植物逆境生理 ppt课件
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一、逆境对植物代谢的影响
1、逆境下细胞透性破坏
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精品资料
• 你怎么称呼老师？
• 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你 是否会认为老师的教学方法需要改进？
• 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭
• “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我 笨，没有学问无颜见爹娘 ……”
缺氧环境下产生厌氧蛋白；紫外 线照射会产生紫外线诱导蛋白；施用 化学试剂会产生化学试剂诱导蛋白。
（三）活性氧
1、活性氧与氧伤害学说
活性氧：指性质极为活泼、氧化 能力很强的含氧物的总称。
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如超氧阴离子自由基（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）。
植物对热激反应非常迅速，热激处 理3~5min就发现HSPmRNA含量增加， 20min可检测到新合成的HSP。
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2、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。
这类蛋白多数是高度亲水的，其 大量表达具有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。
活性氧自由基伤害学说：
在正常情况下，细胞内自由基的产 生和清除处于动态平衡状态，自由基水 平很低，不会伤害细胞。当植物受到逆 境胁迫时，平衡被打破，自由基积累过 多，伤害细胞。
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2、活性氧对植物的伤害
（1）细胞结构和功能受损 （2）生长受抑 （3）诱发膜脂过氧化作用
膜脂过氧化：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。
• “太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
2、影响水分平衡 植物的吸水量降低，蒸腾量减少， 但蒸腾仍大于吸水，植物组织的含水量 降低— 萎蔫。
3、光合速率下降，同化物形成减少
4、呼吸速率的变化趋势 呼吸下降—冻、热、盐、涝害
呼吸先上升再下降—冷、旱害
呼吸明显升高 — 病害
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5、物质代谢变化 合成E活性下降，水解E活性增强。 淀粉、蛋白质等大分子化合物降解为 可溶性糖、肽及氨基酸等物质。
无机离子进入细胞后，主要累积 在液泡中，因此无机离子主要作为 液泡的渗透调节物质。
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（2）有机溶质
A、脯氨酸
脯氨酸在抗逆中的作用：
a、作为渗透物质，保持原生质 与环境的渗透平衡，防止失水
b、增强蛋白质的水合作用、可 溶性和减少可溶性蛋白质的沉淀，保 护生物大分子结构和功能的稳定
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抗坏血酸（Asb）、还原型谷胱甘 肽（GSH）、维生素E（VE）、类胡 萝卜素（Car）、巯基乙醇（MSH）、 甘露醇等。
（四）渗透调节
渗透调节：胁迫条件下，细胞主 动形成渗透调节物质，提高溶质浓度， 从外界吸水，适应逆境胁迫的现象。
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1、渗透调节物质的种类
（1）无机离子
K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Cl-、 NO3-、SO42-
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磷脂与抗冻性有关。杨树、苹果 等进入越冬期间，树皮抗冻性增强时， 膜脂中磷脂（磷脂酰胆碱等）含量显 著增高。
饱和脂肪酸和抗旱力有关。实验 表明，抗旱性强的品种在灌浆期干旱 时，叶表皮细胞的饱和脂肪酸较多。
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（二）逆境蛋白
在逆境条件下，植物的基因表达
发生改变，关闭一些正常表达的基因， 启动一些与逆境相适应的基因。
第十章 逆境生理
第一节 抗性生理通论 ※ 第二节 植物的抗寒性 第三节 植物的抗旱性 第四节 植物的抗病性
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第一节 抗性生理通论 ※
逆境（environmental stress）：对 植物生长和生存不利的各种环境因素 的总和。
植物的抗性（stress resistance）:植 物对不良环境的适应性和抵抗力。
D、损伤生物大分子
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3、植物体内的抗氧化防御系统
（1）保护E体系
A、 超氧化物歧化酶（SOD） 2O2 －·+ 2H+ SOD H2O2 + O2 线粒体内膜呼吸链是植物体内产 生超氧阴离子自由基的重要来源。
抗逆性强的植物在逆境下SOD活 性降低幅度小或保持相对稳定，避免 或减轻了活性氧引起的伤害。
