第二十五讲：植物的抗寒性及抗旱型
植物的抗旱性..35页PPT
植物的抗旱性..
56、极端的法规，就是极端的不公。 ——西 塞罗 57、法律一旦成为人们的需要，人们 就不再 配享受 自由了 。—— 毕达哥 拉斯 58、法律规定的惩罚不是为了私人的 利益， 而是为 了公共 的利益 ；一部 分靠有 害的强 制，一 部分靠 榜样的 效力。 ——格 老秀斯 59、假如没有法律他们会更快乐的话 ，那么 法律作 为一件 无用之 物自己 就会消 灭。— —洛克60、人民的幸来自是至高无个的法。— —西塞 罗
1、最灵繁的人也看不见自己的背脊。——非洲 2、最困难的事情就是认识自己。——希腊 3、有勇气承担命运这才是英雄好汉。——黑塞 4、与肝胆人共事，无字句处读书。——周恩来 5、阅读使人充实，会谈使人敏捷，写作使人精确。——培根
寒害与植物的抗寒性
11.7
一
1. 2. 3. 4.
植物的抗病性（略）
病害机理
水分平衡失调 呼吸作用加强 光合作用下降 生长异常
二
1. 2. 3. 4.
植物的抗病性
加强氧化酶活性：分解毒素、促进伤口愈合、抑 制病原菌水解酶活性 过敏反应，组织程序化死亡 系统防御 合成植保素等物质
11.8 虫害与植物抗虫性（略）
一、抗虫性的观念 二、植物抗虫的机制
4、节水、集水发展旱作农业 收集保存雨水备用；采 用不同根区交替灌水；以肥调水，提高水分利用效率； 采用地膜覆盖保墒；掌握作物需水规律，合理用水。
11.5 植物的抗涝性
一 涝害机理 1. 缺氧导致无氧吸收，产生乙醇等物质 2. 缺氧引起乙烯的产生，叶片脱落，偏上生长(下 图A)。 二 抗涝性 1. 避涝性
1、拒虫性的形态解剖结构和特性
2、抗虫性的生理生化特性
三、提高植物抗虫性的途径
11.9
环境污染伤害与植物抗性
环境污染(environmental pollution) 可分为大气污 染、水体污染和土壤污染三类。其中以大气污染和水 体污染对植物的影响最大，不仅范围广，接触面积大， 而且容易转化为土壤污染。
11.2.1 冷害与植物抗冷性
一、 冷害引起的生理生化变化
1、细胞膜系统受损 2、 根系吸收能力下降 3、 光合作用减弱 4、 呼吸代谢失调 5、 物质代谢失调
二、冷害的机理——膜相变 液态 液晶态 相变温度 凝胶态
高温
低温
由于膜损坏而引起代谢紊乱，严重时导致死 亡（图11.3）。 还有巯基假说 三、植物对冷害的适应 1. 增加膜脂脂肪酸的不饱和度，降低相变温 度。 2. 合成脂类、可溶性糖类等保护性物质。 3. 含水量降低，而bound water/free water增加。
植物抗旱与耐寒的栽培技巧
植物抗旱与耐寒的栽培技巧植物抗旱与耐寒的栽培技巧随着全球气候变暖的趋势，干旱和寒冷的情况越来越普遍。
这对农业和花卉产业来说是一个巨大的挑战，但通过合适的栽培技巧，我们可以促使植物更好地抵御干旱和寒冷的环境。
在本文中，我将介绍一些提高植物抗旱和耐寒能力的栽培技巧。
一、选择适合干旱和寒冷环境的植物品种首先，我们应该选择适合干旱和寒冷环境的植物品种。
这些植物通常具有较长的根系，能够更好地吸收水分和养分。
一些典型的适应干旱环境的植物包括仙人掌、多肉植物和龙舌兰等。
而适应寒冷环境的植物则包括松树、冷杉和白桦等。
二、提供适宜的土壤和排水条件良好的土壤和排水条件对于植物的健康生长至关重要。
在干旱地区，我们应选择土壤通透性好的土壤，并添加有机物质提高土壤保水能力。
而在寒冷地区，我们应选择富含有机质的壤土，以提高土壤的保温能力。
此外，排水良好的土壤可以防止植物的根部被水浸泡，避免根部腐烂。
三、合理管理水源水源管理是提高植物抗旱能力的重要一环。
在干旱地区，我们应保持适量的灌溉，避免过量浇水导致水分积聚和根部腐烂。
常见的浇水方式包括滴灌和淋灌，这些灌溉方式可以减少水分的蒸发和浪费。
在寒冷地区，我们应及时清除积雪，以充分利用雪水。
此外，可以通过设置雨水收集系统来收集雨水和融雪水，以便春天时用于灌溉。
四、合适的施肥和修剪合适的施肥和修剪也是提高植物抗旱和耐寒能力的关键。
在干旱地区，我们应选择控释肥料，以确保植物在干旱条件下仍然能够吸收养分。
此外，有机肥料也非常重要，可以提高土壤的养分含量和保水能力。
