植物的逆境生理 PPT课件
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植物的逆境生理
CTK含量降低，其中以ABA的变化最为显著。
❖逆境下，ABA含量增加，调节气孔开度，减少蒸腾
失水，促进初生根的生长，稳定生物膜，参与细胞 的渗透调节，诱导许多基因的表达，提高植物的抗 逆性。
❖乙烯促进衰老、引起落叶，减少蒸腾；提高酚类代谢
的酶活性或含量---减轻或克服胁迫的伤害。
❖CTK改善干旱的影响：过表达IPT的转基因植物，延缓
❖表观遗传机制包括DNA甲基化、组蛋白修饰等。胁
迫诱导的表观遗传变化在适应逆境和进化中有意义 。
❖胁迫过程中小RNA参与抑制蛋白质翻译。低温、营
养亏缺、盐胁迫等都有小RNA控制基因表达。
（七） 交叉适应
❖植物对不良的环境条件的逐步适应过程，称为锻炼
或驯化。
❖植物经历了某种逆境后，往往能提高对另一些逆境
质酶、溶菌酶等。参与系统诱导抗性。
❖5、LEA蛋白：干旱、热、低温、盐、ABA等都能
诱导LEA产生。
❖渗透胁迫时营养组织或器官累积LEA 蛋白的作用 ❖①保水 ❖②防止蛋白凝聚变性 ❖③稳定膜
❖6、水分胁迫蛋白：
❖主要是旱激蛋白，如LEA蛋白、脱水素，水通道、
离子通道、渗透调节物质合成酶、分子伴侣等
如果低温时间短，还可以逆转----当冷害时间长，膜脂发生降解时，组织就会受
害死亡。
（四） 植物的抗冷性与膜脂和脂肪酸组分有关
包括磷脂的种类、脂肪酸碳链长度和不饱和程度等， 这些因素都影响到膜脂的相变温度。
（1）不饱和脂肪酸含量与植物的抗冷性有密切关系： 如果不饱和脂肪酸含量增加，就能降低生物膜的相 变温度，从而提高抗寒能力。
将信号传递到其余部分，未受胁迫的部分会启动适 应，这个过程称为系统获得性适应。
❖适宜的外源ROS可以提高植物对逆境的抗性
❖逆境下，ABA含量增加，调节气孔开度，减少蒸腾
失水，促进初生根的生长，稳定生物膜，参与细胞 的渗透调节，诱导许多基因的表达，提高植物的抗 逆性。
❖乙烯促进衰老、引起落叶，减少蒸腾；提高酚类代谢
的酶活性或含量---减轻或克服胁迫的伤害。
❖CTK改善干旱的影响：过表达IPT的转基因植物，延缓
❖表观遗传机制包括DNA甲基化、组蛋白修饰等。胁
迫诱导的表观遗传变化在适应逆境和进化中有意义 。
❖胁迫过程中小RNA参与抑制蛋白质翻译。低温、营
养亏缺、盐胁迫等都有小RNA控制基因表达。
（七） 交叉适应
❖植物对不良的环境条件的逐步适应过程，称为锻炼
或驯化。
❖植物经历了某种逆境后，往往能提高对另一些逆境
质酶、溶菌酶等。参与系统诱导抗性。
❖5、LEA蛋白：干旱、热、低温、盐、ABA等都能
诱导LEA产生。
❖渗透胁迫时营养组织或器官累积LEA 蛋白的作用 ❖①保水 ❖②防止蛋白凝聚变性 ❖③稳定膜
❖6、水分胁迫蛋白：
❖主要是旱激蛋白，如LEA蛋白、脱水素，水通道、
离子通道、渗透调节物质合成酶、分子伴侣等
如果低温时间短，还可以逆转----当冷害时间长，膜脂发生降解时，组织就会受
害死亡。
（四） 植物的抗冷性与膜脂和脂肪酸组分有关
包括磷脂的种类、脂肪酸碳链长度和不饱和程度等， 这些因素都影响到膜脂的相变温度。
（1）不饱和脂肪酸含量与植物的抗冷性有密切关系： 如果不饱和脂肪酸含量增加，就能降低生物膜的相 变温度，从而提高抗寒能力。
将信号传递到其余部分，未受胁迫的部分会启动适 应，这个过程称为系统获得性适应。
❖适宜的外源ROS可以提高植物对逆境的抗性
第十章逆境生理ppt课件
无雨或雨水稀少造成土壤含水量下降，植物因得 不到所需水分而受害，称为旱害。农业上干旱的含义 是引起作物水分亏缺的一组复合气候条件
在所有的逆境中，水分逆境—干旱是 农林业生产中所遇到的频率最高、范围最 广、危害最严重的一种逆境。全世界总耕 地面积中干旱、半干旱地区约占43%，由 此造成产量的减少超过所有其它自然灾害 的总和。因此世界各国对干旱农业给予了 极大的重视。
水分胁迫：指干旱、缺水所引起的结植物正
常生理过程的干扰，水分胁迫的程度常用w 和
RWC等水分状况指标来划分。
与正常供水、蒸腾缓和条件下相比
轻度胁迫： 植物w 略低0.1~0.5 MPa；
RWC 降低8~10%
中度胁迫: 植物w 降 低0.5 ~1.5MPa;
RWC 降低10~20%
重度胁迫： 植物w 降 略低1.5 MPa以上；
低温是植物经常遇到的逆境，根据低温的 程度，可将低温逆境分为冷害（chiling injury） 和冻害（freezing injury）两种类型：
冷害：冰点以上的低温对植物的伤害；
冻害：冰点以下低温对植物的伤害；
一、冷害生理
1、冷害对植物生理过程的影响
吸收机能减弱，水分平衡失调； 叶绿素合成受阻，光合作用降低； 呼吸作用大起大落，氧化磷酸化解偶联； 活性氧积累，导致细胞结构和功能的损伤； 刺激乙烯、ABA和多胺产生，增强植物适应性；
2、冻害机理
膜伤害假说： 硫氢基假说：