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膜脂过氧化自由基链式反应：
膜脂 活性氧 脂质自由基（R·）O2 脂质过氧化物（ROO·）
脂质氢过氧化物（ROOH） + R·
膜脂内过氧化物
丙二醛（MDA）
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膜脂过氧化对植物的影响：
膜脂过氧化后，膜中不饱和脂肪 酸含量降低，液晶态 — 凝胶态，膜流 动性下降，质膜透性增加。且MDA等 直接对细胞起毒害作用。
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B、甜菜碱
甜菜碱在抗逆中具有渗透调节 和稳定生物大分子的作用。
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3、渗调蛋白
干旱或盐渍下诱导的一些逆境蛋 白，它的产生有利于降低细胞的渗透 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（PR）
植物受到病原菌侵染后合成的一 种或多种蛋白质，PRS在植物体内的 积累与植物局部诱导抗性和系统诱导 抗性有关。
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5、其它逆境蛋白
1、热激蛋白（heat Байду номын сангаасhock protein ， HSP）
— 在高于植物正常生长温度刺激 下诱导合成的蛋白质。
HSP家族中很大一部分属于伴侣 蛋白。
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HSP在抗热性中的作用 ：
（1）维持变性蛋白的可溶状态或 使其恢复原有的空间构象和生物活性
（2）与一些酶结合成复合体，使 酶的热失活温度明显提高
二、植物对逆境的适应 ※
植物对逆境的适应主要包括：避 逆性和耐逆性。
（一）生物膜
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膜脂相变：
液相 高温 液晶相 低温 凝胶相
膜脂相变会导致原生质停止流动， 膜结合酶活性降低，膜透性增大。
试验证实，植物的抗冷性与膜脂 的种类、碳链的长度和不饱和程度有 关。 膜脂碳链越短，不饱和脂肪酸 越多，固化温度越低，抗冷性越强。
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B、过氧化物E（POD） H2O2使卡尔文循环中的酶失活。 高等植物叶绿体内H2O2的清除是由 具有较高活性的抗坏血酸过氧化物E （Asb-POD）经抗坏血酸循环分解来 完成的。
C、过氧化氢E（CAT）
主要存在于过氧化体中，负责过 氧化体中H2O2的清除。
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（2）抗氧化物质（非酶促体系）
1、逆境下细胞透性破坏
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精品资料
• 你怎么称呼老师？
• 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你 是否会认为老师的教学方法需要改进？
• 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭
• “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我 笨，没有学问无颜见爹娘 ……”
缺氧环境下产生厌氧蛋白；紫外 线照射会产生紫外线诱导蛋白；施用 化学试剂会产生化学试剂诱导蛋白。
（三）活性氧
1、活性氧与氧伤害学说
活性氧：指性质极为活泼、氧化 能力很强的含氧物的总称。
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如超氧阴离子自由基（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）。
植物对热激反应非常迅速，热激处 理3~5min就发现HSPmRNA含量增加， 20min可检测到新合成的HSP。
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2、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。
这类蛋白多数是高度亲水的，其 大量表达具有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。
活性氧自由基伤害学说：
在正常情况下，细胞内自由基的产 生和清除处于动态平衡状态，自由基水 平很低，不会伤害细胞。当植物受到逆 境胁迫时，平衡被打破，自由基积累过 多，伤害细胞。
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2、活性氧对植物的伤害
（1）细胞结构和功能受损 （2）生长受抑 （3）诱发膜脂过氧化作用
膜脂过氧化：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。
• “太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
2、影响水分平衡 植物的吸水量降低，蒸腾量减少， 但蒸腾仍大于吸水，植物组织的含水量 降低— 萎蔫。
3、光合速率下降，同化物形成减少
4、呼吸速率的变化趋势 呼吸下降—冻、热、盐、涝害
呼吸先上升再下降—冷、旱害
呼吸明显升高 — 病害
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5、物质代谢变化 合成E活性下降，水解E活性增强。 淀粉、蛋白质等大分子化合物降解为 可溶性糖、肽及氨基酸等物质。