在寒冷地区，我们应在植物进入休眠期前施肥，以促使植物存储足够的养分，抵抗寒冷。
五、保护植物免受干旱和寒冷的伤害最后，我们应采取一些措施，保护植物免受干旱和寒冷的伤害。
在干旱地区，我们可以通过搭建遮阳网和喷洒冷水来降低植物的叶面温度，减少水分的蒸发。
同时，覆盖植物根部的草屑和覆土可以帮助保持土壤的湿度和温度。
在寒冷地区，我们可以使用温室或大棚来保持植物的温暖，并使用花盆和垫子来隔离植物和寒冷的土壤。
第二十五讲：植物的抗寒性及抗旱型
一. 旱害及其类型
旱害是指土壤水分缺乏或大气相对湿度(RH)过 低对植物造成的危害。 萎蔫 两种类型 （暂时 永久）
土壤干旱: 土壤中可利用的水分不足 -8 ~ -15×105 pa 大气干旱: RH过低(10％~20％以下)
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
膜对结冰最敏感。 低温对膜的伤害
3.机械伤害 4.活性氧伤害 膜脂相变，酶失活； 透性加大，电解质外渗。
主要破坏了膜脂与膜蛋白。
（三）植物对冷冻的适应
1．抗冻锻炼
在冬季来临之前，随着气温的降低与日照长度的变短，植 物体内发生一系列适应冷冻的生理生化变化，以提高抗冻能 力，这一过程称为抗冻锻炼。
（2）化学诱导
（3）矿质营养
P、K肥 B
0.25 ％ CaCl2 浸种20 h 0.05 ％ ZnSO4 喷洒叶面 ABA B9 CCC
Cu
返回
低 加 解 加 CO2扩散 阻力增大
贮藏物质 的消耗
光合下降
代谢失控 离子和 失水和保 酶外流 水能力丧 失 细胞自溶
饥饿
小 受害程度
衰老
死亡
大
四. 植物的抗旱性及其提高途径
1. 抗旱植物的特征
（1）形态特征：
①根系发达，R／T比大， R／T比越大， 越抗旱 ②维管束发达，叶脉致密，单位面积气 孔数目多
返回
二. 干旱时植物的生理生化变化
1. 水分重新分配 2. 光合作用下降 3. 矿质营养缺乏 4. 物质代谢失调 酶类活性降低 5. 呼吸作用异常 长成器官衰老 气孔效应，非气孔效应 吸收、运输受阻 水解酶类活性升高，合成 缓慢降低或先升后降 ∵呼吸底物增加 渗透调节 消除氨毒害
植物抗逆的基本生理.
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。
逆境生理：研究植物在不良环境下的生理活动 规律及其忍耐或抗性称为逆境生理。
植物抗逆生理的基础 一、逆境的种类及对植物代谢的影响
（一）逆境的种类
从逆境产生的原因可分为:
自然因素
人为因素
从逆境本身的性质可分为: 生物因素，如病、虫害等 物理因素，如旱、涝、冷、热等； 化学因素，如盐、碱、空气污染等；
植物的抗旱性
旱害及其类型 旱害 土壤水分缺乏或者大气相对湿度过低，植 物的耗水大于吸水，造成植物组织脱水， 对植物造成的伤害。 大气干旱：空气相对湿度过低。 干旱的 类型 土壤干旱：土壤中缺少可利用水。 生理干旱：由于土温过低、或土壤溶液浓 度过高、或积累有毒物质等原因，妨碍根 系吸水，造成植物体内水分亏缺的现象。
2．膜伤害学说
膜对结冰最敏感。 低温对膜的伤害 膜脂相变，酶失活；
透性加大，电解质外渗。
主要破坏了膜脂与膜蛋白。 3.机械伤害
4.活性氧伤害
（三）提高植物抗冻性的措施
1. 抗冻锻炼 抗冻锻炼是植物提高抗冻性的主要途径。其中发生 了许多适应低温的生理生化变化。 （1）含水量下降：自由水减少，束缚水相对增多； （2）呼吸减弱：消耗糖分减少，有利于糖的积累；
2．胞内结冰：当温度迅速下降或温度过低时，除了在 细胞间隙结冰以外，细胞内的水分也结冰，一般是先在原 生质内结冰，后来在液泡内结冰。
（1）细胞间结冰及其伤害
原生质发生过渡脱水，造成蛋白质变性和原生质 不可逆的凝胶化； 主要 原因 冰晶体过大时对原生质造成机械压力，细胞变形； 当温度回升时，冰晶体迅速融化，细胞壁易恢复 原状，而原生质却来不及吸水膨胀，原生质有可 能被撕破。
植物的抗寒生理及降低干旱对植物的伤害
植物的抗寒生理及降低干旱对植物的伤害李新春高书阳孙兆猛包雨卓摘要：旱灾是世界上分布最广的自然灾害，给人民造成极大的经济损失。