—SH HS—
—S-S—
3、植物的抗寒性
任何植物的抗逆性都不是骤然形成的，而是 通过相应的适应性变化过程才能形成，这种适应 性的变化过程称为锻炼（hardening）。
在冬季低温来临之前，植物体内发生了一系 列适应低温的生理变化，从而提高了抗寒性，这 种逐步提高植物抗寒性的适应过程称为抗寒锻炼 （cold hardening）。
在所有的逆境中，水分逆境—干旱是 农林业生产中所遇到的频率最高、范围最 广、危害最严重的一种逆境。全世界总耕 地面积中干旱、半干旱地区约占43%，由 此造成产量的减少超过所有其它自然灾害 的总和。因此世界各国对干旱农业给予了 极大的重视。
水分胁迫：指干旱、缺水所引起的结植物正
常生理过程的干扰，水分胁迫的程度常用w 和
RWC等水分状况指标来划分。
与正常供水、蒸腾缓和条件下相比
轻度胁迫： 植物w 略低0.1~0.5 MPa；
RWC 降低8~10%
中度胁迫: 植物w 降 低0.5 ~1.5MPa;
RWC 降低10~20%
重度胁迫： 植物w 降 略低1.5 MPa以上；
低温是植物经常遇到的逆境，根据低温的 程度，可将低温逆境分为冷害（chiling injury） 和冻害（freezing injury）两种类型：
冷害：冰点以上的低温对植物的伤害；
冻害：冰点以下低温对植物的伤害；
一、冷害生理
1、冷害对植物生理过程的影响
吸收机能减弱，水分平衡失调； 叶绿素合成受阻，光合作用降低； 呼吸作用大起大落，氧化磷酸化解偶联； 活性氧积累，导致细胞结构和功能的损伤； 刺激乙烯、ABA和多胺产生，增强植物适应性；
2、冻害机理
膜伤害假说： 硫氢基假说：
—SH HS—
—S-S—
3、植物的抗寒性
任何植物的抗逆性都不是骤然形成的，而是 通过相应的适应性变化过程才能形成，这种适应 性的变化过程称为锻炼（hardening）。
在冬季低温来临之前，植物体内发生了一系 列适应低温的生理变化，从而提高了抗寒性，这 种逐步提高植物抗寒性的适应过程称为抗寒锻炼 （cold hardening）。
植物逆境生理的ppt
• 植物的非生物逆境：主要是指对植物生长 发育产生不利或胁迫的环境因子。如冷害、 冻害、干旱及干热风、盐害、水涝、风灾、 酸雨等。 • 植物的生物逆境：是指对植物生长发育产 生不利或胁迫的某些生物，如病害、虫害、 草害等。
第二节 寒害与植物的抗寒性
• 寒害：温度低于最低温度产生的伤害，包
括冷害和冻害。 • 零上低温对植物的危害称为冷害，植物对 零上低温的适应能力叫做抗冷性。 • 零下低温对植物的危害称为冻害，植物对 0℃以下低温的适应能力叫抗冻性。
2．膜相变引起膜结合酶失活 构成膜的类脂由液相转变为固相，流动镶 嵌模型破坏，类脂固化而引起膜结合酶解离 或者使酶亚基分解，因而失活。
（三） 提高植物抗冷性途径
• 植物对低温的抵抗是一个适应过程，许多植物如 果预先给予一定的低温处理，以后可经受更低的 温度胁迫，而不受到伤害。如蕃茄幼苗移出温室 前，用10℃的低温处理1~2天，移栽后可抗5℃的 低温。 • 植物生长调节剂（CTK、ABA等） • 调节N、P、K的比例，增加P、K肥比例
微量元素对植物生长的影响
• 缺锰：和缺铁基本相似，叶脉之间出现失绿斑 点，但叶脉仍为绿色。 • 缺硼：嫩叶失绿，叶片肥厚皱缩，叶缘向上卷 曲，落花落果。 • 缺钙 ：嫩叶失绿，叶缘向上卷曲枯焦，叶尖 常呈钩状。 • 缺锌 ：叶变黄或变小，叶脉间出现黄斑，蔓 延至新叶，幼叶硬而小，且黄白化。 • 缺铜 ：叶尖发白，幼叶萎缩，出现白色叶斑
为什么路灯下的植株抗寒性差？
短日照促进植物进入休眠状态，提高抗 寒力，而长日照则阻止植物休眠，抗寒 性差，路灯下的植物因为晚上路灯的照 明，即延长了光照时间，处于长日照状 态下，未能进入休眠，冬天常有被冻死 的危险。
（二） 提高植物抗冻性途径 • 抗冻锻炼 • 化学控制 • 农业措施 （1）合理水肥管理； （2）薄膜苗床， 地膜覆盖； （3）冬灌熏烟 ，盖草等。
第十三章植物的抗性生理ppt课件
图13-1 逆境的种类
二、植物对逆境的适应——抗性的方式
Ø 抗性是植物在对环境的逐步适应过程中形成的。
Ø 植物适应逆境的方式主要表现在三个方面。
避逆性 逆境逃避
御逆性 耐逆性——逆境忍耐
Ø 避逆性：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。
Ø 例如夏季生长的短命植物，其渗透势比较低，且 能随环境而改变自己的生育期。
三、胁迫蛋白
在高温、低温、干旱、病原菌、化学物质、缺氧、紫外 线等逆境条件下，植物关闭一些正常表达的基因，启动一 些与逆境相适应的基因，形成新的蛋白质(或酶)，这些蛋白 质统称为胁迫蛋白（或逆境蛋白）(stress protein)。
1. 热激蛋白 由高温诱导合成的热激蛋白(又叫热休克蛋白， heat shock proteins,HSPs)现象广泛存在于植物 界，已发现在酵母、大麦、小麦、谷子、大豆、 油菜、胡萝卜、.）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。
