植物对逆境的适应
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第二节 植物的抗冷性
一.冷害过程的生理变化 二.冷害的机制 三.影响冷害的内外条件
（一）．冷害过程的生理生化变化
1.胞质环流减慢或停止 2.水分平衡失调 3.光合速率减慢 4.呼吸速率大起大落
（二）．冷害的机制
膜脂的物理状态影响膜蛋白的活性，可以调节离子和其他溶 质的运输．
脂肪酸含量
（1）温度：逐渐降温促使植物进入休眠，抗寒力提高。 （2）日照：短日↑脱落酸↑→休眠，抗性↑ （3）光强 （4）土壤含水 （5）土壤中元素
光照长短对叶子的影响
(三)、冷害的机制
▪ 细胞间结冰伤害（通常温度下降的时候，
细胞间隙中细胞壁附近的水分结成冰）
▪ 细胞内结冰伤害（温度迅速下降，胞间隙
结冰，胞内也结冰，然后液泡结冰）
（三）．影响冷害的内外条件
（一）．内部条件 不同作物对冷害的敏 感不同．
（二）．外界环境 低温锻炼对提高喜温 的 抗寒性是有一定效果的．植物生长速 率与抗寒性强弱呈负相关．
提高植物抗冷性的措施
第三节 植物的抗冻性
植物对冻害的生理适应 内外条件对植物抗冻性的影响5 冻害的机制 冻害基因和抗冻蛋白
（一）生物膜与抗性
膜脂与抗冷
（1）膜脂相变：
生物膜的膜脂在温度低到一定程度时，由液晶态变成 凝胶态的现象。相变结果使原生质流动↓，透性↑，生理生 化反应受伤。
（2）影响膜流动性的因素。
A、不饱和脂肪酸： 含量越高，膜流动性越强，抗冷性也越强
B、磷脂： 含量高，流动性好，抗冷性强
生物膜结构
（一）生物膜与抗性
抗冻植物
木 麻
金 丝 瓜
第四节 植物的抗热性
１．高温对植物的危害：
间接危害( 饥饿、氨中毒、蛋白质破坏） 直接伤害（生物膜破坏，蛋白质变性）
２．内外条件对耐热性的影响：
（1）内部因素：
喜冷植物：0-15℃最适生长。 中生植物：10-30℃最适生长。 喜温植物：30-65℃喜温植物：45℃以上受害 极度喜温植物：65-100℃受害
植物抗性生理
南京晓庄学院生命科学系
植物体是一个开放的体系，生存于自然 环境。自然环境不是不变的，天南地北， 水热条件相差悬殊，即使同一地区，一 年四季也有冷热旱涝之分。
植物抗性生理是指不良的环境对植物生 命活动的影响，以及植物对不良环境的 抗御能力。
第一节 抗性生理通论
逆境对植物代谢的伤害： 植物对逆境的适应： 提高作物抗逆性的生理措施
抗冷植物
不抗冷植物
主要脂 肪酸
棕榈酸 硬脂酸 油酸 亚油酸 亚麻酸
不饱和 比饱和
花椰菜芽 萝卜根 豌豆苗
21.3
19.0 12.8
1.9
1.1 2.9
7.0
12.2 3.1
16.4 20.6 61.9
49.4 44.9 13.2
3.2
3.9
3.8
菜豆苗 甘薯 玉米苗
24.0 24.9 28.3 2.2 2.6 1.6 3.8 0.6 4.6 43.6 50.8 54.6 24.3 10.6 6.8 2.8 1.7 2.1
（一）．植物对抗寒的生理适应
1．适应方式： （1）形成干种子、埋于土中的延存器官（鳞茎、块茎）。 （2）抗寒锻炼： 2．抗寒锻炼中发生的生理生化反应： （1）植物含水量下降 （2）呼吸减弱 （3）脱落酸含量增多 （4）生长停止，进入休眠 （5）保护物质增多
（二）．内外条件对抗寒性的影响
▪ 内部因素： ▪ 外界条件：
一、逆境 (stress) 对植物代谢的伤害：
逆境：使植物产生伤害的环境，又叫胁
迫。包括生物因素和非生物因素。
逆境对代谢的影响：
（1）破坏细胞膜结构完整性。（2）影响 酶活性。 （3）大分子物质分解失活 （4）内源脱 落酸水平↑
代谢强度与抗逆 ( hardiness ) 能力：
代谢强度越弱，抗性越强，如休眠种子、 休眠芽。 代谢强度越强，抗性越弱，如幼苗。
（四）．抗冻基因和抗冻蛋白
▪ 抗冻基因（angtifreeze gene)如拟南芥
cor15,cor6.6等基因，油菜的BN28,BN15
▪ 抗冻基因（antifreeze protein）当植物遭遇低温