干旱有多种分类，对植物的伤害也是因植物而不同的，植物虽然具有一定的抗旱性，能对外界环境对自身的生理影响做出调节，但其调节能力也是有限的，所以人们还必须通过一定得措施来降低干旱给植物造成的伤害和对自己造成的经济损失。
关键字：旱害抗逆性调节引言：植物的地理分布，生长发育以及产量形成等均受到环境的制约。
干旱是对植物生长影响最大的环境因素之一。
世界上干旱半干旱区遍及50多个国家和地区，其总面积约占陆地总面积的三分之一，且有逐年增加的趋势。
在我国华北、西北、内蒙古和青藏高原绝大部分地区属于干旱半干旱地区，约占全国土地总面积的45﹪。
由于全球荒漠化问题的严重性，加之干旱问题对人类的困扰，人们迫切希望通过选育抗旱性强的农作物或林木品种以合理利用水资源和低质立地，达到生产人们所需要的农林收获物和改善环境的目的。
因而尽管抗旱性育种的难度很大，人们从来也没有停止过对这个问题的探索。
相信在不久的将来人们在此方面的研究会有所突破的。
1.旱害的概念旱害指因气候严酷或不正常的干旱而形成的气象灾害。
一般指因土壤水分不足，农作物水分平衡遭到破坏而减产或歉收从而带来粮食问题，甚至引发饥荒。
同时，旱灾亦可令人类及动物因缺乏足够的饮用水而致死。
此外，旱灾后则容易发生蝗灾，进而引发更严重的饥荒，导致社会动荡。
2.气候与旱灾的关系旱灾的形成主要取决于气候。
通常将年降水量少于250mm的地区称为干旱地区，年降水量为250~500mm的地区称为半干旱地区。
世界上干旱地区约占全球陆地面积的25%，大部分集中在非洲、撒哈拉沙漠边缘，中东和西亚，北美西部，澳洲的大部和中国的西北部。
这些地区常年降雨量稀少而且蒸发量大，农业主要依靠山区融雪或者上游地区来水，如果融雪量或来水量减少，就会造成干旱。
世界上半干旱地区约占全球陆地面积的30%，包括非洲北部一些地区，欧洲南部，西南亚；北美中部以及中国北方等。
植物的抗冻性PPT课件
（二）结冰伤害 细胞在零下低温的结冰有两种： 细胞间结冰: 细胞间隙中细胞壁附近的水分结成冰 细胞内结冰: 先在细胞质结冰，然后在液泡内结冰
细胞内结冰伤害的原因主要是机械的损害。冰晶体会破
大多数木本植物形成或加强保护组织（如芽鳞片、木 栓层等）和落叶。
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植物在冬季来临之前，随着气温的逐渐降低，体内发生 了一系列的适应低温的生理生化变化，抗寒力逐渐加强。 这种提高抗寒能力的过程，称为抗寒锻炼。
（一）植株含水量下降 随着温度下降，植株吸水较少，含水量逐渐下降。随着抗寒锻 炼过程的推进，细胞内亲水性胶体加强，使束缚水含量相对提 高，而自由水含量则相对减少。由于束缚水不易结冰和蒸腾， 所以，总含水量减少和束缚水量相对增多，有利于植物抗寒性 的加强。
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（二）抗冻蛋白（antifreeze protein，AFP） 抗冻蛋白是从耐冻的鱼，昆虫等过冬生物组织中提炼 出来的一类具有特殊功能的蛋白，它能抑制冰晶生长 速度，降低冰点，保护细胞核免受冷冻损伤。
植物本身可能也具有与动物中类似的抗冻蛋白，所以 抗冻蛋白是目前研究植物冻融伤害的主要对象。 目前已经发现约有30多种植物中含有AFP
（二）呼吸减弱 植株的呼吸随着温度的下降逐渐减弱，其中抗寒弱的植株或品种 减弱得很快，而抗寒性强的则减弱得较慢，比较平稳。细胞呼吸 微弱，消耗糖分少，有利于糖分积累；细胞呼吸微弱，代谢活动 低，有利于对不良环境条件的抵抗。
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（三）脱落酸含量增多 多年生树木（如桦树等）的叶子，随着秋季日照变短、气温降低， 逐渐形成较多的脱落酸，并运到生长点，抑制茎的伸长，并开始 形成休眠芽，叶子脱落，植株进入休眠阶段，提高抗寒力。
植物的抗寒性
2.冷害对植物生理功能的影响
1) 对膜的结构与功能的影响
膜脂发生相变 (膜脂相变假说） 由液晶态变为凝胶态
▪ 改变膜上的功能性蛋白质，如ATP酶活 性
低温
质膜ATP酶活性
细胞器上 ATP酶的水解活性
主动吸收和运输功能
ATP缺乏
物质交换被破坏 生物合成速度↙
