第三章植物的热害及抗热性
高温对植物生长的影响及热害防治方法
高温对植物生长的影响及热害防治方法1. 引言高温是指温度在35摄氏度（℃）以上的环境条件。
随着气候变化的加剧，高温也越来越成为一个全球性的问题。
在农业生产中，高温对植物的生长和产量产生了极大的影响。
本文将探讨高温对植物生长的影响以及一些热害的防治方法。
2. 高温对植物生长的影响2.1 高温抑制种子萌发和幼苗生长高温对种子的发芽和幼苗的生长发育具有很大的抑制作用。
一些种子在高温下会失去活力，导致发芽率降低甚至完全无法发芽。
幼苗也很容易受到高温的伤害，导致生长缓慢、长势差。
2.2 高温引发叶片氧化和脱水高温会导致叶片的氧化反应增加，加速叶片老化。
同时，高温也会加速植物体内水分的蒸发，使植物出现脱水现象。
这些影响会导致叶片萎蔫、叶片颜色变黄等。
2.3 高温降低光合作用高温对光合作用产生了负面影响。
在高温下，光合作用的速率下降，光反应和暗反应的平衡被破坏，导致光合产物的合成减少，植物无法正常进行养分合成和转运。
2.4 高温加剧植物的代谢负担高温会对植物的代谢过程产生不利影响。
植物为了应对高温环境，会增加能量代谢和营养合成的过程，导致代谢负担增加。
如果高温持续存在，植物的生长和发育将受到很大的限制。
3. 热害防治方法3.1 选择适应地方的作物品种在高温地区种植作物时，应选择耐热的作物品种。
耐热品种通常具有较高的温度适应能力，能够更好地抵御高温对植物生长的不利影响。
3.2 控制高温环境条件可以利用遮阳网、湿帘等措施来调节温室内的温度，减轻高温对植物的影响。
同时，科学合理的通风也有助于降低温室内的温度，改善植物的生长环境。
3.3 提供充足的水分高温环境下，植物容易脱水，需要提供充足的水分来保持植物体内的水分平衡。
及时浇水、覆盖土壤等方法可以有效地减轻高温对植物的脱水影响。
3.4 施用适当的肥料高温下，植物对养分的需求增加，所以要合理施用肥料，满足植物的养分需要。
同时，要注意适量施用有机肥料，增加土壤的保水性和肥力，提高植物的抗旱能力。
园林生态学 第三章 园林植物与温度的生态关系
●大多数花的最佳贮藏温度为0-5℃，而热带花的最佳贮藏温
度为8-12℃。
5、温度调控与防寒
●冷室花卉，冬季在1-5℃的室内可越冬； ●低温温室花卉，最低温度在5-8℃才能越冬； ●中温温室花卉，最低温度8-15℃才能越冬； ●高温温室花卉，最低温度在15-25℃才能越冬。
●影响植物低温伤害的外界因素，包括低温状况和环境条件。 低温状况主要有极端低温值、低温的持续时间、温度的变化 速度和土壤低温；外界环境条件包括日照长短、光照强度、 土壤含水量和土壤营养。 ●植物能否受害，最终取决于植物本身的抗性。 ●提高植物的抗寒性的主要途径有抗寒锻炼、喷施化学物质及 采取适当的栽培措施 。
三、我国园林植物的分布
第四节 温度在城市园林调控中的应用
一、园林植物对城市气温的调节作用
1、园林植物的遮荫（降温）作用
“大树底下好乘凉” 主要通过植物群落内地表太阳辐射的再分配实现。
不单纯是对地面的遮荫，对建筑物的墙体、屋顶等也具遮荫 效果。
2、园林植物的凉爽（增湿）作用
通过蒸腾吸收热量，降低环境温度，同时释放水分，产 生凉爽效应。
二、节律性变温对植物的生态效应
1、节律性变温与温周期
植物随昼夜、季节等有规律的温度变化而表现出来的各种反 应称为温周期现象(thermoperiodism) 。
日温周期现象，即通常听说的昼夜变温，是指一天内温度随
着昼夜的交替变化而发生有规律的变化。
季温周期现象也称季节变温，是一年中温度随春、夏、秋、
用——直接伤害
2、极端低温对园林植物的生态作用——间 接伤害
冻拔(frost heaving)：由于气温下降，引起土壤结冰，体积 增加约9％，随着冻土层的不断加厚、膨大，会连带苗木上 举，解冻后，根系裸露地面，严重时会倒地死亡。 冻裂(frost cracking)：温度较低时，太阳光的强烈照射使树 木受光面迅速升温，在不照射或入夜后气温迅速下降，使树 木受光面和背光面产生较大温差，由于热胀冷缩而产生弦向 拉力，使树皮纵向开裂而造成伤害。 生理干旱(physiological drought)：又称为冻旱，是指尽管 土壤水分充足，但由于土壤低温或土壤溶液盐分浓度高而使 植物根系吸收不到水分，地上部分因气温较高却不断蒸腾失 水所引起的水分失凋致使叶片变黄、枝条受损甚至整株苗木 生长受抑制乃至死亡的现象。
农作物高温热害预防措施
VS
宣传普及防灾知识
通过各种渠道宣传普及防灾知识，提高农 民对高温热害的认识和应对能力。
提高农民的防灾能力
引导农民调整种植结构
根据气候变化和高温热害风险，引导农民合 理选择耐热、抗高温的农作物品种。
加强农田水利建设
完善农田灌溉系统，保证在高温期间能够及 时为农作物提供充足的水分。
高温热害对农作物
错峰播种
根据当地的气候条件和农作物的生长特性，合理安排农作物的播种 时间，尽量避开高温季节，降低高温热害的风险。
科学施肥
合理施用化肥，增加有机肥和微肥的施用量，改善土壤环境，提高 土壤的保水能力和肥力，增强农作物的抗高温能力。
水分管理
加强农田水分管理，及时灌溉和排水，保持土壤湿度适宜，增强农 作物的抗高温能力。
选用耐热品种
耐热性强的品种
选择适合当地气候条件的耐热性强的农作物品种，如水稻、玉米等。这些品种 能够在高温条件下保持较好的生长状态，减少高温热害的风险。
适应高温环境的品种
选择适应高温环境的农作物品种，如夏播作物中的小麦、油菜等。这些品种能 够在夏季高温条件下正常生长，减少高温热害的影响。
合理安排农事活动
农作物高温热害的
04
预防策略
建立预警系统
要点一
建立气象预警系统
加强气象监测，特别是对于高温天气的监测，及时发 布预警信息。
要点二
建立农作物高温热害预警系统
针对不同农作物的高温热害阈值进行监测，结合气象 数据，建立预警模型。
加强宣传教育
加强农民技术培训
组织技术培训和科普宣传活动，让农民 了解高温热害对农作物的影响和应对措 施。
农作物高温热害预防措 施
2023-11-12
高温对植物的伤害及耐热性
柑橙日灼病
冬瓜日灼病
冬季涂白的树
3.耐热性
植物对高温胁迫（high temperature stress
）的适应和抵抗能力称为耐热性（heat
resistance）。 最适温度
植
株
的
存
活 最低温度
最高温度
率
温度
嗜冷细菌
二.植物体的温度状况
1.喜冷植物：生长温度为在零上低温(0-20℃)，当
温度在15-20℃以上即受高温伤害。例如某些藻类、 细菌和真菌.