时，叶片表皮细胞饿细胞间隙周围的细胞会形成 特殊的蛋白质，与水晶表面结合，抑止或减缓水 晶进一步向内生长．
• 自由基的消除：
SOD（超氧化物歧化酶）， H2O2酶可有效清除自由基，消除危 害。
（四）渗透调节
渗透调节：
水分胁迫时植物体内积累某些有机物质，提高细胞液浓度， 降低其渗透势，使植物得以保存体内水分，适应缺水环境的 现象。
渗透调节物质：
（1）脯氨酸（Pro） A．作为渗调物质，维持胞内渗透压，防止水分丧失。 B．保持膜完整性，增强膜蛋白分子之间的水和作用。
膜脂与抗盐：
膜脂中的MGDG（单半乳糖二甘油脂）与盐分 进入植物体有关。
MGDG↑→吸收矿质多，运输快，不抗盐 MGDG↓→吸收矿质少，运输慢，抗盐
膜脂与抗旱：
饱和脂肪酸含量越高，抗旱力越强
（二）胁迫蛋白
逆境条件下，植物体内会诱导合成部分新蛋白， 这些蛋白对于植物细胞耐受逆境刺激，平稳度 过不良环境具有重要作用。
（2）甜菜碱： （3）K+
（五）脱落酸
▪ 逆境时脱落酸的变化：
逆境促进胞内脱落酸水平升高，提高植物的抗性。 （1）减少膜伤害 （2）减少自由基对膜的破坏 （3）促进渗透物质积累 （4）减少水分丢失
▪ 交叉适应：cross adaptation
植物与不良环境反应之间的相互适应作用。 交叉适应引起物质： 脱落酸
这些蛋白包括： 1、热激蛋白：heat shock protein 2、冷调节蛋白：cold regulated protein 3、渗压素：osmotin 4、厌氧多肽：anaerobic polypeptide
热激蛋白
（三）活性氧
• 自由基：氧化能力极强，可破坏许
多生物大分子。 逆境使自由基大量积累，主要危害： （1）膜脂过氧化，膜完整性被破坏。 （2）膜脂产生脱脂化作用，磷脂游 离，膜结构破坏。
二、植物对逆境的适应：
植物对逆境的适应：
避逆性（stress avoidance） 耐逆性（stress tolerance）
生物膜 胁迫蛋白 活性氧 渗透调节 脱落酸
避逆性：是指植物对不良环境在时间上 躲避开如沙漠中的植物只在雨季生长， 阴生植物可在树荫下生长．
耐逆性：是指植物忍受逆境的作用．
第二节 植物的抗冷性
一.冷害过程的生理变化 二.冷害的机制 三.影响冷害的内外条件
（一）．冷害过程的生理生化变化
1.胞质环流减慢或停止 2.水分平衡失调 3.光合速率减慢 4.呼吸速率大起大落
（二）．冷害的机制
膜脂的物理状态影响膜蛋白的活性，可以调节离子和其他溶 质的运输．
脂肪酸含量
（1）温度：逐渐降温促使植物进入休眠，抗寒力提高。 （2）日照：短日↑脱落酸↑→休眠，抗性↑ （3）光强 （4）土壤含水 （5）土壤中元素
光照长短对叶子的影响
(三)、冷害的机制
▪ 细胞间结冰伤害（通常温度下降的时候，
细胞间隙中细胞壁附近的水分结成冰）
▪ 细胞内结冰伤害（温度迅速下降，胞间隙
结冰，胞内也结冰，然后液泡结冰）
（三）．影响冷害的内外条件
（一）．内部条件 不同作物对冷害的敏 感不同．
（二）．外界环境 低温锻炼对提高喜温 的 抗寒性是有一定效果的．植物生长速 率与抗寒性强弱呈负相关．
提高植物抗冷性的措施
第三节 植物的抗冻性
植物对冻害的生理适应 内外条件对植物抗冻性的影响5 冻害的机制 冻害基因和抗冻蛋白
（一）生物膜与抗性
膜脂与抗冷
（1）膜脂相变：
生物膜的膜脂在温度低到一定程度时，由液晶态变成 凝胶态的现象。相变结果使原生质流动↓，透性↑，生理生 化反应受伤。
（2）影响膜流动性的因素。
A、不饱和脂肪酸： 含量越高，膜流动性越强，抗冷性也越强
B、磷脂： 含量高，流动性好，抗冷性强
生物膜结构
（一）生物膜与抗性
抗冻植物
木 麻
金 丝 瓜
第四节 植物的抗热性
１．高温对植物的危害：
间接危害( 饥饿、氨中毒、蛋白质破坏） 直接伤害（生物膜破坏，蛋白质变性）
２．内外条件对耐热性的影响：
（1）内部因素：
喜冷植物：0-15℃最适生长。 中生植物：10-30℃最适生长。 喜温植物：30-65℃喜温植物：45℃以上受害 极度喜温植物：65-100℃受害
植物抗性生理
南京晓庄学院生命科学系