三、植物抗寒的生理基础 植物能够承受或部分承受低温而不引起伤害 或减轻伤害称为抗寒性。
抗寒锻炼（低温驯化） 解除锻炼（脱锻炼）
·膜及膜组分的变化
提高细胞膜体系稳定性 膜脂和膜蛋白的变化
• 植株含水量下降
束缚水/自由水比值增大； 原生质的粘度、弹性增大
·新陈代谢活动减弱
·激素变化
ABA↑，IAA、GA↓
植物组织结冰可分为两种方式： 胞外结冰与胞内结冰。
胞外结冰（胞间结冰）： 温度缓慢下降时 细胞间隙和细胞壁附近的水分结冰。
胞内结冰：温度迅速下降时，除胞间结冰 外，细胞内的水分也冻结。一般先在原生 质内结冰，然后在液泡内结冰。
胞间结冰的危害：
1. 结冰脱水导致胞内溶液浓度升高， 造成盐胁迫。
2. 原生质过度脱水，使蛋白质变性或 原生质发生不可逆的凝胶化。
中生植物：阴生高等植物，适于在10～ 30℃环境中生长，超过35℃会受伤害。
喜温植物：多数陆生高等植物，可在30以 上℃中生长，其中有些在45℃以上受伤害。 而有些低等植物在65～100℃才受伤害。
高温对植物的危害：
高温引起植物大量失水，因此植物的抗热 性机理与抗旱性机理有很多相似之处。高 温对植物的危害：首先是蛋白质变性，蛋 白质在高温下原有的分子空间构型受到破 坏，氢键和疏水键断裂，失去了原有的生 理功能。
抗寒性
抗旱性一、抗旱性(一)旱害陆生植物最常遭受的环境协迫是缺水，当植物耗水大于吸水时，就使组织内水分亏缺。
过度水分亏缺的现象，称为干旱(drought)。
旱害(drought injury)则是指土壤水分缺乏或大气相对湿度过低对植物的危害。
植物抵抗旱害的能力称为抗旱性(drought resistance)。
中国西北、华北地区干旱缺水是影响农林生产的重要因子，南方各省虽然雨量充沛，但由于各月分布不均，也时有干旱危害。
1.干旱类型(1)大气干旱是指空气过度干燥，相对湿度过低，常伴随高温和干风。
这时植物蒸腾过强，根系吸水补偿不了失水，从而受到危害。
中国西北、华北地区常有大气干旱发生。
(2)土壤干旱是指土壤中没有或只有少量的有效水，这将会影响植物吸水，使其水分亏缺引起永久萎蔫。
(3)理干旱土壤水分并不缺乏，只是因为土温过低、土壤溶液浓度过高或积累有毒物质等原因，妨碍根系吸水，造成植物体内水分平衡失调，从而使植物受到的干旱危害。
大气干旱如持续时间较长，必然导致土壤干旱，所以这两种干旱常同时发生。
在自然条件下，干旱常伴随着高温，所以，干旱的伤害可能包括脱水伤害(狭义的旱害)和高温伤害(热害)。
2.旱生植物的类型根据植物对水分的需求，把植物分为三种生态类型：需在水中完成生活史的植物叫水生植物(hydrophytes)；在陆生植物中适应于不干不湿环境的植物叫中生植物(mesophytes)；适应于干旱环境的植物叫旱生植物(xerophytes)。
然而这三者的划分不是绝对的，因为即使是一些很典型的水生植物，遇到旱季仍可保持一定的生命活动。
旱生植物对干旱的适应和抵抗能力、方式有所不同，大体有两种类型。
(1)避旱型植物这类植物有一系列防止水分散失的结构和代谢功能，或具有膨大的根系用来维持正常的吸水。
景天科酸代谢植物如仙人掌夜间气孔开放，固定CO2，白天则气孔关闭，这样就防止了较大的蒸腾失水。
一些沙漠植物具有很强的吸水器官，它们的根冠比在30～50∶1之间，一株小灌木的根系就可伸展到850m3的土壤。
植物的抗旱、抗盐性
某些沙生植物为了适应环境，以干重计算 的根系比例竟占整株重的90% 。
仙人掌角质层 发达，通过角 质层丢失的水 分只占其总蒸 腾量的0.05%。
3.耐旱性
植物受旱时，能在较低的细胞水势下维持一定程 度的生长发育（低的基础代谢水平，低的蛋白质 水解合成比率，结构蛋白和功能蛋白的较易修复 等）和忍耐脱水的能力。
▪维持膨压 渗透调节 细胞壁弹性
细胞体积小
▪耐脱水或干化 原生质耐性
脯氨酸含量对干旱引起小麦叶片细胞膜损伤的影响
培养基
湿空气 水 25%脯氨酸 5.0%脯氨酸 7.5%脯氨酸
脯氨酸含量 （mg/g） 1.5 1.2 46.1 56.4 65.0
干旱引起的损 伤％ 63.9 70.1 23.7 12.0 1.9
3. 生理代谢紊乱 ✓ 抑制光合速率
Na+抑制Rubisco、PEPC的活性。