海栖热袍菌
棉花 喜温植物
一些作物的临界温度
本节小结
1.高温对植物的热害可分为：高温害和日灼伤害 2.植物对温度状况的分类可分为：
（1）喜冷植物 （2）中生植物 （3）喜温植物
3.农作物的临界温度
目录
第一节:高温伤害及植物耐热性的概述 第二节:高温对植物生理生化过程的影响 第三节:高温对植物伤害的生理及分子机制 第四节:植物耐热性的生理及分子机制 第五节:植物热激蛋白及其分子作用
高温对植物的伤害及耐热机制
闵 雄
1.高温害
• 高温害是高温 天气对开花至成 熟期作物产生的 热害，多发生在 我国南方早稻和 中稻抽穗、开花 到成熟期之间， 尤其进入盛夏酷 热较早的年份。
2.果树树木日灼伤
• 果树日灼是由强烈的太阳辐射增温所引起的果 树枝干伤害，也称灼伤。分为夏季日灼和冬季日 灼两类。
发财树 喜冷植物
2.中生植物： 生长温度为 10-30℃，超 35℃就会受伤 。例如水生和 阴生的高等植 物，地衣和苔 藓等。
水稻
3.喜温植物：其中 有些植物在45℃以 上就受伤害，称为 适度喜温植物，例 如陆生高等植物， 某些隐花植物。有 些植物则在65100℃才受害，称 为极度喜温植物， 例如蓝绿藻、真菌 和细菌等。
第三章植物的热害及抗热性
四、植物抗热性的表现形式
1、什么是抗热性：把植物忍耐高温逆境的 适应能力通称为抗热性。
1 ）抗热性与植物的种类有关
2）某些植物特有的形态解剖结构有关（仙 人掌的叶子）
2、植物抗热性的表现形式： 1）避热性：植物体或某些器官、组
织的生长发育不与高温逆境相遇，从 （例如 小麦，蒲公英 ，橡胶草等）
而可以避免热害的影响，称为避热性。
油料种子对高温的抵抗力大于淀粉种子；
细胞汁液含水量(自由水)越少，蛋白质分子越变性 ，耐热性越强。
耐热性强的植物在代谢上的基本特点：
蛋白质的热稳定性主要决定于化学键的牢固程度与键
能大小。凡是疏水键、二硫键越多的蛋白质，其抗热
性就越强，这种蛋白质在较高温度下不会发生不可逆
的变性与凝聚。同时，耐热植物体内合成蛋白质的速
与呼吸的矛盾 ）
3、植物受热害的温度指标
4、植物致死的高温指标
二、内外条件对耐热性的影响 （一）内部因素：不同生长习性的植物的耐热性不同 。一般说来，生长在干燥炎热环境下的植物耐热性高 于生长在潮湿冷凉环境下的植物。例如C4植物起源
于热带或亚热带地区，其耐热性一般高于C3植物。
C4植物光合最适温度为40～45℃，也高于C3植物
氢键，使整个分子重新恢复其空间结构，
其热稳定性更大，耐热性增强。
2．湿度 一般来说，细胞含水量低，耐热性强。干 燥种子的抗热性强，随着含水量增加，抗 热性下降
三、热激蛋白 热激蛋白（heat shock protein, HSP）是生 物受高温刺激后大量表达的一类蛋白，它最早
是在果蝇中发现的，现已证明普遍存在于动物、
4、高温对植物体内碳素代谢的影响 植物生理学中，把植物光合作用速率与呼吸速率 相等时的温度指标称为温度补偿点。当植物处于 补偿点以上的高温逆境下时，光和产物积累小于 呼吸消耗，植物会发生饥饿。短期出现时会影响
水稻高温热害的防御对策
科学安排播期
避开高温时段
根据当地的气候条件，合理安排水稻的播种和插秧时间，尽量避开高温时段， 降低高温对水稻生长的影响。
调整播插方式
采用直播、抛秧、机插等新型水稻栽培技术，减少水稻在田间的受热时间。
改善田间小气候
增加灌溉次数
在高温期间增加灌溉次数，提高田间湿度，降低水稻叶片温度，减轻高温热害。
总结词：较强抗性
详细描述：某品种水稻在多次高温热害天气 中，表现出较强的抗性，其生长发育受影响 较小，产量和品质均保持较好水平。该品种 的水稻抗高温特性为其他品种提供了借鉴和
参考。
案例三
总结词
种植制度调整
详细描述
针对高温热害的影响，某地区通过调整种植 制度来减轻危害。具体措施包括改变播种时 间、调整水稻生育进程与夏季高温错峰、合 理密植等，这些措施有效地降低了高温热害 对水稻生长的影响，提高了水稻的产量和品 质。
水稻高温热害的防御对策
汇报人： 2023-12-20
目录
• 水稻高温热害的认识 • 水稻高温热害的防御措施 • 水稻高温热害的补救措施 • 案例分析
01
水稻高温热害的认识
什么是水稻高温热害
定义
水稻高温热害是指在水稻生长过程中 ，由于气温异常升高导致的水稻生长 受阻、产量下降的现象。
原因
高温天气是导致水稻高温热害的主要 原因，如持续的高温、干旱等极端气 候条件。
水稻高温热害的危害
产量下降
高温热害会导致水稻生长受阻，结实率下降，产量明 显降低。
品质下降
高温热害会使水稻籽粒中的蛋白质含量下降，米质变 差。
病虫害加重
高温热害有利于病虫害的发生和传播，加重了水稻的 病虫害负担。
农业气象灾害热害及防御措施
农业气象灾害热害及防御措施一、热害的概念热害是高温对植物生长发育以及产量形成所造成的一种农业气象灾害。
二、热害的类型热害包括高温逼熟和日灼。
1.高温逼熟高温逼熟是高温天气对成熟期作物产生的热害。