(二) 生理生化变化
Ø 在冰冻、低温、高温、干旱、盐渍、土壤过湿和病 害等各种逆境发生时，植物体的水分状况有相似变 化，即吸水力降低，蒸腾量降低，但蒸腾量大于吸 水量，使植物组织的含水量降低并产生萎蔫。
几乎所有的逆境，如干旱、低温、高温、冰冻、盐渍 、 低pH、营养不良、病害、大气污染等都会造成植物体 内脯氨酸的累积，尤其干旱胁迫时脯氨酸累积最多，可 比处理开始时含量高几十倍甚至几百倍。 脯氨酸在抗逆中有两个作用：
Ø 一是作为渗透调节物质，用来保持原生质与环境的渗透 平衡。它可与胞内一些化合物形成聚合物，类似亲水胶 体，以防止水分散失。
植物逆境生理PPT课件
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逆境下积累的脯氨 酸主要集中在细胞质， 使细胞渗透势明显降低， 大大提高吸水能力。故 脯氨酸是细胞质渗透物 质。
第40页/共129页
（2）甜菜碱与植物抗逆性
甜菜碱是一种含氮化合物， 具有很高的溶解度，在生理 pH范围不带净电荷，无毒， 在逆境条件下细胞原生质中 的积累量高于液泡，可作为 细胞质渗透物质
第19页/共129页
御逆性(stress avoidance)：
植物在生理上或结构上与逆境之 间形成某种屏障，从而避免逆境的伤 害。
这类植物通常具有根系发达，吸 水、吸肥能力强，物质运输阻力小， 结构特化，角质层较厚，有机物质的 合成快等特点。
如仙人掌
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耐逆性(stress tolerance)：
第65页/共129页
2、间接伤害
●饥饿 ●有毒物质积累 ●缺乏某些代谢物质 ●蛋白质合成下降
第66页/共129页
高温对植物的危害
第67页/共129页
三、植物耐热性的机理
☆构成原生质的蛋白质对热稳定
☆细胞含水量一般较低 ☆饱和脂肪酸含量较高，使膜中脂类 分子液化温度升高 ☆有机酸代谢较高（有机酸与NH4+结 合可消除NH3的毒害
在正常情况下，膜为液晶态。 膜中脂肪酸碳链越长，膜固化温 度越高。相同碳链长度时，不饱 和键数目越多，固化温度越低。
第24页/共129页
●膜脂饱和脂肪酸和抗旱性 呈密切正相关
●膜脂不饱和脂肪酸直接增大 膜的流动性，提高抗冷性
●膜脂中磷脂含量和抗冻性呈 密切正相关
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（二）逆境蛋白的表达
一、热害与抗热性
热害(heat injury): 由高温引起植物伤害的现象。
逆境下积累的脯氨 酸主要集中在细胞质， 使细胞渗透势明显降低， 大大提高吸水能力。故 脯氨酸是细胞质渗透物 质。
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（2）甜菜碱与植物抗逆性
甜菜碱是一种含氮化合物， 具有很高的溶解度，在生理 pH范围不带净电荷，无毒， 在逆境条件下细胞原生质中 的积累量高于液泡，可作为 细胞质渗透物质
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御逆性(stress avoidance)：
植物在生理上或结构上与逆境之 间形成某种屏障，从而避免逆境的伤 害。
这类植物通常具有根系发达，吸 水、吸肥能力强，物质运输阻力小， 结构特化，角质层较厚，有机物质的 合成快等特点。
如仙人掌
第20页/共129页
耐逆性(stress tolerance)：
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2、间接伤害
●饥饿 ●有毒物质积累 ●缺乏某些代谢物质 ●蛋白质合成下降
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高温对植物的危害
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三、植物耐热性的机理
☆构成原生质的蛋白质对热稳定
☆细胞含水量一般较低 ☆饱和脂肪酸含量较高，使膜中脂类 分子液化温度升高 ☆有机酸代谢较高（有机酸与NH4+结 合可消除NH3的毒害
在正常情况下，膜为液晶态。 膜中脂肪酸碳链越长，膜固化温 度越高。相同碳链长度时，不饱 和键数目越多，固化温度越低。
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●膜脂饱和脂肪酸和抗旱性 呈密切正相关
●膜脂不饱和脂肪酸直接增大 膜的流动性，提高抗冷性
●膜脂中磷脂含量和抗冻性呈 密切正相关
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（二）逆境蛋白的表达