✓ 呼吸作用 低盐时植物呼吸受到促进，高盐时受 到抑制。
✓ 蛋白质合成受抑 降低蛋白质合成速率，加速贮藏蛋白 质的水解。
（二）次生盐害
1. 渗透胁迫 土壤盐分过多，降低土壤溶液的渗透势， 植物吸水困难, 导致生理干旱。
抗旱性（drought resistance): 植
物抵抗干旱的能力。
干旱条件下，在一定范围内，植物不但能 够生存，而且能维持正常的或接近正常的 代谢水平，维持基本正常的生长发育进程。
（一）干旱类型
大气干旱：空气过度干燥，相对湿度过低， 常伴随高温和干风。
土壤干旱：土壤中没有或只有少量的有效水， 这将会影响植物吸水，使其水分亏缺，引起 永久萎蔫。
• 暂时萎蔫 • 永久萎蔫
大豆对水分亏缺的反应
1.机械损伤 细胞失水或再吸水时，原生质体与细胞壁 均会收缩或膨胀，但是它们的弹性以及两 者之间的收缩程度和膨胀程度均不同。
植物的抗寒性ppt
（P539）
1. 胞外结冰：温度下降 时，细胞间隙和细胞壁 附近的水凝结成冰。
2. 胞内结冰：温度迅速下降， 除了细胞间结冰外，细胞内 的水分也冻结
冻害的形式：
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（二）冻害的机理
1.结冰危害
冰晶的机械损伤：随着低温的持续，胞间的冰晶体积不断增大， 当冰晶体积大于胞间空间，会使细胞变形，将细胞壁和质膜挤 破。
（P539-540）
胞间结冰的危害
使原生质脱水： 胞间结冰使 细胞间隙的蒸汽压和水势降 低，细胞内的蒸汽压和水势 较高，产生的蒸汽压和水势 差使胞内的水分外溢，使原 生质发生不可逆的变性。
融冻的危害：温度骤然回升，冰晶迅速融化，细胞壁吸水恢复原状而原 生质吸水较慢，使质膜在融冻过程中撕裂损伤。
（P539）
（P542）
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3 个措施
（P542）
3.农业措施： 及时播种 实行合理施肥 早春育苗 寒流前进行防护措施
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有利于糖的积累
地下根茎等,进入休眠状态
低温诱导蛋白 可降低冰点，
增强抗冻性
抗 （P541-542） 寒 锻
呼吸减弱
激素变化
低温诱导蛋白形成
炼 植
A
C
E
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ物 的
B
D
F
适
应 植株含水量下降 性
生长缓慢
保护物质增多
变
:
化 自由水减少,束缚水
相对增多
冬季生长十分缓慢，甚 至停止生长，进入休眠
状态
糖浓增高，细胞液浓度增高，冰点降低可 减轻细胞的脱水。如糖、脯氨酸、甜菜碱 积累。一方面降低冰点，另一方面保护大
抗冻与干旱
生理干旱定义：环境中并不缺水，但由于植物自身(如代谢减弱)或土壤因子(如温度过低)，植物根系吸水受到阻碍，水分代谢失去平衡，产生缺水胁迫，甚至萎蔫死亡的现象。
生理干旱指植物因水分生理方面的原因不能吸收土壤中水分而造成的干旱。
例如，土壤溶液浓度过高、土壤温度过低和土壤中严重缺氧等，都能使植物根系吸水的正常生理过程遭到破坏而致缺水受害。
生理干旱是指土壤不缺水，但其它不良土壤状况或根系自身的原因，使根系吸不到水分，植物体内发生水分亏缺的现象。
不良土壤状况包括盐碱、低温、通气状况不良、存在害物质等，它们都阻碍根系吸水，使植物发生水分亏缺。
生理干旱的结果与土壤和大气干旱相同。
旱害机理干旱对植物的伤害体现在：（1）整体水平：一是抑制生长，降低产量；二是使植物死亡。
干旱抑制生长和使植物死亡具有不同的机理；（2）器官、组织水平：生长受抑，失去正常功能，部分或全部坏死；（3）细胞水平：代谢失调，膜损伤，失去正常功能，甚至死亡。
夏季炎热的中午用冷水灌溉蔬菜，骤然降温，会使根系呼吸作用剧烈下降，吸水减少，而此时蒸腾强烈玉米生理干旱以致造成作物水分失调玉米因排水不畅受涝时，会造成根系通气不良，有水不能吸收。
冬季、早春空气干燥，植物失水较多，此时上壤尚未化冻，易使根系吸不上水，果树发生“抽条”，小麦植株脱水。
旱灾危害的特点1、晚多种作物不能及时播种，普遍形成晚播晚发。