华北地区的小麦、马铃薯，长江以南的水稻，北方和长江中下游地区的棉花常受其害。
水稻受害表现为最后3片功能叶早衰发黄，灌浆期缩短，粒重下降．秕粒率增加10％-30％，有的高达40％-50％，受害指标是日最高温度连续3d以上≥35℃，敏感期在乳熟期前后，即抽穗后6-15d，长江以南的早稻、早中稻、杂交稻的灌浆期正值盛夏，往往受害。
棉花受害表现为花、铃大量脱落，受害指标为日最高温废34-35℃，马铃薯受害后表现退化、薯块变小，受害指标为薯块形成期平均温度参22℃。
形成热害的原因是高温，因为高温使植株叶绿素失去活性，阻滞光合作用的暗反应，降低光合效率，呼吸消耗大大增强；高温使细胞内蛋白质凝聚变性，细胞膜半透性丧失．植物的器官组织受到损伤；高温还能使光合同化物输送到穗和粒的能力下降．酶的活性酶低．致使灌浆期缩短，籽粒不饱满．产量下降。
2.日灼日灼是因强烈太阳辐射所引起的果树枝干伤害，也称日灼或灼伤。
日灼常常在于旱天气条件下产生．主要危害果实和枝条的皮层。
由于水分供应不足，使植物蒸腾作用减弱。
在夏季灼热的阳光下，果实和枝条的向阳面受到强烈辐射，因而遭受伤害。
受害果实上出现淡紫色或谈褐色干陷斑，严重时出现裂果，枝条表面出现裂斑。
夏季日灼在苹果、桃、梨和葡萄等果树上均有发生，它的实质是干旱失水和高温的综合危害。
冬季日灼发生在隆冬和早春，果树的主干和大枝的向阳面白天接受阳光的直接照射，温度升高到o℃以上，使处于休眠状态的细胞解冻；夜间树皮温度又急剧下降到o℃以下，细胞内又发生结冰。
冻融交替的结果使树干皮层细胞死亡，树皮表面呈现浅红紫色块状或长条状日烧斑。
日灼常常导致树皮脱落，病害寄生和树干朽心。
三、防御措施1.选用抗热性强的品种。
高温对植物的伤害及耐热机制
高温对植物的伤害及耐热机制高温对植物的伤害及耐热机制引言：随着全球气候变暖的趋势，高温对植物的影响日益凸显。
高温天气不仅会影响植物的生长发育和产量，还会引发一系列的生理和生化变化，最终导致植物的伤害甚至死亡。
因此，研究高温对植物的伤害及其耐热机制，对保护和提高农作物的产量具有重要的意义。
一、高温对植物的伤害1.1 光合作用受抑制高温会导致植物光合作用过程中的光化学反应和碳合成受到抑制。
光合作用是植物中最为重要的生理过程之一，能提供养分和能量，促进植物的生长和发育。
高温增加了光合作用产生的有害氧化物，如超氧阴离子等，降低了植物的光合作用效率。
1.2 蛋白质、酶活性失调高温会引发蛋白质的氧化和降解，导致酶活性失调。
蛋白质是植物生长与发育的基础，承担着多种功能。
在高温环境下，蛋白质的氧化和降解会导致酶的活性降低，从而影响植物的新陈代谢和生理过程。
1.3 水分失去平衡高温会增加植物的蒸腾速率，导致植物水分失去平衡。
蒸腾是植物体内水分从根部经植物体上部整个水导管系统传输至叶片表面蒸发出去的过程。
高温会加快植物体内水分的蒸发速率，导致组织水分的减少和水分失去平衡，影响植物的生物化学反应和水分运输。
二、植物的耐热机制2.1 膜热稳定性提高植物对高温的适应主要通过提高膜热稳定性来保护细胞膜的完整性。
较高的热稳定性可使细胞膜在高温下能够保持完整，抵御高温对细胞膜的伤害。
植物通过调节膜磷脂的脂酰链长度、膜蛋白的合成以及各种溶质的积累等方式来提高膜的热稳定性。
2.2 抗氧化能力增强植物细胞中存在大量的抗氧化物质，如超氧化物歧化酶、谷胱甘肽过氧化物酶等，这些物质能够清除细胞内产生的有害氧化物，保护细胞免受氧化伤害。
在高温环境下，植物通过增加抗氧化物质的合成和积累来增强抗氧化能力，降低高温对细胞的伤害。
2.3 热激蛋白的表达与功能热激蛋白（Heat Shock Protein，HSP）是植物在高温环境中产生的一类蛋白质，它们可以保护细胞的正常结构和功能。
植物的抗热性
直接危害
蛋白质变性 膜结构破坏
高温对Байду номын сангаас物的危害
间接危害
代谢性饥饿 有毒物质积累 生理物质活性缺乏 蛋白质合成下降
直接危害
高温直接破坏原生质体的结构。直接伤害在短时间内(几秒到几十秒)就出 现伤害症状，并可以从受热部位向非受热部位蔓延。
蛋白质变性：高温打断维持蛋白质空间结构的氢键和疏水 键,破坏蛋白质空间构象。 膜结构破坏：在高温作用下，构成生物膜的蛋白质和脂类 之间的键断裂，类脂脱离膜形成一些液化的小囊泡，从而 破坏膜的结构,导致膜选择透性和主动吸收特性的丧失。
三、提高植物抗热性的途径
• 高温锻炼
将萌动的种子在适当的高温下锻炼一段时间后再播种，可以提高耐热 性。
正常温度
40℃诱导后， 生长在45℃条件下
未进行高温诱导 直接生长在45℃条件下
大豆幼苗耐热性诱导实验
• 改善栽培措施 1. 充分灌溉 2. 合理施肥 3. 高秆与矮秆间作套种 4. 人工遮阴
四、植物适应高温的生理机制
草业与环境科学学院
植物的抗热性
目录
热害及其表现 影响植物抗热性的内外因素 提高植物抗热性的途径 植物适应高温的生理机制
一、热害及其表现