一、热害与抗热性
热害(heat injury): 由高温引起植物伤害的现象。
植物在逆境中的生理生长.ppt1
不同逆境下诱导蛋白与蛋白抑制物在分子水平上的同源性，表明逆 境蛋白同样具有提高植物在逆境下防卫能力及保护作用。
③逆境蛋白与解毒作用
在植物对有毒害作用的重金属的反应中，植物被重金属诱导会产生某些 蛋白质，主要有两种蛋白质：
—种称为类金属硫蛋白，它们具有某些动物金属硫蛋白的特征、如紫 外吸收峰、氨基酸组分、相对分子质量等，能与Cu+2和Cd+2相结合。 另一种称为植物螯合肽，它们的相对分子质量比金属硫蛋白还要小。
通过对逆境诱导蛋白与已知的一些酶蛋白抑制物进行氨基酸或核苷 酸的同源性分析，结果表明：逆境蛋白与酶蛋白抑制物有同源性。
番茄盐诱导蛋白NP24与甜蛋白(thaumatin)的同源性达58％；
烟草致病相关蛋白(TPR)与玉米蛋白酶抑制物的同源性为57％；
渗调蛋白与玉米双功能酶(淀粉酶／胰蛋白酶)抑制物在氨基酸水平上 的同源性达62％。
不同逆境引起光合速率下降原因各不相同。
例如：盐渍化条件下生长的小麦，叶片光合速率比对照降 低30-50%。下降的原因主要是蛋白质分解大于合成,叶绿 素分解加强，叶绿素含量下降，致使光和强度降低。盐胁 迫对叶绿素含量影响大于其它胁迫条件。
例如：丙酮酸提取叶绿素，对照25%，干旱为20%，盐胁 迫为50%。
研究发现冰叶松叶菊在NaCl、PEG和干旱诱导下，可使C4光合作 用转变为CAM途径，其标志为诱导产生PEPcase，它是光合作用 CAM途径的关键酶。自然条件下，处于干旱生境的CAM植物的气 孔白天关闭，晚上开放时从外界进入的二氧化碳通过PEPcase和苹 果酸脱氢酶固定于苹果酸，并积累在液泡中。白天，苹果酸从液泡 中运出，井脱羧放出二氧化碳，再经RUBP羧化酶固定，将光能转 变成化学能。
5. 逆境与物质代谢
③逆境蛋白与解毒作用
在植物对有毒害作用的重金属的反应中，植物被重金属诱导会产生某些 蛋白质，主要有两种蛋白质：
—种称为类金属硫蛋白，它们具有某些动物金属硫蛋白的特征、如紫 外吸收峰、氨基酸组分、相对分子质量等，能与Cu+2和Cd+2相结合。 另一种称为植物螯合肽，它们的相对分子质量比金属硫蛋白还要小。
通过对逆境诱导蛋白与已知的一些酶蛋白抑制物进行氨基酸或核苷 酸的同源性分析，结果表明：逆境蛋白与酶蛋白抑制物有同源性。
番茄盐诱导蛋白NP24与甜蛋白(thaumatin)的同源性达58％；
烟草致病相关蛋白(TPR)与玉米蛋白酶抑制物的同源性为57％；
渗调蛋白与玉米双功能酶(淀粉酶／胰蛋白酶)抑制物在氨基酸水平上 的同源性达62％。
不同逆境引起光合速率下降原因各不相同。
例如：盐渍化条件下生长的小麦，叶片光合速率比对照降 低30-50%。下降的原因主要是蛋白质分解大于合成,叶绿 素分解加强，叶绿素含量下降，致使光和强度降低。盐胁 迫对叶绿素含量影响大于其它胁迫条件。
例如：丙酮酸提取叶绿素，对照25%，干旱为20%，盐胁 迫为50%。
研究发现冰叶松叶菊在NaCl、PEG和干旱诱导下，可使C4光合作 用转变为CAM途径，其标志为诱导产生PEPcase，它是光合作用 CAM途径的关键酶。自然条件下，处于干旱生境的CAM植物的气 孔白天关闭，晚上开放时从外界进入的二氧化碳通过PEPcase和苹 果酸脱氢酶固定于苹果酸，并积累在液泡中。白天，苹果酸从液泡 中运出，井脱羧放出二氧化碳，再经RUBP羧化酶固定，将光能转 变成化学能。
5. 逆境与物质代谢
第十一章植物的逆境生理ppt课件
直接生长在高温下
大豆幼苗耐热性诱导实验
植物对逆境的适应与抵抗方式
避逆性 escape
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 生活史。如夏季短命植物
御逆性 avoidance
植物具有防御环境胁迫的能力，处于 逆境时保持正常的生理状态。(逆境 排外)如仙人掌
耐逆性 tolerance
（二）植物激素与抗逆性
在逆境胁迫下，脱落酸（ABA）和乙烯（ETH）含量增加。
逆境条件下，变化最大的植物激素是ABA。并且ABA含量的 增加与植物的抗逆性呈正相关。
研究表明ABA主要作为一种信号物质，诱发植物体发生某些 生理生化变化，提高植物对逆境的抵抗能力。如ABA作为一 种根信号，对干旱产生反应。所以ABA又称为“胁迫激素”。
膜脂相变影响膜上膜的流动性、透性以及膜上酶的性质等。
膜脂的相变温度与膜脂种类、碳链长度和不饱和程度有关。
脂肪酸碳链越长，固化温度越高。
不饱和脂肪酸的比例高，固化温度低，抗冻性强。
高等植物膜脂
磷脂：如磷脂酰胆碱（PC）
糖脂：如双半乳糖二甘油酯（DGPG） 与单半乳糖二甘油酯（MGPG）
膜脂中的PC含量高，抗冻性强。
（4）内源激素的变化：ABA含量上升，GA、IAA含量减少；
在形态上也发生相应的变化，如形成种子、休眠 芽、地下根茎等，进入休眠状态。