植物体是一个开放的体系，生存于自然 环境。自然环境不是不变的，天南地北， 水热条件相差悬殊，即使同一地区，一 年四季也有冷热旱涝之分。
植物抗性生理是指不良的环境对植物生 命活动的影响，以及植物对不良环境的 抗御能力。
第一节 抗性生理通论
逆境对植物代谢的伤害： 植物对逆境的适应： 提高作物抗逆性的生理措施
抗冷植物
不抗冷植物
主要脂 肪酸
棕榈酸 硬脂酸 油酸 亚油酸 亚麻酸
不饱和 比饱和
花椰菜芽 萝卜根 豌豆苗
21.3
19.0 12.8
1.9
1.1 2.9
7.0
12.2 3.1
16.4 20.6 61.9
49.4 44.9 13.2
3.2
3.9
3.8
菜豆苗 甘薯 玉米苗
24.0 24.9 28.3 2.2 2.6 1.6 3.8 0.6 4.6 43.6 50.8 54.6 24.3 10.6 6.8 2.8 1.7 2.1
（一）．植物对抗寒的生理适应
1．适应方式： （1）形成干种子、埋于土中的延存器官（鳞茎、块茎）。 （2）抗寒锻炼： 2．抗寒锻炼中发生的生理生化反应： （1）植物含水量下降 （2）呼吸减弱 （3）脱落酸含量增多 （4）生长停止，进入休眠 （5）保护物质增多
（二）．内外条件对抗寒性的影响
▪ 内部因素： ▪ 外界条件：
一、逆境 (stress) 对植物代谢的伤害：
逆境：使植物产生伤害的环境，又叫胁
迫。包括生物因素和非生物因素。
逆境对代谢的影响：
（1）破坏细胞膜结构完整性。（2）影响 酶活性。 （3）大分子物质分解失活 （4）内源脱 落酸水平↑
代谢强度与抗逆 ( hardiness ) 能力：
代谢强度越弱，抗性越强，如休眠种子、 休眠芽。 代谢强度越强，抗性越弱，如幼苗。
（四）．抗冻基因和抗冻蛋白
▪ 抗冻基因（angtifreeze gene)如拟南芥
cor15,cor6.6等基因，油菜的BN28,BN15
▪ 抗冻基因（antifreeze protein）当植物遭遇低温
时，叶片表皮细胞饿细胞间隙周围的细胞会形成 特殊的蛋白质，与水晶表面结合，抑止或减缓水 晶进一步向内生长．
• 自由基的消除：
SOD（超氧化物歧化酶）， H2O2酶可有效清除自由基，消除危 害。
（四）渗透调节
渗透调节：
水分胁迫时植物体内积累某些有机物质，提高细胞液浓度， 降低其渗透势，使植物得以保存体内水分，适应缺水环境的 现象。
渗透调节物质：
（1）脯氨酸（Pro） A．作为渗调物质，维持胞内渗透压，防止水分丧失。 B．保持膜完整性，增强膜蛋白分子之间的水和作用。
膜脂与抗盐：
膜脂中的MGDG（单半乳糖二甘油脂）与盐分 进入植物体有关。
MGDG↑→吸收矿质多，运输快，不抗盐 MGDG↓→吸收矿质少，运输慢，抗盐
膜脂与抗旱：
饱和脂肪酸含量越高，抗旱力越强
（二）胁迫蛋白
逆境条件下，植物体内会诱导合成部分新蛋白， 这些蛋白对于植物细胞耐受逆境刺激，平稳度 过不良环境具有重要作用。
（2）甜菜碱： （3）K+
（五）脱落酸
▪ 逆境时脱落酸的变化：
逆境促进胞内脱落酸水平升高，提高植物的抗性。 （1）减少膜伤害 （2）减少自由基对膜的破坏 （3）促进渗透物质积累 （4）减少水分丢失
▪ 交叉适应：cross adaptation
植物与不良环境反应之间的相互适应作用。 交叉适应引起物质： 脱落酸
这些蛋白包括： 1、热激蛋白：heat shock protein 2、冷调节蛋白：cold regulated protein 3、渗压素：osmotin 4、厌氧多肽：anaerobic polypeptide
热激蛋白
（三）活性氧
• 自由基：氧化能力极强，可破坏许
多生物大分子。 逆境使自由基大量积累，主要危害： （1）膜脂过氧化，膜完整性被破坏。 （2）膜脂产生脱脂化作用，磷脂游 离，膜结构破坏。
二、植物对逆境的适应：
植物对逆境的适应：
避逆性（stress avoidance） 耐逆性（stress tolerance）
生物膜 胁迫蛋白 活性氧 渗透调节 脱落酸
避逆性：是指植物对不良环境在时间上 躲避开如沙漠中的植物只在雨季生长， 阴生植物可在树荫下生长．
耐逆性：是指植物忍受逆境的作用．