热害：由于植物体所处的环境中溫度过高所 引起的植物生理性伤害称为热害。 抗热性：植物对高温胁迫的抵抗与忍耐能力 称为抗热性。
热害病症：
1、树干(特别是向阳部分)干燥、裂开; 2、叶片出现死斑,叶色变褐、变黄;鲜果(如葡 萄、番茄)烧伤，后来受伤处与健康处之间形 成木栓,有时甚至整个果实死亡; 3、出现雄性不育,花序或子房脱落等异常现象。 高温对植物危害是复杂的、多方面的;
• 3、耐热性
在高温时植物体的代谢发生变化，以减少或 者修复由高温造成的伤害。
植物抗热生理
• 在植物体中还存在一些分子量较大的热激蛋白, 主要有HSP110、HSP90、HSP70、HSP60 等。
膜蛋白变性、分解：高温打断氢键和疏水键 ，蛋白质失去
二、三级结构，展开，失去原有生物学特性。
膜脂分子液化：高温能促进膜中的脂类释放出来，形成一些
液化的小囊泡。
Hale Waihona Puke 膜透性增加（二）间接伤害
间接伤害是指高温导致代谢异常，渐渐使 植物受害，其过程是缓慢的。
四、植物的抗热性
按Levitt的观点，植物的抗热性（heat resistance）包括避热性（heat avoidance） 和耐热性（heat tolerance）
• 不同类的植物对高温的忍耐程度有很大差异。 根据不同植物对温度的反应，可分为如下几类：
– 喜冷植物：例如某些藻类、细菌和真菌，生长温度 为在零上低温(0～20℃)，当温度在15～20℃以上即 受高温伤害。 – 中生植物：例如水生和阴生的高等植物，地衣和苔 藓等，生长温度为10～30℃，超过35℃就会受伤。 – 喜温植物：其中有些植物在45℃以上就受伤害，称 为适度喜温植物，例如陆生高等植物，某些隐花植 物；有些植物则在65～100℃才受害，称为极度喜 温植物，例如蓝绿藻、真菌和细菌等。
• 高温下光合作用受抑制的原因不是气孔 限制因素增加，而是光合器官受到伤害。
– – – – – – – – – 光合量子产量降低。 PSII的电子传递能力降低。 Fo升高。 OEC损伤 Fv/Fm下降。 ΦPSII下降。 RuBPCase能力下降。 光合磷酸化作用丧失。 叶绿素分解。
作物高温热害
作物高温热害作物高温热害引言随着全球气候变化和全球暖化的加剧，高温热害对农作物产量和质量造成了严重的影响。
高温热害是指当环境温度超过作物的耐受范围时，对植物的生长和发育产生负面影响的现象。
本文将探讨作物高温热害的成因、对作物产量的影响、作物耐热机制以及应对高温热害的措施。
一、作物高温热害的成因1. 全球气候变化：全球气候变暖导致了气温的升高。
高温热害在农作物生产中越来越常见。
2. 高温波及：炎热的天气可能会形成高温波及，持续时间较长，对农作物产生较大影响。
3. 太阳辐射：夏季阳光照射时间长，太阳辐射强度高，对作物产生直接的热损害。
二、作物高温热害对产量的影响高温热害对农作物的产量和质量产生了广泛影响。
1. 减产：高温热害对植物的生长和发育过程产生了负面影响，使作物产量降低。
2. 早熟：作物在高温环境下容易提前成熟，导致产量减少。
3. 萎蔫和坐果率下降：高温导致水分蒸发增加，作物容易失水，叶片萎蔫，花蕾枯萎，坐果率下降。
4. 异常果实发育：高温热害对果实的发育过程产生负面影响，导致果实变形、色泽不佳、品质下降。
三、作物耐热机制农作物在适应高温环境中具备一定的抗热能力。
1. 保护鞘层：作物的保护鞘层可以减少高温对作物组织的伤害。
2. 色素调节：高温环境下，作物会调节色素含量以保护叶绿素和其他生理活性物质。
3. 抗氧化物质：作物会产生一些抗氧化物质来抵抗高温热害，如超氧化物歧化酶和过氧化物酶。
四、应对高温热害的措施针对作物高温热害，采取一些措施可以减轻其对作物产量和质量的影响。
1. 种植适应性强的作物品种：选择具有耐热性的品种进行种植。
2. 调整种植时间：在高温季节避免播种，调整种植时间以规避高温热害。
3. 灌溉管理：合理管理灌溉，在高温时段增加灌溉频率以维持作物水分平衡。
4. 遮阳措施：采取遮阳措施，如建立遮阳棚或种植树木来减少直接阳光照射。
5. 营养管理：增施有机肥料和矿质元素，提高植物的抗热能力。
抗热性
高温对植物生理的影响由高温引起植物伤害的现象称为热害，植物抵抗高温伤害的能力称为抗热性。
目前热害的温度很难定量，因为不同类型的植物对高温忍耐程度有很大差异，仅以高等植物比较，水生和阴生植物的热害界限大约在35℃左右，而一般陆生的高等植物热害界限可大于35℃，所以热害的温度不能绝对划分。
热害的温度又与作用时间密切相关，致伤的高温与暴露的时间成反比，时间愈短植物忍耐的温度愈高。
(一)高温对植物的伤害1．直接伤害这是指植物在短时间接触高温后立即表现出来的一种伤害。
（1）蛋白质变性与凝固高温破坏了蛋白质的空间构型，使蛋白质二级结构和三级结构中起重要作用的氢键因高温断裂，一些维持三级结构的疏水键也遭破坏。
这样，蛋白质空间构型被破坏，肽链展开、疏松起来，发生蛋白质变性。