3．外界条件对植物适应冷冻的影响
（1）温度 （2）日照长度 （3）水分 （4）矿质营养
二、冷害与冷害的机理
冷害虽然没有结冰现象，但会引起喜温植物的生理障碍。
直接伤害
通过化学的方法，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
植物的逆境生理课件课件
感。
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（3）诱发膜脂过氧化作用 膜脂过氧化指生物膜中不饱和脂肪酸在自由基
诱发下发生的过氧化反应。
膜脂由液晶态转变成凝胶态，引起膜流动性下降 ，质膜透性大大增加。
（4）损伤生物大分子 活性氧的氧化能力很强，能破坏植物体内蛋白质
、核酸等生物大分子。
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3、 质膜损伤
关于植物的逆境生理 课件
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本章重点：
➢ 逆境以及氧化伤害；
➢植物对逆境的生理适应性。
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一、逆境的种类与植物的抗逆性
（1）逆境的概念及其种类
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 。 植物的抗逆性（简称抗性）：植物对逆境的适应和抵抗能力。
（4） 渗透调节与抗逆性
水分胁迫时植物体内主动积累各种有机和无机物质来 提高细胞液浓度，降低渗透势，提高细胞保水力，从而 适应水分胁迫环境，这种现象称为渗透调节。 渗透调节是在细胞水平上通过代谢来维持细胞的正常彭 压。
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渗透调节物质的种类与作用： 一是无机离子：K、Na、Ca、Mg、Cl、NO3-、SO42-等。
干旱引起直接的水分胁迫；低温、冰冻、盐、高温引起间接的水分 胁迫。
（2） 光合速率下降 任何逆境均引起光合速率下降
（3） 呼吸代谢发生变化 冻害、热害、盐渍、涝害引起呼吸速率下降；冷害、干旱时呼吸
速率先升后降；病害、伤害呼吸速率显著增强，且PPP途径增强。 （4）大分子物质降解
各种逆境下，物质的分解大于合成。
逆境的种类：
生物胁迫：病虫害、杂草等
非生物（理化因素）：温度、水分、辐射、化学因素、 天气等
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（3）诱发膜脂过氧化作用 膜脂过氧化指生物膜中不饱和脂肪酸在自由基
诱发下发生的过氧化反应。
膜脂由液晶态转变成凝胶态，引起膜流动性下降 ，质膜透性大大增加。
（4）损伤生物大分子 活性氧的氧化能力很强，能破坏植物体内蛋白质
、核酸等生物大分子。
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3、 质膜损伤
关于植物的逆境生理 课件
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本章重点：
➢ 逆境以及氧化伤害；
➢植物对逆境的生理适应性。
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一、逆境的种类与植物的抗逆性
（1）逆境的概念及其种类
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 。 植物的抗逆性（简称抗性）：植物对逆境的适应和抵抗能力。
（4） 渗透调节与抗逆性
水分胁迫时植物体内主动积累各种有机和无机物质来 提高细胞液浓度，降低渗透势，提高细胞保水力，从而 适应水分胁迫环境，这种现象称为渗透调节。 渗透调节是在细胞水平上通过代谢来维持细胞的正常彭 压。
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渗透调节物质的种类与作用： 一是无机离子：K、Na、Ca、Mg、Cl、NO3-、SO42-等。
干旱引起直接的水分胁迫；低温、冰冻、盐、高温引起间接的水分 胁迫。
（2） 光合速率下降 任何逆境均引起光合速率下降
（3） 呼吸代谢发生变化 冻害、热害、盐渍、涝害引起呼吸速率下降；冷害、干旱时呼吸
速率先升后降；病害、伤害呼吸速率显著增强，且PPP途径增强。 （4）大分子物质降解
各种逆境下，物质的分解大于合成。
逆境的种类：
生物胁迫：病虫害、杂草等
非生物（理化因素）：温度、水分、辐射、化学因素、 天气等
作物逆境生理ppt课件
优点：根据
ψ
100 s
直接判断渗调能力大小。
O A ψ s 10 (T 0 ) ψ s 10 (C 0)K
缺点：没排除质外体水，测定值往往高于实际值。
.
