植物生理学——植物的逆境生理

2）光合速率下降
3） 呼吸作用变化 PPP途径增强
①降低（冻害、热害） ②先升后降（冷害、旱害） ③增高（病害）
4） 物质代谢变化
合成＜分解
5） 原生质膜变化 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）蛋白质变化 新蛋白质---统称逆境蛋白(stress protein):
第十二章 植物的逆境生理 Stress Physiology
芦苇
第一节 抗性生理基础 第二节 植物的抗寒性 第三节 植物的抗旱性 第四节 植物的抗盐性
重点
1.植物在逆境下形态结构与生理生化代谢变化 2.高低温对植物伤害及抗寒，耐热机理及途径 3.干旱，湿涝，盐碱对植物伤害及抗旱，抗涝，抗盐碱机理及途径 4.大气污染的种类及对植物伤害特点 5. 抗逆生理与农业生产关系， 掌握提高作物抗逆性途径
塑性胁变：程度重, 解除胁迫以后不能恢复的胁变称塑性胁变。 塑性胁变严重时会成为永久性伤害，甚至导致死亡。
Figure 22.23 A flooded maize field. Flooding in the US Midwest in 1993 resulted in an estimated 33% reduction in yield compared with 1992.
大豆幼苗耐热性诱导实验
植物对逆境的适应与抵抗方式
避性（escape）
御性（avoidance）
植物整个生长发育过程不与逆境相遇， 逃避逆境危害。
植物具有防御逆境的能力，以抵御逆境 对植物的有害影响，使植物在逆境下仍 维持正常生理状态。(逆境排外)
耐性（tolerance）
植物可通过代谢反应阻止、降低或修复由 逆境造成的损伤，使其在逆境下仍保持正 常的生理活动。（逆境存在于细胞内）
生成迅速
四. 植物激素在抗逆性中的作用
1. ABA 提高抗逆性原因 , 可归为 3 方面
(1)可能使生物膜稳定 。 (2) 减少自由基对膜的破坏 . (3) 改变体内代谢. 外施ABA , 可使植物体增加脯氨酸，可溶性糖和可溶性 蛋白质等的含量 。 （4）减少水分丧失
脱落酸在交叉适应(cross adaptation)中的作用
干旱或盐处理----提高水稻幼苗的抗冷性 低温处理----提高水稻幼苗的抗旱性
交叉适应作用物质------脱落酸
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:含量减少
沙枣
五、提高作物抗性的生理措施
选育高抗品种是提高作物抗性的基本措施。 1、种子锻炼 —播种前对种子进行相应的逆境处理。 2、巧施肥水 —控制土壤水分，少施N肥，多施P、K肥。 3、施用生长抑制物质 —如CCC、PP333 、TIBA、JA等
第一节 抗性生理通论
一. 逆境及植物的抗逆性
1、逆境、胁迫（强）与胁变
所有对植物生命活动不利的环境条件统称为逆境（Stress）
逆境种类
物理的，如旱、涝、冷、热等；
化学的，如盐、碱、空气污染等；
生物的，如病、虫害等。
逆境生理（Stress physiology）： 研究逆境对植物伤害以及植物对逆
境的适应与抵抗能力的科学。
a.Байду номын сангаас脯氨酸 (proline) ： 最有效渗透调节物质之一 , 多种逆境下 , 植物体内
都积累脯氨酸（ 尤其干旱，比原始含量增加几十~几百倍）
逆境下Pro积累原因
合成加强
内部脯氨酸氧化受到抑制
蛋白质合成减弱，抑制脯氨酸掺入蛋白质合成过程
外施Pro可解除高等 作为渗调物 植物的渗透胁迫
保持膜结构完整性
活性氧与环境胁迫 保护酶（SOD POD CAT GPX GS PPO ）
主要是代谢紊乱。
3. 植物对逆境的适应与抵抗
抗性=胁强 / 胁变 植物对逆境的适应与抵抗能力，称为抗逆性（hardiness）
植物抗逆性 强弱取决于
遗传潜力 抗逆锻炼
指植物在逆境下，逐渐形成了对逆境的适 应与抵抗能力。这一过程称为抗逆锻炼。
胡杨
40℃诱导后
未进行高温诱导
CK
生长在45 ℃条件下
直接生长在高温下
b. 甜菜碱 (betaines) 在抗逆性中也有渗透调节作用
(季铵化合物—N-甲基代氨基酸，R4 N.X )。 水分亏缺或NaCI胁迫--积累甜菜碱(小麦、大麦、黑麦)
c.可溶性糖 积累大量蔗糖，葡萄糖，果糖，半乳糖等
渗透
调节 物质 特点
分子量小，易溶解； 有机调节物在生理pH范围不带静电荷； 能被细胞膜保持住； 能使酶构象稳定；
但这种耐性有一定的限度。
二. 植物在逆境下的形态变化和代谢特点
1. 形态结构 干旱---叶片和嫩茎萎蔫，气孔开度减小甚至关闭; 淹水---叶片黄化，枯干；根系褐变，腐烂 高温---叶片变褐，出现死斑，树皮开裂 病原菌侵染---叶片出现病斑
2 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 吸水能力降低，蒸腾量降低，组织产生萎蔫
热击蛋白(HSP) ，低温诱导蛋白等
三 渗透调节（osmotic adjustment）与抗逆性
1. 渗透调节的概念
胁迫条件下，细胞主动形成渗透调节物质，提高溶质
浓度，适应逆境胁迫的现象。
2. 渗透调节物质----两大类 1）外界进入细胞的无机离子：
K+，Na+,Ca 2+，Mg 2+ ,Cl - ,SO4 2- ,NO3-等 （主动吸收—累积在液泡） 2）细胞内合成的有机物：
沙枣
胁迫（强）与胁变
胁迫（强）
胁变
借助物理学上概念，任何一种使 植物体产生有害变化的环境因子 称为胁迫（Stress），如温度胁
迫、水分胁迫、盐分胁迫等。
在胁迫下植物体发生的 生理生化变化称为胁变 （Strain）。
随胁迫强度不同，胁变程度有差异
弹性胁变：程度轻, 解除胁迫以后又能恢复的胁变称弹性胁变；
2. 逆境伤害性质
1) 直接伤害（direct stress injury）
严重的逆境，短时间作用产生的对植物生命结构 （蛋白质、膜、核酸等）的不可逆伤害。
这时植物还来不及发生代谢上的改变。 如高温烫伤、冰冻等。
2) 间接伤害（indirect stress injury）
较弱的逆境，长时间作用，可以把原来的弹 性胁变转化为塑性胁变，造成伤害。