一般最初的变性是可逆的，如果高温消除，蛋白质还可以复性，细胞还不致受到伤害。
如果高温继续下去，蛋白质很快发生聚集，造成凝固，转变成不可逆状态，而失去蛋白质原有的活性。
伴随高温，植物不可避免要失去大量水分，高温杀伤温度与细胞含水量之间呈负相关，水分子参与了蛋白质构型越容易发生热变性。
此外，蛋白质胶体必须要有足够的水分，才可以自由移动和展开其空间构型，发生结构变性。
因此，含水量少的原生质，抗热性愈强，干燥种子的抗热性一般高于其他器官。
（2）脂类的液化生物膜的主要成分是蛋白质和脂类。
脂类与蛋白质分子之间靠静电引力或疏水键联系，在高温条件下，脂类分子活动性增加超过了它与蛋白质的静电引力，从双分子层固相中游离出来，形成一些液化的小囊泡，从而破坏膜的结构，使膜系统出现孔隙、漏洞，使膜失去了半透性和主动吸收的特性。
而脂类的液化程度取决于脂肪酸的饱和程度，饱和脂肪酸愈多愈不易液化，耐热性愈强。
用耐热的小青藻CyAnIdIuM CAldArIuM(蓝藻纲)实验发现，当温度升高到55℃时，它的脂肪酸含量比中等温度时的脂类含量低一半，不饱和脂肪酸与饱和脂肪酸之比亦减少三倍(即饱和脂肪酸增多)，说明耐热的植物随温度升高脂肪酸饱和度增高，这是由于脂肪酸被过氧化酶氧化，可能是过氧化酶的血红素基被高温钝化，在高温下脂肪酸不易被氧化(去饱和)，故饱和脂肪酸增多。
植物生理学课程教学大纲
植物生理学课程教学大纲(Plant Physiology)课程编号：081001课程性质：学科基础课适用专业：园艺专业先修课程：植物学、化学、物理学后续课程：作物栽培学、遗传学、作物育种学总学分：3.5，其中实验学分：0.5教学目的与要求：植物生理学是研究植物生命活动规律，揭示植物生命现象本质的科学。
植物的生命活动是在水分代谢．矿质营养．光合作用和呼吸作用等基本代谢的基础上，表现出种子的萌发．营养器官的生长．开花．受精．果实和种子的成熟等生长发育过程。
植物生理学是植物学学科和农学学科各专业必修的一门重要的专业基础课，也被称之为“合理农业的基础”课程。
通过本课程的教学，总的目的和要求是使学生：1、了解植物生理学概念的基本内涵及其所研究的主要内容。
2、了解植物体内的物质代谢与能量代谢的基本情况和过程．了解这些代谢过程之间的相互关系。
3、了解植物生长发育的基本规律．理解外界条件对植物生长发育进程的影响。
4、了解植物逆境种类及其对植物的危害，理解植物抗逆性的生理基础，掌握提高植物抗逆性的原理、途径和方法。
5、理解植物生理学是重要的专业基础课，为后续课程如耕作、栽培、遗传育种等专业课的学习打下必要的理论基础。
6、理解植物生理学是一门实验科学，通过实验教学，使学生掌握研究植物生命活动的基本方法和基本技能，培养学生观察问题和分析问题的能力，以及提高理论联系实际、掌握解决农业生产中的实际问题的途径和方法。
本课程选用教材为：《植物生理学》（王忠主编，中国农业出版社，2000）；实验教材为：《植物生理学实验指导》（邹琦主编，中国农业出版社，2000）教学内容与安排绪论部分（2学时）一、植物生理学的定义和研究内容二、植物生理学的产生和发展三、植物生理学与农业生产四、怎样学好植物生理学,掌握与其有联系的学科的知识、注重实验以及结合生产实践本章重点：植物生理学的定义和研究内容。
第一章植物细胞的结构和功能（2学时）第一节植物细胞的结构与组成一、细胞的概述二、原生质的性质第二节细胞壁的结构与功能一、细胞壁二、胞间连丝第三节生物膜的结构与功能一、生物膜的化学组成二、生物膜的结构模型三、生物膜的功能第四节植物细胞亚微结构与功能一、细胞核二、叶绿体和线粒体三、细胞骨架四、细胞内膜系统五、其它细胞器六、细胞质基质第五节植物细胞和基因表达一、细胞的阶段性与全能性二、植物细胞的核基因与核外基因三、植物细胞基因表达的特点本章重点：生物膜的结构模型及功能，植物细胞亚微结构与功能。
第二节植物的抗寒性和抗热性
二、热害
• 热害：是指高温对植物的危害。但热害的温度很难确定，以高等 植物比较，水生植物和阴生植物的热害界限约在35℃，而一般的 陆生植物大于35℃。热害与高温持续的时间有关，时间愈短，植 物可忍耐的温度愈高；反之，则愈低。干热风也属于热害的一种。 • 热害常与旱害相伴发生。不过热害发生后植物的叶片死斑明显， 叶绿素破坏严重，有机物的运输严重受阻，禾谷类作物的千粒重 显著降低。
农业生产上预防冷害和冻害的途径：
• 一方面是提高植物的抗寒性。 • 另一方面控制不良的气候条件。
（二）抗热性
• 植物对高温的适应能力决定其生态习性。一般适应于高温生长的 植物，形态上多密生的茸毛，植物体呈白色，叶片小，革质ห้องสมุดไป่ตู้亮 或退化。生理上主要表现在增加细胞液的质量分数和减少细胞的 含水量，这样可以防止原生质因高温而发生凝聚现象。 • Ｃ4植物起源于热带或亚热带，故耐热性高于C3植物。C3植物光 合作用最适温度为20～30℃，而C4植物的光合作用最适温度为 30～40℃.