Nanjing Agricultural University
lnRWC
（2）lnRWC-lnΨs作图法
如果是直线，则无渗透调节能力（ Ψs下降完 全由RWC下降引起）
仍然保持较正常进行。 。
耐逆型：逆境可直接作用于细胞，但细胞可通过代谢， 降低
修复逆境的伤害（与环境达到热力学平衡）－气孔 调节。
.
Nanjing Agricultural University
抗逆性的特点：
自身修复的重要性：消耗代谢能
弹性胁变：不产生伤害 热力学上可逆
（4）有效ΨS法 有效ΨS：对生长真正起作用的ΨS 植物细胞ΨS－土壤或溶液ΨS＝有效渗透势 （5）：P－V曲线法
品种 秦麦3号 昌乐5号 山东587 济南13 烟农15 鲁麦5号
ψ 100 s
0.78 0.74 0.68 0.60 0.57 0.49
lnRWC-lnΨs -2.51 -2.39 -2.14 -1.87 -1.73 -1.62 .
出现拐点，则有渗透调节能力，调节能力用 RWC刚发生变化的Ψs表示
需注意取样严格，最好将叶片一分为二进行 测定。
（3） Ψw－ ΨP作图斜率法
a: ΨP完全维持
b: ΨP部分维持
a
c: ΨP＝0
d: 细胞内基态Ψs
b
ΔΨP/ΔΨw越小， 说明渗调能力越大。
c d
-1
.
Ψw→
ln Ψs
1 ΨP
0
植物逆境生理资料PPT课件
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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。
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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
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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；
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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
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（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
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。
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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
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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；
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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
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（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
第26页/共34页
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
第十章 植物的逆境生理PPT课件
16 第一节 干旱、高温、水涝胁迫对植物的伤害
一、植物的抗旱性
（二）干旱对植物的伤害 3.破坏正常的代谢过程
特点：抑制合成代谢，加强分解代谢；水解酶活性加强，合成酶 活性降低或消失。 （1）光合作用与呼吸作用的变化 ➢干旱使光合作用受抑制主要由于：水分亏缺后造成气孔关闭， CO2扩散的阻力增加；叶绿体片层膜体系结构改变，光系统Ⅱ 活性减弱甚至丧失，光合磷酸化解偶联；叶绿素合成速度减慢， 光合酶活性降低；水解加强，糖类积累。
10 第一节 干旱、高温、水涝胁迫对植物的伤害
一、植物的抗旱性
陆生植物最常遭受的环境胁迫是缺水，当植物耗水大于吸水时， 就使组织内水分亏缺。 ➢干旱：植物细胞过度水分亏缺的现象。 ➢旱害：指土壤水分缺乏或大气相对湿度过低对植物的危害。 ➢抗旱性：植物抵抗旱害的能力。
11
12 第一节 干旱、高温、水涝胁迫对植物的伤害
第十章 植物的逆境生理 1
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
第一部分
整体概述
THE FIRST PART OF THE OVERALL OVERVIEW, PLEASE SUMMARIZE THE CONTENT
3
2010年2月24日沈阳冻雨
4
