染的加剧，植物逆境生理学的研究日益受到关注。
近年来，科学家们发现了一些植物应对逆境的新机制和途径。
首先，研究人员发现了一种新型的抗旱蛋白。
这种蛋白能够感知植物的水分状况，并通过调节植物内部水分平衡来增强植物的抗旱能力。
该研究对于培育抗旱的作物品种具有重要意义。
此外，科学家还发现了一种名为气孔突变体的新型植物结构。
这种结构可以帮助植物减少水分蒸发，并提高植物的耐旱能力。
该研究为设计新型的节水农业系统提供了重要的理论基础。
二、植物多样性和保护的研究进展植物多样性是生态系统的重要组成部分，对维护生态平衡具有重要作用。
科学家们在植物多样性和保护方面的研究中取得了一系列新的发现和进展。
近年来，研究人员发现了一种新的植物物种。
这种植物生长在极端环境中，对于环境变化的适应能力非常强。
这一发现对于增加植物多样性和保护生态系统具有重要意义。
此外，科学家还发现了一系列新型的植物保护方法。
这些方法包括植物基因编辑技术、激素处理和物种迁移等。
这些新的方法有效地提高了植物的抗病虫害能力，并为植物保护提供了新的思路和途径。
三、植物学在医药领域的应用植物作为天然药物的重要来源，在医药领域发挥着重要的作用。
近年来，植物学在医药领域的应用取得了重要的突破。
首先，植物中许多活性成分被应用于医药领域。
例如，白藜芦醇被发现具有抗氧化和抗癌作用，丹参酮能够调节血液循环等。
这些药物的应用为治疗多种疾病提供了新的思路和途径。
其次，植物化学物质的合成技术取得了重大突破。
科学家们通过分析植物中的活性成分，并通过化学合成的方法大规模生产这些物质。
这一技术的应用大大提高了相关药物的生产效率和质量。
总结：随着科技的不断进步和研究方法的不断完善，植物学领域的新发现和进展日益丰富。
植物抗逆性研究及其在农业生产中的应用
植物抗逆性研究及其在农业生产中的应用植物抗逆性是指植物在外部环境的不良变化和自身发生的生理逆境下仍能保持正常生长发育和生理功能的能力。
研究植物抗逆性是进一步认识植物、提高作物产量和改善生态环境的重要途径，也是生物工程与现代农业的重要方向之一。
1.植物抗逆性研究的意义和意义植物抗逆性研究的意义在于逐步认识植物对环境的适应与调节机制，不断提高作物的耐逆性，提高农业生产的质量与效率，同时也能更好地保护和改善自然环境，实现可持续发展。
2.植物抗逆性研究的内容2.1 植物逆境生理学植物逆境生理学是指研究环境变化对植物生理生态学过程及其调控机制的影响和适应过程。
包括植物的耐受性机制、逆境信号转导、基因表达、物质代谢等多个方面。
许多气候逆境的生理指标，如水分利用效率，光合作用效率，蒸腾作用等都是以植物生理生态学为依据的，通过对这些指标进行研究，可以获得作物耐逆性的相关信息。
2.2 植物基因组学随着基因测序技术的发展，人们对植物基因组的了解越来越深入。
植物基因组的研究和分析能够揭示植物在逆境中发生的基因变化和逆境响应的途径，以及各种逆境信号转导途径和分子机制。
这对植物的耐逆性的研究是至关重要的。
2.3 植物生长调控植物生长调控是指植物在逆境环境下，通过调控生长调节因子的表达和功能，自我调节和适应环境，实现正常的生长发育。
这是植物抗逆性研究的重要内容之一。
3.如何提高作物的耐逆性3.1 选择抗逆种质资源和家系选择抗逆种质资源和家系是提高作物耐逆性的一个重要途径，通过选育耐逆性强的品种，可以保障作物的正常生长发育和生产性能。
3.2 利用遗传工程、基因编辑和基因克隆技术遗传工程、基因编辑和基因克隆技术是现代提高植物耐逆性的重要手段。
通过这些技术手段，可以在基因水平上实现植物的耐逆性功能提升。
3.3 利用植物生长调节剂和调节物植物生长调节剂和调节物是提高作物生长效率和耐逆性的重要手段，在逆境环境下，利用植物生长调节剂和调节物，可以促进作物的生长发育和提高作物在逆境中的耐受性。
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。
植物生理学植物逆境生理(33页)
POD活性与膜透性、膜脂过氧化水 平之间都存在着 负相关。
一些植物生长调节剂和人工合成的活性 氧清除剂在 胁迫下也有提髙保护酶活性、 对膜系统起保护作用 的效果。
冰点以下低温对植物的危害叫做冻害(freezing injury) »植物
对 Z?K 点 以 下 低 温 的 适 应 能 力 叫 抗 冻 性 (freezing
-植物抵抗旱害的能力称为抗旱性(drought resistance)o y中国西北、华北地区干旱缺水是影响农林生 产的重要
因子，南方各省虽然雨量充沛，但 由于各月分布不均， 也时有干旱危害。
干旱类型
-(1)大气干旱是指空气过度干燥，相对湿 度过低，常伴 随高温和干风。 中国西北、华北地区常有大气干旱发生。 >(2) 土壤
干旱条件中，让植物经受干旱磨炼，可提髙其 对干旱的
适应能力。
> “蹲苗”：玉米、棉花、烟草、大麦等广泛采 用在苗期
适当控制水分，抑制生长，以锻炼其 适应干旱的能力。
> “搁苗”：蔬菜移栽前拔起让其适当萎蔫一段 时间后再
栽。
> “饿苗”：甘薯剪下的藤苗很少立即扦插，一 般要放置 阴凉处一段时间。