• 植物在冬季形成抗寒性的原因,是由于在秋季 温度逐渐下降时,体内发生了 一些与抗寒能力 有关的变化过程,如保护物质增多,主要是可溶 性糖积累。 • 因为秋季昼夜温差比较大，白天气温高，有 利于光合作用，形成大量的有机物质；夜间 温度比较低，呼吸作用下降，降低了消耗， 有利于糖积累。 • 细胞内含糖量增加，水势降低，保水力增强； 糖分含量增加还可以降低细胞液和细胞质的 冰点，使细胞不易结冰。
第二节植物的抗寒性和抗 热性
一、冻害和冷害
：在植物的生长过程中，经常会遇到低温的影响民。低温对 植物的危害，叫做 。 植物对低温忍耐和抵抗能力，称为植物的 当气温下降到0℃以下时，细胞间隙中的水首先结冰，使 植物受伤甚至死亡，这种现象叫做冻害。如：甘薯的叶子在被霜 打之后变黑枯死。 ：是指0℃以上低温对植物的危害。习惯上，将冷害也称为 寒害，冷害是喜温植物常遇到的危害。
第三章植物的热害及抗热性
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七、防止植物热害的对策
1、选育抗热植物良种 根据不同地区的具体 温热情况和植物的抗热基因遗传潜势，有目的 的引种筛选和杂交培育抗热性较强的良种，使 较经济有效的方法。
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2、注意的几个问题 1）、合理安排茬口 2）、推广节水栽培制度 3）、加强管理，增强抗热性 4）、树干涂白 5）、合理整形修剪 6）、适当遮荫栽培 7）、地面覆草 8）、高温干旱期适时供水降温
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通常情况下，随着温度的升高，高温逆 境伤害植物的过程大致顺序是：生长发 育受阻 植物饥饿 有毒物质积累 生物化学伤害 蛋白质降解 有机离子 溢出 丧失半透膜功能 细胞解体。
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3、高温对植物体内碳素代谢的影响
植物生理学中，把植物光合作用速率与呼吸速率 相等时的温度指标称为温度补偿点。当植物处于
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二、内外条件对耐热性的影响 （一）内部因素 不同生长习性的高等植物的耐热性是不同的。 （二）外部条件
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1．温度 高温锻炼有可能提高植物的抗热性。
因为在适当高温时，蛋白质分子一些亲 水键断裂，但会重新形成一些较强的硫 氢键，使整个分子重新恢复其空间结构， 其热稳定性更大，耐热性增强。
象。高温对植物危害是复杂的、多方面的。
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从生理机制上区别，可分为间接伤害和直接伤 害两个方面： （一）间接伤害
间接伤害是指高温导致代谢的异常，渐渐使 植物受害，其过程是缓慢的。高温持续时间越 长或温度越高，伤害程度也越严重。
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1．饥饿 光合作用的最适温度，一般都低于 呼吸作用的最适温度。当呼吸速率与光合 速率相等时的温度，称为温度补偿点 （temperature compensation point）。所以， 如果植株处于温度补偿点以上的温度，呼 吸大于光合，就会消耗贮存的养料，时间 过久，植株呈现饥饿甚至于死亡。
农作物高温热害防御措施
影响
高温热害会导致农作物的生长发育受阻，产量减少，品质下 降，甚至死亡。
高温热害的成因和机制
成因
高温热害主要由气候异常引起，如持续高温、干旱等。
机制
高温会导致农作物的光合作用减弱，营养吸收能力下降，同时也会加速作物 的蒸腾作用，导致水分流失，进一步加剧干旱和高温的影响。
高温热害的危害和损失
危害
高温热害会导致农作物生长停滞，花果脱落，病虫害爆发等问题。
合理灌溉
通过合理灌溉，可以增加土壤湿度，降低地表温度，同时也可以为农作物提供必 要的水分。
科学肥水管理
增加有机肥
有机肥可以改善土壤结构，增加土壤肥力，同时也可以提高 农作物的抗逆性，减轻高温对农作物的伤害。
合理控制灌溉水量
在灌溉时，需要根据农作物的需求和土壤的水分状况，合理 控制灌溉水量，既不能过量也不能不足。
03
择适宜的品种和种植时间。
05
农作物高温热害防御的未来展望
加强科研力度，培育更耐热的品种
发掘和利用热胁迫相关基因
通过基因工程手段，发掘和利用植物在热胁迫条件下的抗性基因 ，提高作物的耐热性。
耐热性品种的培育
通过杂交、基因编辑等技术，培育出能够在高温环境下正常生长 的作物品种。
建立耐热性评价体系
政策协同
加强政策协同，推动各国政府在应对气候变化、支持农业发展等方ຫໍສະໝຸດ 的政策协调，共同促 进全球农业的发展。
THANKS
谢谢您的观看
建立科学的耐热性评价体系，对不同品种的耐热性进行准确评估 ，为育种提供科学依据。
推广现代化的农业技术，提高防御能力
精准农业
通过物联网、大数据等技术，实现农田环境的实 时监测和精准管理，提高农作物的生产效率。
应知应会之作物抗逆性篇
应知应会之作物抗逆性篇一、植物抗逆性（一）抗冷性在零上低温时，虽无结冰现象，但能引起喜温植物的生理障碍，使植物受伤甚至死亡，这种现象称为冷害。