3月20日，温家宝 于陆良县德格海 子水库干涸的库 底察看灾情
5
哈尔滨 遭遇50年不遇的暴雪
17
向日葵水分亏缺时对叶片生 长速率和光合速率的影响
18
➢ 对呼吸作用的影响 干旱对呼吸作用的影响较复杂，一般呼吸速率随水势的下 降而缓慢降低。有时水分亏缺会使呼吸短时间上升，而后 下降，这是因为开始时呼吸基质增多的缘故。 若缺水时淀粉酶活性增加，使淀粉水解为糖，可暂时增加 呼吸基质。但到水分亏缺严重时，呼吸又会大大降低。如 马铃薯叶的水势下降至-1.4MPa时，呼吸速率可下降 30%左右。
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为营养物质，有的形成络合物，从 落上方20cm，风速1.8～
而降低了毒性。
2.2m·s-1，气体暴露1～2小时。
2.净化环境
➢ 植物不断地吸收工业燃烧和生物释放的CO2并放出O2， 使大气层的CO2和O2处于动态平衡。
➢ 据计算1hm2一公顷阔叶树每天可吸收1000kg的CO2； 常绿树(针叶林)每年每平方米可固定1.4kgCO2。
三、植物对逆境的生理适应
（1）生物膜与抗逆性
旱害、寒害、盐害、大气污染、病害和氧化胁迫等 逆境，会造成原生质膜破坏，生物膜结构和功能的稳定 性与植物的抗逆性密切相关。
膜脂中碳链相对短、不饱和脂肪酸多时，植物的抗 冷性强。
膜脂中饱和脂肪酸相对含量高（抗脱水能力强）， 植物的抗旱、抗热性强。
膜蛋白的稳定性强，植物抗逆性也强。
第十章 植物的逆境生理
本章重点： ➢ 逆境以及氧化伤害； ➢植物对逆境的生理适应性。
一、逆境的种类与植物的抗逆性
（1）逆境的概念及其种类
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。
植物的抗逆性（简称抗性）：植物对逆境的适应和抵抗能 力。
逆境的种类：
生物胁迫：病虫害、杂草等 非生物（理化因素）：温度、水分、辐射、化学因 素、天气等
➢ 唐昌蒲是一种对 HF非常敏感的植 物，可用来监测 大气中HF浓度的 变化(表11-6)。
➢ 植物还可减少空气中放射性物质，在有放射性物质的 地方，树林背风面叶片上放射性物质的颗粒仅是迎风
➢ 城市中的水域由于积累了大量营养物质，导致藻类繁 殖过量，水色浓绿浑浊，甚至变黑臭，影响景观和卫 生。
➢ 为了控制藻类生长，可采用换水法或施用化学药剂， 也可采用生物治疗法，如在水面种植水葫芦(凤眼莲) 吸收水中营养物，来抑制藻类生长，使水色澄清。
2、 抗氧化物质（非酶促体系） 如抗坏血酸、还原型谷胱甘肽、维生素、
类胡萝卜素、巯基乙醇、甘露醇等，是植物 体内1O2的猝灭剂。
其中类胡萝卜素是最主要的1O2的猝灭剂， 可使叶绿素免受光氧化的损害。
植物体内的一些次生代谢物如多酚、单 宁、黄酮类物质也能有效地清除O2-。
（4） 渗透调节与抗逆性
水分胁迫时植物体内主动积累各种有机和无机 物质来提高细胞液浓度，降低渗透势，提高细胞 保水力，从而适应水分胁迫环境，这种现象称为 渗透调节。
•
2.净化环境
➢ 植物不断地吸收工业燃烧和生物释放的CO2并放出O2， 使大气层的CO2和O2处于动态平衡。
➢ 据计算1hm2一公顷阔叶树每天可吸收1000kg的CO2； 常绿树(针叶林)每年每平方米可固定1.4kgCO2。
➢ 植物还可减少空气中放射性物质，在有放射性物质的 地方，树林背风面叶片上放射性物质的颗粒仅是迎风
平流层中臭氧的产生和 消耗示意图。臭氧的 90%是在平流层中，10% 是在对流层中。平流层 中的臭氧有益于减少太 阳辐射到对流层中的穿 透能力。人类制造的氟 化物（CFCs）的释放导 致平流层中臭氧的减少， 特别是两极地区。石油 燃料燃烧增加了碳水化 合物，在对流层中，这 些碳水化合物可以同太 阳光与氧反应形成臭氧。
任何逆境均引起光合速率下降 （3） 呼吸代谢发生变化
冻害、热害、盐渍、涝害引起呼吸速率下降；冷害、 干旱时呼吸速率先升后降；病害、伤害呼吸速率显著增强， 且PPP途径增强。 （4）大分子物质降解
各种逆境下，物质的分解大于合成。
2 、活性氧伤害
指性质极为活泼、氧化能力很强的含氧物的 总称。
如超氧物阴离子自由基（O2-.），羟基自由基（.OH）， 过氧化氢（H2O2），脂质过氧化物（ROO-）和单线 态氧（1O2）。
➢ 城市中的水域由于积累了大量营养物质，导致藻类繁 殖过量，水色浓绿浑浊，甚至变黑臭，影响景观和卫 生。
➢ 为了控制藻类生长，可采用换水法或施用化学药剂， 也可采用生物治疗法，如在水面种植水葫芦(凤眼莲) 吸收水中营养物，来抑制藻类生长，使水色澄清。
•
3.天然吸尘器
➢叶片表面上的绒 毛、皱纹及分泌的 油脂等可以阻挡、 吸附和粘着粉尘。 ➢每公顷山毛榉阻 滞粉尘的总量为68 吨，云杉林为32吨， 松林为36吨(参见 表11-5)。
➢ 水中酚类化合物含量超过50μg·L-1 时，就会使水稻等生 长受抑制，叶色变黄。当含量再增高，叶片会失水，内卷， 根系变褐，逐渐腐烂。
➢ 氰化物浓度过高对植物呼吸有强烈的抑制作用，使水稻、 油菜、小麦等多种作物的生长和产量均受影响。
➢ 三氯乙醛对小麦的危害很大。在小麦种子萌发时期，它可 以使小麦第一心叶的外壁形成一层坚固的叶鞘，以阻止心 叶吐出和扩展，以致不能顶土出苗。苗期受害则出现畸形 苗，萎缩不长，植株矮化，茎基膨大，分蘖丛生，叶片卷 曲老化，麦根短粗，逐渐干枯死亡。