有效积温相对减少，生长发育后延，成熟期推迟，普遍变成晚茬作物。
2、弱长期干旱造成了农作物植株小、根系弱、叶片面积小，生物产量大幅度减少，直接影响经济产量。
3、乱由于受害程度不同，农作物播种有早有晚，品种杂乱，长势不整齐，给管理造成困难。
4、慢受害的农作物脆弱，抗逆能力差，管理措施效应慢，养分吸收慢，光合积累慢。
旱灾后管理措施具体应抓好“四防”、“一增”等管理措施。
即防涝、防虫、防衰、防晚和增措施、促产量。
1、防涝受旱苗后期常遇涝灾，如同雪上加霜。
因此要做到大雨早排，小水灌溉，开沟起垄，流水通畅，以防在土壤板结、根系较弱的情况下，影响作物根系呼吸，甚至造成窒息死亡。
植物的耐旱和耐寒机制
生化机制的比较
植物耐旱机制：植物通过减少水分损失和增加水分吸收来应对干旱环境，例如通过关闭气孔、 增加细胞壁弹性等。
植物耐寒机制：植物通过降低冰点、增加细胞内液体浓度、减少细胞内冰晶形成等方式来应对 寒冷环境。
比较：植物耐旱和耐寒机制在生化方面存在差异，例如在代谢途径、酶活性等方面。
共性：植物耐旱和耐寒机制也存在一些共性，例如在基因表达、信号转导等方面。
低温条件下，植物会合成一系列低温诱导蛋白，这些蛋白能够增强植物的抗寒性。
植物的抗氧化系统在耐寒机制中也起着重要作用，能够清除自由基，减轻氧化应激对植物的伤 害。
植物的基因组学适应
基因组变异：植物在寒冷环境中通过基因组变异来适应低温环境。 基因表达：植物通过调控基因表达来适应低温环境，如增加抗冻蛋白的合成。 细胞结构：植物在低温环境下改变细胞结构，以减少冰晶对细胞的损伤。 信号转导：植物通过信号转导来感知低温信号，并作出相应的适应反应。
生态学机制的比较
植物耐旱机制：减少水分损失和增加水分吸收，例如减少叶片面积、增加 根系深度等。 植物耐寒机制：降低冰点温度、增加膜流动性、增加细胞内糖分和氨基酸 含量等。
比较：耐旱植物更注重减少水分损失，而耐寒植物更注重降低冰点温度。
共性：植物的耐旱和耐寒机制都涉及到对细胞膜的保护和渗透调节等方面。
植物的生化适应
增加糖类物质 的积累，提高 细胞液浓度，
降低冰点
增加细胞膜脂 肪酸的链长度， 降低膜流动性
增加细胞内抗 氧化物质的含 量，减轻氧化
损伤
调节基因表达， 增加抗寒相关 蛋白的表达量
植物的生态学适应
植物的耐寒机制包括细胞膜流动性、低温诱导蛋白和抗氧化系统等。
植物通过增加细胞膜脂肪酸的含量和流动性，以保持膜的稳定性，从而适应低温环境。
旱害生理与植物的抗旱性PPT幻灯片
钾肥，适当控制氮肥，可提高植 物的抗旱性。磷促进有机磷化合 物的合成，提高原生质的水合度 ，增强抗旱能力。钾能改善作物 的糖类代谢，降低细胞的渗透势 ，促进气孔开放，有利于光合作 用。
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提高植物抗旱性的途径
3.生长延缓剂和抗蒸 腾剂的施用 CCC能增加细胞的保 水能力，施用外源 ABC可促进气孔关闭 ，减少蒸腾。
4）破坏了正常代谢过程
干旱胁迫时，呼吸作用在一段时间内加强 干旱胁迫改变了植物内源激素的平衡，促进生长
的激素减少，延缓或抑制生长的激素增多 干旱胁迫时，蛋白质合成减少，降解加快游离氨
基酸增多，特别是Pro增多 干旱敏感植物受旱时，SOD/CAT和POD活性
通常降低 干旱胁迫时，细胞内DNA和RNA合成代谢则大
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抗旱植物的一般特性
(1)形态结构特征
A、根系发达、深扎 B、叶片细胞体积小或体积∕表面积
比值小 C、叶片气孔多而小，叶脉较密，输
导组织发达， 茸毛多，角质化程度高或脂质层 厚
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抗旱植物的一般特性
(2)生理生化特征
细胞渗透势较低，吸水和保水能力强。原生质具 较高的亲水性、黏性与弹性，既能抵抗过度脱水 又能减轻脱水时的机械损伤。干旱时根系迅速合 成ABA，复水后ABA迅速恢复到正常水平。脯 氨酸、甜菜碱等渗透调节物质积累。
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提高植物抗旱性的途径