原产于热带或亚热带的植物，在生长过程中遇到零上低温，便会发生冷害。
具体表现为：1.水分平衡失调：冷害引起冷敏感植物最明显的生理变化是水分的丢失和植株的萎蔫，因为这些植物在低温胁迫下，脱落酸的合成和运输受到抑制，叶面气孔关闭能力减弱，造成水分丢失；另一方面，低温使根细胞吸水能力急剧降低，因而导致植株萎蔫。
2.呼吸速率大起大落：冷害对喜温植物呼吸作用的影响极为显著。
许多材料（如水稻秧苗、黄瓜、三叶橡胶树、甘薯块根、苹果、番茄等）在零上低温条件下1~2d，冷害病征出现之前，呼吸速率加快。
这是一种病理现象。
实验证明，此时受害试材料释放出的能量较多转变为热能，因为氧化磷酸解偶联了；随着低温的加剧或时间延长，呼吸速率就大大下降。
3.光合速率减弱：低温影响叶绿素的生物合成和光合进程，引起淀粉水解以及叶绿素的光氧化，使绿叶褪色呈黄白，导致光合作用进一步降低；同时，糖分运输减慢；如果寒潮之后加上光照不足，影响会更严重。
4.酶活性变化：冷害引起一系列合成酶，如蛋白质合成酶、核酸合成酶、脂肪合成酶和糖类合成酶等活性降低，但使这项物质的水解酶活性增高。
实验证明，卡尔文循环（光合作用，碳固化）中的几种关键酶对低温很敏感，合成降低，导致NADP⁺水平也下降，活性氧（毒害）增加，造成细胞膜结构破坏；质膜和液泡膜H⁺ - ATPase活性降低。
5.抗性提升方法：低温锻炼对提高喜温植物的抗寒性有一定效果，如：在25℃中生长的番茄幼苗在12.5℃低温锻炼几小时到两天，对1℃的低温就有一定的抵抗能力；其次，植物生长速率与抗寒性强弱呈负相关，即稳生稳长、组织结实、呼吸速率适中的植株，对不良环境有一定的适应准备，较能抗寒。
所以，在低温来临之前的季节，应合理施用钾肥，少施或不施化学氮肥，不宜灌水；还可以喷施植物生长延缓剂，延缓生长，提供脱落酸水平，提供抗性。
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其热稳定性更大，耐热性增强。
2．湿度 一般来说，细胞含水量低，耐热性强。干 燥种子的抗热性强，随着含水量增加，抗 热性下降
三、热激蛋白 热激蛋白（heat shock protein, HSP）是生 物受高温刺激后大量表达的一类蛋白，它最早
是在果蝇中发现的，现已证明普遍存在于动物、
植物和微生物中。
的变化，称为御热性。
1）许多植物具有御热保护结构，如叶片或果 实表面有蜡质层和茸毛等。 2）有些植物在高温下气孔开启度加大。 3）C3及CAM植物的特殊碳代谢途径。 4）有些植物体内饱和脂肪酸含量高。
3、耐热性 ：当高温逆境出现时，植物 体随之发生与环境温度变化相适应的生 理生化代谢变化，使植株能少受或不受
第三章 植物的热害及抗热生理 一、什么是热害： 由于植物体所处的环境中温度过高所引 起的植物生理性伤害称为热害。
热害病征：
1、树干（特别是向阳部分）干燥、裂开；
2、叶片出现死斑，叶色变褐、变黄；鲜果
（如葡萄、番茄）烧伤，后来受伤处与健康处 之间形成木栓，有时甚至整个果实死亡； 3、出现雄性不育，花序或子房脱落等异常现 象。高温对植物危害是复杂的、多方面的。
高温的伤害，或能自我修复高温伤害的
特性，叫耐热性。
1）产生特殊的还原力较强的物质和疏水 性能较强的特异蛋白质。
2）使各种代谢过程在逆境下保持正常的
水平。
五、植物抗热的途径
1）隔热作用 2）降低热辐射作用 3）降低体内的含水量 4）改变蒸腾作用 5）降低生理代谢作用
六、植物抗热性的机理 植物抗热性主要取决于植株本身对高温条件的生 态生理适应性能。其机理可以归纳为以下几点。 1、减轻饥饿
高，能减轻氨危害。
3．蛋白质破坏 高温破坏蛋白质是生化损 害的一种特殊形式。蛋白质损耗表现在合
成速度缓慢和降解加剧两个方面，是生物
膜的结构和功能遭到破坏，原生质膜离子
泵失活，导致细胞中大量离子溢出。
以上过程都较缓慢， 并主要对植物
组织或器官发生间接伤害。但当高温
持续时间延长时，热害损伤的程度就源自会相应加重，甚至产生直接伤害。
植物体内脂肪酸的高度饱和可以降低生
物膜上脂质的流动性。
七、防止植物热害的对策 1、选育抗热植物良种 根据不同地区的具体
温热情况和植物的抗热基因遗传潜势，有目的
的引种筛选和杂交培育抗热性较强的良种，使
较经济有效的方法。
2、注意的几个问题
1）、合理安排茬口
2）、推广节水栽培制度
3）、加强管理，增强抗热性
（二）直接伤害
直接伤害是高温直接影响细胞质的
结构，在短期（几秒到半小时）高温
后，当时或事后就迅速呈现热害症状
。高温对植物直接伤害的原因有下列 各种解释。
1．生物膜破坏 在正常条件下，生物膜的脂 类和蛋白质之间是靠静电或疏水键相互联系着。 高温时，生物膜功能键断裂，导致膜蛋白变性， 膜脂分子液 化，膜结构破坏，正常生理功能 就不能进行，最终导致细胞死亡。
近年的研究表明，植物体内有机酸的代谢与其
机体抗热性有密切的关系。
3、减少蛋白质的水解作用 在高温逆境下，植物体内蛋白质合成的速 度大于降解的速率时，可以相对减少蛋白质的 水解，防止生物膜系统的破坏，有利于蛋白质
的修复和再合成。近年的研究表明，有些作物
在高温逆境下产生了某些特异性的蛋白质
（HSP）
4、防止膜脂丧失
生物化学伤害
蛋白质降解
有机离子
溢出 丧失半透膜功能
细胞解体。
3、高温对植物体内碳素代谢的影响 植物生理学中，把植物光合作用速率与呼吸速率 相等时的温度指标称为温度补偿点。当植物处于 补偿点以上的高温逆境下时，光和产物积累小于 呼吸消耗，植物会发生饥饿。短期出现时会影响
植株器官间碳素分配的矛盾而发生落花落果。长