渗透调节是在细胞水平上通过代谢来维持细胞的 正常彭压。
渗透调节物质的种类与作用：
一是无机离子：K、Na、Ca、Mg、Cl、NO3-、SO42-等。 二是有机溶质：主要是脯氨酸、甜菜碱、蔗糖、甘露醇、 山梨醇等。
所有逆境（尤其是干旱）引起脯氨酸和甜菜碱的累积， 且主要存在于细胞质中。
脯氨酸、甜菜碱都是细胞质渗透物质。
二、水体污染和土壤污染
(一)水体污染物和土壤污染物
金属污染物（重金属、盐类等） 水体污染物
有机污染物（洗涤剂、酚类化合物、 氰化物、有机酸、含氮 化合物、油脂、漂白粉、 染料等）
水体
土壤污染
大气 化肥
农药
(二)水体和土壤污染物对植物的危害
➢ 抑制酶的活性，或与蛋白质结合，破坏质膜的选择透性， 阻碍植物的正常代谢。
冷激蛋白的功能：减少细胞失水和防止细胞脱水的 作用，有助于提高植物对冰冻逆境的抗性。
3、 渗调蛋白
植物在干旱或盐渍条件下合成的参与渗透调节 的蛋白质，称为渗透蛋白。
渗透蛋白的功能：降低细胞的渗透势和防止细胞脱 水，有助于提高植物对盐和干旱胁迫的抗性。
4、 病程相关蛋白
病程相关蛋白是植物受到病原菌侵染后合成的 一类参与抗病作用的蛋白质。
➢ 如当土壤pH值过低时，施入石灰可以中和酸性，改变植
物吸收阳离子的成分，可增强植物对酸性气体的抗性。
3.化学调控
➢ 有人用维生素和植物生长调节物质喷施柑桔幼苗，或加 入营养液让根系吸收，提高了对O3的抗性。
➢ 有人喷施能固定或中和有害气体的物质，如石灰溶液， 结果使氟害减轻。
4.培育抗污染力强的品种
➢ 有的植物象松树、柏树、桉树、樟树等可分泌挥发性 物质，杀灭细菌，有效减少大气中细菌数。
4.监测环境污染
➢ 低浓度的污染物用仪器测定时有困难，但可利用某些 植物对某一污染物特别敏感的特性来作为指示植物， 以监控当地的污染程度。
➢ 如紫花苜蓿和芝 麻在1.2μg·L-1的 SO2浓度下暴露1 小时就有可见症 状出现；
（2） 逆境蛋白与抗逆性
逆境条件诱导植物产生的蛋白质统称为逆境蛋白
1、 热激蛋白
植物在高于正常生长温度刺激下诱导合成的新蛋白称热 激蛋白/热休克蛋白。
热激蛋白的功能：防止蛋白质变性，使其恢复原有的空间 构象和生物活性，增强植物的抗热性。
2、 低温诱导蛋白
植物经过低温处理后重新合成的一些特异性蛋 白质，称为低温诱导蛋白/冷响应蛋白/冷激蛋白
臭氧的作用和植物体的 反应。
因为臭氧的极性和亲水
性物质，它不能够渗透 到皮层中，仅能微弱的 侵入质体膜中。由于气 孔的关闭臭氧进入质膜 空隙可以消失。臭氧的 破坏发生最初结果是质 膜脂体的过氧化反应和 刺激ROS产物。臭氧可 以激活植物体细胞内的 抗氧化防御机制。抗氧 化防御机制是否有效取 决于臭氧的浓度、植物 体忍耐能力、植株年龄 和基因型。
（2）植物抵抗逆境的方式
避逆性：指植物通过各种方式避开或部分避开逆境的影响。
如沙漠中的植物通过生育期的调整来避开不良气候；或通过特 殊的形态结构（仙人掌肉质茎）贮存大量水分；植物叶表覆盖 茸毛、蜡质；强光下叶片卷缩等避免干旱的伤害。
-----是物理过程
耐逆性：指植物在不良环境中，通过代谢的变化来阻止、降
（1）细胞结构和功能受损 活性氧易引起线粒体结构和功能破坏，使氧化磷
酸化效率降低。
（2）生长受抑 活性氧明显抑制植物生长，且根比芽对高氧逆境
更敏感。
（3）诱发膜脂过氧化作用 膜脂过氧化指生物膜中不饱和脂肪酸在自
由基诱发下发生的过氧化反应。 膜脂由液晶态转变成凝胶态，引起膜流动
性下降，质膜透性大大增加。
2、大气污染物的侵入途径与伤害方式
（1）侵入的部位与途径 ➢侵入部位：叶，花、芽、嫩梢等 ➢侵入途径：气孔
（2）伤害方式
➢污染物进入细胞后如积累浓度超过了植物 敏感阈值即产生伤害，危害方式可分为急 性、慢性和隐性三种。
急性伤害 伤害 慢性伤害
隐性伤害
大气污染对植物的伤害程度及影响因素
图22.39 臭氧破坏的燕麦（Avena sativa L.）叶片。叶片中央萎黄病的形 成。叶尖（较老叶细胞）和叶基部（年轻的叶细胞）表现较小的伤害。
低甚至修复由逆境造成的损失，从而保证正常的生理活动。
如针叶数可以忍受-40 ℃--70 ℃的低温；而某些温泉细菌能在70
℃-80 ℃，甚至沸水中存活。----是化学过程
二、逆境对植物的伤害
1、代谢失调
（1）水分代谢失调 干旱引起直接的水分胁迫；低温、冰冻、盐、高温引
起间接的水分胁迫。 （2） 光合速率下降
污染物的大量聚集，可以造成植物死亡甚至可 以破坏整个生态系统。
大气污染 环境污染水体土污壤染污染
生物污染
（一）、大气污染
1、大气污染物
➢ 二氧化硫(SO2)、氟化氢(HF)、氯气(Cl2) 臭氧(O3) 二氧化氮(NO2) 一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)、 光化学烟雾等
➢ 所谓光化学烟雾(photochemical smog)是指工厂、 汽车等排放出来的氧化氮类物质和燃烧不完全的烯 烃类碳氢化合物，在强烈的紫外线作用下，形成的 一些氧化能力极强的氧化性物质，如O3、NO2、醛 类(RCHห้องสมุดไป่ตู้)、硝酸过氧化乙酰(peroxyacetyl nitrate,PAN)等。