4、节水、集水、发展旱作农业 旱作农业是指较少依赖灌溉的 农业生产技术，其主要措施有： 收集保存雨水备用；采用不同 根区交替灌水；以肥调水，提 高水分利用效率；采用地膜覆 盖保墒；掌握作物需水规律， 合理用水。
植物的抗冷性
2、外界环境
低温锻炼对提高喜温植物的抗寒性是有一定效果的。在25℃生长 的幼苗在番茄12.5℃低温锻炼几小时到两天，对1℃的低温就有一定 的抵御能力。但这种保护作用只是对轻度至中度的低温有效，如果温 度过低或过长还是会死亡的。 生长速率与抗寒强弱呈负相关。植株稳生稳长，组织结实，含水 量低，呼吸速率适中，这种生长状态的植株对不良环境有一定的适应 准备，较能抗寒。相反，暴生暴长，组织疏松，含水量高，呼吸旺盛， 这样的植株对低温全无适应准备。=，经受不住低温侵袭。
生物膜存在着许多与运输功能和能量转换功能等相关的蛋白质，当植 物受到冷害时，细胞膜蛋白的结构和功能受到影响，抑制了溶质进出细 胞过程和正常的能量转化途径。
2、膜蛋白活性降低
3、对光合和呼吸的影响
膜的固化,呼吸大于光合,饥饿,同时积累有毒对冷害的敏感性不同。如生殖生长期 比营养生长期对冷害敏感。
1、水分平衡失调
冷害引起冷敏感植物最敏感最明显的生理变化是水分的丢失和植物的萎靡， 因为这些植物在低温胁迫下，ABA的合成和运输受到抑制，叶面气孔关闭能 力减弱，造成水分丧失；另一方面，低温使根细胞吸水能力急剧降低，因而 导致植株萎靡。
2、呼吸速度大起大落
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、黄瓜植 株、番茄等果实）在零上低温条件下1~2天，冷害病征出现之前，呼吸速度 加快。这是一种病理现象。随着低温的加剧或时间延长，呼吸速率就大大下 降。
1、低温锻炼 2、化学诱导 碰施植物生长延缓剂，延缓生长，提高脱落酸水平。 提高抗性。 3、合理施肥 在低温来临之前的季节，应合施用鳞钾肥，少施或 不施化学氮肥，不宜灌水，以控制稻秧生长速率， 提高抗寒能力。
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细胞间结冰
细胞内结冰
（1）细胞间结冰及其伤害
温度缓慢下降时，细胞 间隙中的水分结成冰， 即所谓胞间结冰。
细胞 间结 冰伤 害的 主要 原因
原生质发生过渡脱水，造成蛋白 质变性和原生质不可逆的凝胶化；
冰晶体过大时对原生质造成机 械压力，细胞变形；
当温度回升时，冰晶体迅速融化，细 胞壁易恢复原状，而原生质却来不及 吸水膨胀，原生质有可能被撕破。
6. 内源激素变化 CTK合成受抑，ABA与ETH加强 7. Pro含量提高
向日葵
三. 干旱伤害植物的机理
1. 机械损伤
干旱时细胞脱水，细胞收缩， 壁形成许多锐利的折叠，刺破原生质。 骤然复水→质壁不协调膨胀→原生质被撕破→ 死亡。 2.改变膜结构及透性 （增加）
3. 蛋白质变性
间结构改变
-SH→ -S-S-键，蛋白质空
1．膜透性增加引起代谢紊乱 在低温下，质膜收缩出现裂缝，造成膜破坏， 透性增加，细胞内溶质渗漏。如时间过长还可引 起酶促反应平衡失调，代谢紊乱。 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。
冷害引起的细胞代谢变化
植物发生结冰的温度并不一定在0℃。有时温度降低到0℃ 以下仍然不结冰，这种现象称为过冷现象。但温度降低到一 定程度一定结冰，这一点称为过冷点。
冰点的高低与细胞液的浓度有关，因此可以用测定冰点 的方法来测定细胞液的渗透势。
（二）结冰伤害的类型及其原因
1.结冰伤害 冻害一般是由于结冰引起的。由于温度降低的程度与速 度不同，结冰的类型不同，造成伤害的方式也不同。 结冰的类型
（2）细胞内结冰伤害
当温度骤然下降时，除了细胞间隙结冰以外，细 胞内的水分也结冰，一般是原生质内先结冰，紧接着 液胞内结冰，这就是胞内结冰。
胞内结冰伤害的主要原因是机械损伤，并且往往是致命的。
（二）结冰伤害的机理