有些植物在高温下有较强的光合作用，使净光合
速率大于呼吸速率，能维持碳素代谢的平衡。从
而可以避免植株遭受饥饿的胁迫，能增强抗热性。
2、减少生化伤害
1）、减少生化物质产生的伤害作用。在高温
胁迫条件下，植物体进行正常的有氧呼吸，可
以防止有毒物质积累；
2）、产生化学保护物质，如脯氨酸的积累和
特异蛋白质的形成，可以减轻高温的伤害作用。
与呼吸的矛盾 ）
3、植物受热害的温度指标
4、植物致死的高温指标
二、内外条件对耐热性的影响 （一）内部因素 不同生长习性的高等植物的耐热性是不同的。 （二）外部条件
1．温度
高温锻炼有可能提高植物的抗热性。 因为在适当高温时，蛋白质分子一些亲
水键断裂，但会重新形成一些较强的硫
氢键，使整个分子重新恢复其空间结构，
高温逆境直接引起植物体内蛋白质变
性和凝聚。高温对蛋白质最初的影响是使蛋白质分子的空 间构型遭受破坏，蛋白质降解为氨基酸，代谢紊乱。 （如果短时间内恢复到正常温度，变性蛋白可以恢复到原
来的状态，代谢正常。如果高温继续影响，变性蛋白质就
转变为不可逆的凝聚状态。）
通常情况下，随着温度的升高，高温逆 境伤害植物的过程大致顺序是：生长发 育受阻 植物饥饿 有毒物质积累
阻碍。
4、高温对植物体内激素平衡的影响
内源的ABA大量积累，（Abass等1993观察到葡萄高温驯化的过程中， 叶片中ABA水平升高。外施的ABA可以减轻逆境胁迫对植物生长发育的 影响。高温胁迫与ABA的关系还有待进一步研究。）内源水杨酸SA在高 温胁迫下含量升高，外源的SA也可以提高植物抗热性。茉莉酸类物质 Jas在遇到高温逆境时含量升高，外施茉莉酸可以增加植物抗热性。
4）、树干涂白 5）、合理整形修剪 6）、适当遮荫栽培 7）、地面覆草
8）、高温干旱期适时供水降温
第三章作业
1、论述高温对植物的危害表现在那些方 面。 2、分析热激蛋白及其特点。
3、什么是抗热性？
4、植物抗热的途径是什么？
5、分析植物抗热性的机理
6、说明植物抗热性的表现形式
性。
3、HSP不仅抗热，也抵抗各种环境胁迫，
如缺水、ABA处理、伤害、低温和盐害等。 这说明细胞在一种胁迫下，会对其他胁迫
有交叉保护（cross-protection）作用。
例如香茄果实热激（38℃，48 h）后，可 以促进HSP积累，保护细胞在2℃低温生 存21天。
四、植物抗热性的表现形式
1、什么是抗热性：把植物忍耐高温逆境的 适应能力通称为抗热性。
5、高温对植物生长发育的影响
植物三基点的温度指标
1、最低温度和最高温度 指在一定低温或高 温条件下，植物体内正常的生理生化代谢受 到抑制，或开始解除抑制，植株生长发育活 动开始或停止，仍能维持正常生命活动但不
造成生理伤害的临界温度指标。
2、最适温度 植物适宜的环境温度指标
也只能限制在某个特定的范围内（光合
1 ）抗热性与植物的种类有关
2）某些植物特有的形态解剖结构有关（仙 人掌的叶子）
2、植物抗热性的表现形式： 1）避热性：植物体或某些器官、组
织的生长发育不与高温逆境相遇，从 （例如 小麦，蒲公英 ，橡胶草等）
而可以避免热害的影响，称为避热性。
2）御热性：当高温逆境出现时，植物体
内生理生化代谢不发生与高温环境相应
从生理机制上区别，可分为间接伤害和直接伤 害两个方面： （一）间接伤害 间接伤害是指高温导致代谢的异常，渐渐使 植物受害，其过程是缓慢的。高温持续时间越 长或温度越高，伤害程度也越严重。
1．饥饿 光合作用的最适温度，一般都低于 呼吸作用的最适温度。当呼吸速率与光合
速率相等时的温度，称为温度补偿点
植物抗热性与生物膜的关系：
植物抗热性也与生物膜膜脂的不饱和脂肪酸含量和不
饱和程度有关。脂肪酸的碳链长度和键数不同，在高
温条件下的固化温度就不同，抗热性就不同。碳链越
长，固化温度越高；相同碳链长时，不饱和键数越少
，固化温度越高（表13-2）。固化温度越高，膜能维
持流动性，细胞能抗高温，不易死亡。
2．蛋白质变性
期出现是可能导致植物死亡。
高温条件下植物体内碳素代谢失控的主要机制是：
1）、因气孔关闭或CO2等气体扩散阻力增大，叶肉
细胞无法进行有效的光合作用；
2）、高温钝化光合磷酸等有关酶类的活性，使光反
应无法进行；
3）、高温使光合器官叶绿体受到直接伤害，不能进
行光合作用；
4）、在高温条件下，光合作用同化产物的运输受到
（temperature compensation point）。所以，
如果植株处于温度补偿点以上的温度，呼
吸大于光合，就会消耗贮存的养料，时间
过久，植株呈现饥饿甚至于死亡。
2．氨毒害 高温抑制氮化物的合成，氨
积累过多，毒害细胞。当把有机酸（如
柠檬酸、苹果酸）引入植物体内，其氨 含量减少，酰胺剧增，热害症状便大大 减轻。肉质植物抗热性强，其原因就是 它具有旺盛的有机酸代谢。有机酸含量
例如，当大豆幼苗突然从25℃转至 40℃时，（仅低于致死温度），就抑
制一些细胞中常见的mRNA和蛋白质
合成，但却促进30-40种其他蛋白的转 录和翻译。这些蛋白就是HSP。热激
后3-5 min就可测出新mRNA转录。
HSP的的特点： 1、它的分子量为15-104 kDa，存在于细
胞中胞质溶胶、线粒体、叶绿体、内质
网等不同部分。热胁迫使得许多细胞蛋
白质的酶性质或结构组成，变成非折叠
或错折叠（misfold）（蛋白质常常聚合
在一起或沉淀），因此，丧失其酶结构
及活性。
2、大多数HSP具有分子伴侣（molecular
chapterone）的作用，它不是分子组成的蛋
白质，而是使错折叠得到合适的折叠，阻止
错折叠，有利于转运过膜，提高细胞的抗热