无机离子进入细胞后，主要累积 在液泡中，因此无机离子主要作为 液泡的渗透调节物质。
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（2）有机溶质
A、脯氨酸
脯氨酸在抗逆中的作用：
a、作为渗透物质，保持原生质 与环境的渗透平衡，防止失水
b、增强蛋白质的水合作用、可 溶性和减少可溶性蛋白质的沉淀，保 护生物大分子结构和功能的稳定
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抗坏血酸（Asb）、还原型谷胱甘 肽（GSH）、维生素E（VE）、类胡 萝卜素（Car）、巯基乙醇（MSH）、 甘露醇等。
（四）渗透调节
渗透调节：胁迫条件下，细胞主 动形成渗透调节物质，提高溶质浓度， 从外界吸水，适应逆境胁迫的现象。
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1、渗透调节物质的种类
（1）无机离子
K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Cl-、 NO3-、SO42-
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磷脂与抗冻性有关。杨树、苹果 等进入越冬期间，树皮抗冻性增强时， 膜脂中磷脂（磷脂酰胆碱等）含量显 著增高。
饱和脂肪酸和抗旱力有关。实验 表明，抗旱性强的品种在灌浆期干旱 时，叶表皮细胞的饱和脂肪酸较多。
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（二）逆境蛋白
在逆境条件下，植物的基因表达
发生改变，关闭一些正常表达的基因， 启动一些与逆境相适应的基因。
第十章 逆境生理
第一节 抗性生理通论 ※ 第二节 植物的抗寒性 第三节 植物的抗旱性 第四节 植物的抗病性
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第一节 抗性生理通论 ※
逆境（environmental stress）：对 植物生长和生存不利的各种环境因素 的总和。
植物的抗性（stress resistance）:植 物对不良环境的适应性和抵抗力。
D、损伤生物大分子
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3、植物体内的抗氧化防御系统
（1）保护E体系
A、 超氧化物歧化酶（SOD） 2O2 －·+ 2H+ SOD H2O2 + O2 线粒体内膜呼吸链是植物体内产 生超氧阴离子自由基的重要来源。
抗逆性强的植物在逆境下SOD活 性降低幅度小或保持相对稳定，避免 或减轻了活性氧引起的伤害。
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膜脂过氧化自由基链式反应：
膜脂 活性氧 脂质自由基（R·）O2 脂质过氧化物（ROO·）
脂质氢过氧化物（ROOH） + R·
膜脂内过氧化物
丙二醛（MDA）
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膜脂过氧化对植物的影响：
膜脂过氧化后，膜中不饱和脂肪 酸含量降低，液晶态 — 凝胶态，膜流 动性下降，质膜透性增加。且MDA等 直接对细胞起毒害作用。
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B、甜菜碱
甜菜碱在抗逆中具有渗透调节 和稳定生物大分子的作用。
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3、渗调蛋白
干旱或盐渍下诱导的一些逆境蛋 白，它的产生有利于降低细胞的渗透 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（PR）
植物受到病原菌侵染后合成的一 种或多种蛋白质，PRS在植物体内的 积累与植物局部诱导抗性和系统诱导 抗性有关。
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5、其它逆境蛋白
1、热激蛋白（heat Байду номын сангаасhock protein ， HSP）
— 在高于植物正常生长温度刺激 下诱导合成的蛋白质。
HSP家族中很大一部分属于伴侣 蛋白。
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HSP在抗热性中的作用 ：
（1）维持变性蛋白的可溶状态或 使其恢复原有的空间构象和生物活性
（2）与一些酶结合成复合体，使 酶的热失活温度明显提高
二、植物对逆境的适应 ※
植物对逆境的适应主要包括：避 逆性和耐逆性。
（一）生物膜
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膜脂相变：
液相 高温 液晶相 低温 凝胶相
膜脂相变会导致原生质停止流动， 膜结合酶活性降低，膜透性增大。
试验证实，植物的抗冷性与膜脂 的种类、碳链的长度和不饱和程度有 关。 膜脂碳链越短，不饱和脂肪酸 越多，固化温度越低，抗冷性越强。
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B、过氧化物E（POD） H2O2使卡尔文循环中的酶失活。 高等植物叶绿体内H2O2的清除是由 具有较高活性的抗坏血酸过氧化物E （Asb-POD）经抗坏血酸循环分解来 完成的。
C、过氧化氢E（CAT）
主要存在于过氧化体中，负责过 氧化体中H2O2的清除。
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（2）抗氧化物质（非酶促体系）