> (2)化学诱导 用化学试剂处理种子或植株，可 产生诱 导作用，提髙植物抗旱性。如用
1、无机离子（积累在液泡中） □ 2,脯気酸
3,甜菜碱 可溶性糖
AB A胁迫激素，提髙抗逆性原因：
(1＞可能使生物膜稳定，减少逆境导致的伤害。 (2) 减少自由基对膜的破坏. 延缓SOD和过氧化氢酶等活性下降，阻止体内自由基的过氧 化作用，
降低丙二醛等有毒物质积累，使质膜受到保护. (3) 改变体内代谢
植物逆境生理资料PPT课件
3、逆境蛋白的生理意义
逆境蛋白是在特定的环境条件下产生的，通常使植物增强对相应逆境的适应性。有些逆境蛋白与酶抑 制蛋白有同源性。有的逆境蛋白与解毒作用有关。 逆境蛋白的产生是植物对多变外界环境的主动适应。
第16页/共34页
逆境蛋白的多样性
类型
诱导因素
热激蛋白（HSP)
高温
作用
提高抗热性
大麦叶子成活率和叶中 脯氨酸含量的关系 在-2.0MPa的聚乙二醇中 h为处理小时数
第21页/共34页
脯氨酸累积的原因：
蛋白质合成减慢，Pro参与蛋白质合成量减少； Pro合成酶活化，Pro合成增加； Pro氧化酶活性降低，导致它的氧化解速度减慢；
第22页/共34页
Pro在抗逆中的作用：
作为渗透物质 保护生物大分子的结构和功能的稳定 水分胁迫期间，能起到解毒作用，植物可直接利用氮源
第6页/共34页
（二）活性氧伤害
自由基破坏膜结构，损伤生物大分 子，引起代谢紊乱，导致植物死亡。
（三）代谢失调
水分代谢失调 光合速率下降 呼吸速率不稳定 物质代谢变化
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1、逆境与植物的水分代谢
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
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2、光合速率下降
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5. 植物激素
• (1) 脱落酸 ABA是一种胁迫激素
• ABA主要通过关闭气孔，保持组织内的水分平衡，增强根的透性，提高水的通 导性等来增加植物的抗性。
• 在低温、高温、干旱和盐害等多种胁迫下，体内ABA含量大幅度升高。
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• (2) 乙烯与其它激素 • 植物在干旱、大气污染、机械剌激、化学胁迫、病害等逆境下，体内逆境乙烯成几倍或
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。
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植物逆境生理学
植物逆境生理学是研究植物在环境逆境下的生理响应和适应机制的
学科。
逆境是指植物在生长和发育过程中遭受的各种不良外界因素，
如高温、低温、干旱、盐碱、酸碱、重金属等。
逆境对植物的生长和
产量产生极大的影响，因此研究植物逆境生理学对于提高农作物的逆
境抗性和生产能力具有重要意义。
1. 逆境对植物生理的影响
逆境条件下，植物会产生一系列的生理变化。
首先，植物会启动一
系列的防御机制，如合成特定的抗氧化物质、活性氧清除酶等，来抵
抗逆境中产生的活性氧物质对细胞的损伤。
其次，植物会调节自身的
生长和发育进程，以适应逆境环境。
例如，在干旱条件下，植物会降
低水分蒸腾速率，减少水分的损失。
另外，植物还会调节离子平衡和
渗透调节，以维持细胞内外的稳定环境。
2. 植物逆境胁迫信号传导
逆境胁迫会激活植物内部的逆境信号传导途径，从而引起相应的生
理反应。
逆境信号传导主要通过植物激素、钙离子和二氧化碳浓度等
多个信号分子参与。
例如，在高盐胁迫条件下，植物会产生较高的烟
酸腺嘌呤二核苷酸（NADPH）浓度，从而降低植物内部的氧化胁迫。
另外，植物还会通过激活多种激素信号传导途径来调节逆境胁迫反应，如乙烯、脱落酸等。
3. 逆境胁迫对植物基因表达的影响
逆境胁迫可以引起植物基因表达谱的改变，进而导致植物发生一系
列的生理变化。
以高温胁迫为例，研究发现许多与热休克蛋白、膜稳
定性和脯氨酸等相关的基因表达受到调控，从而增加植物对高温的适
应能力。
另外，逆境胁迫还可以引起DNA甲基化和组蛋白修饰等表观
遗传调控机制的改变，从而调节基因的表达。
4. 植物逆境生理研究的应用
植物逆境生理研究对于农作物育种和生产具有重要的应用价值。
通
过研究逆境胁迫下植物的适应机制，可以筛选出逆境抗性较强的品种，并通过遗传改良和基因工程等手段培育具有高逆境抗性的农作物品种。
此外，逆境生理研究还可以为农业生产提供科学合理的农艺措施，以
减少逆境对农作物产量和品质的不利影响。
总结起来，植物逆境生理学的研究对于揭示植物在逆境环境中的生
理适应机制具有重要意义，同时也为农业生产提供了科学依据和技术
支持。
随着人们对农作物逆境抗性的需求不断增加，植物逆境生理学
的研究将会更加深入和广泛，为农业的可持续发展做出更大的贡献。