1.硫氢基假说 要点：结冰对细胞的伤害主要是破坏了蛋白质的空间结构。 冰冻时，原生质逐渐脱水，蛋白质分子相互靠近，相邻肽 链外部的-SH彼此接触，两个-SH经氧化而形成 -S-S- 键； 或者一个分子外部的-SH基与另一个分子内部的 -SH形成S-S-键，于是蛋白质凝聚。 当解冻吸水时，肽链松散，由于-S-S-键属共价键，比较 稳定，蛋白质空间结构被破坏，导致蛋白质变性失活。
（三）提高植物抗冷性的途径
1．抗冷锻炼
将植物在低温条件下经过一定时间的适应，提高 其抗冷能力的过程。
经过锻炼的植物，其膜脂的不饱和脂肪酸含量增 加；相变温度降低；膜透性稳定。
2．化学诱导
利用化学药物可诱导植物抗冷性的提高。
3．合理的肥料配比 使植物生长健壮。
4.利用杀菌剂
防止腐生微生物感染。
25-2： 植物的抗旱性
一. 二. 三. 四. 旱害及其类型 干旱时植物的生理生化变化 干旱伤害植物的机理 植物的抗旱性及其提高途径
一. 旱害及其类型
旱害是指土壤水分缺乏或大气相对湿度(RH)过 低对植物造成的危害。 萎蔫 两种类型 （暂时 永久）
土壤干旱: 土壤中可利用的水分不足 -8 ~ -15×105 pa 大气干旱: RH过低(10％~20％以下)
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二. 干旱时植物的生理生化变化
1. 水分重新分配 2. 光合作用下降 3. 矿质营养缺乏 4. 物质代谢失调 酶类活性降低 5. 呼吸作用异常 长成器官衰老 气孔效应，非气孔效应 吸收、运输受阻 水解酶类活性升高，合成 缓慢降低或先升后降 ∵呼吸底物增加 渗透调节 消除氨毒害
一般生理变化 返回
第二十五讲：植物的抗 寒性与抗旱性
•Байду номын сангаас
• 25-1；植物的抗寒性
• 一. 冻害与植物的抗冻性
二.冷害与植物的抗冷性
25-1：植物的抗寒性
低温对植 物的危害 冻害: 冰点以下的低温使植物体内结冰； 冷害：冰点以上低温对植物造成的伤害。
抗寒性：植物对低温的适应与抵抗能力。
一、冻害与植物的抗冻性
（一）冻害
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 短时间内发生的伤害，主要特征是质膜 透性增大，导致细胞内含物向外渗漏。
三 种 类 型
间接伤害
缓慢降温引起的，低温胁迫可持续几天 乃至几周，主要特征是代谢失调。
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
膜对结冰最敏感。 低温对膜的伤害
3.机械伤害 4.活性氧伤害 膜脂相变，酶失活； 透性加大，电解质外渗。
主要破坏了膜脂与膜蛋白。
（三）植物对冷冻的适应
1．抗冻锻炼
在冬季来临之前，随着气温的降低与日照长度的变短，植 物体内发生一系列适应冷冻的生理生化变化，以提高抗冻能 力，这一过程称为抗冻锻炼。
次生伤害
某一器官因低温胁迫而导致其生理功能减 弱或丧失而引起的伤害。如根系吸水变慢。
（一）冷害引起的生理生化变化
1．水分平衡失调 2．原生质流动受阻 3．光合速率减弱 4．呼吸代谢失调 蒸腾大于吸水 能量供应减少，原生质粘性增加
叶绿素分解大于合成；暗反应受影响
5.有机物质分解占优势
（二）冷害的机理
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细胞脱水时细胞变形状态 上:细胞脱水后萎陷状态 ；下:正常细胞
膜内脂类分子排列 a. 在细胞正常水分状况下脂类双分子层排列 b. 脱水膜内脂类分子成放射的星状排列
干旱
细胞脱水
细胞膨压降低 代谢紊乱 膜透性改变 机械损伤
生长 减少细 气孔 光合酶 呼吸酶 蛋白质 ABA, 细胞区域 质膜，液泡 化被破坏 膜破裂 ETH 增 活性降 活性增 核酸讲 受抑 胞间隙 关闭
2．植物在适应冷冻过程中的生理生化变化
抗冻锻炼是植物提高抗冻性的主要途径。其中发生了许 多适应低温的生理生化变化。 （1）含水量下降：自由水减少，束缚水相对增多； （2）呼吸减弱：消耗糖分减少，有利于糖的积累； （3）保护性物质增多：如糖、脯氨酸、甜菜碱积累。 一方面降低冰点，另一方面保护大分子的结构与功能； （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。