植物对干旱胁迫的响应PPT课件

(3) 蛋白质分解，脯氨酸积累
干旱时植物体内的蛋白质分解加速，合 成减少，这与蛋白质合成酶的钝化和能 源(ATP)的减少有关。
如玉米水分亏缺3小时后，ATP含量减少 40%。
干旱时植物体内游离氨基酸特别是脯氨 酸含量增高，可增加达数十倍甚至上百 倍之多。
因此脯氨酸含量常用作抗旱的生理指标， 也可用于鉴定植物遭受干旱的程度。
• 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。
• 生理干旱
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。
（二）干旱对植物的伤害
萎蔫：植物失水超过了 根系吸水，随着细胞水 势和膨压降低、植物体 内的水分平衡遭到破坏， 出现了叶片和茎的幼嫩 部分下垂的现象。
脱落酸含量增加还与干旱时气孔关闭、蒸 腾强度下降直接相关。
干旱时乙烯含量也提高，从而加快植物部旱时植物组织间按水势大小竞争水分。 一般幼叶向老叶吸水，促使老叶枯萎死亡。 有些蒸腾强烈的幼叶向分生组织和其它幼嫩 组织夺水，影响这些组织的物质运输。
例如禾谷类作物穗分化时遇旱，则小穗和小花 数减少； 灌浆时缺水，影响到物质运输和积累，籽粒就 不饱满。
1.改变膜的结构及透性
当植物细胞失水时，原生质膜的透性增加，大 量的无机离子和氨基酸、可溶性糖等小分子被 动向组织外渗漏。 正常状态下的膜内脂类分子靠磷脂极性同水分 子相互连接，所以膜内必须有一定的束缚水时 才能保持这种膜脂分子的双层排列。 干旱使得细胞严重脱水，破坏了原生质膜脂类 双分子层的排列。使膜脂分子结构即发生紊乱， 膜因而收缩出现空隙和龟裂，引起膜透性改变。
团扇提灯苔叶细胞脱水时细胞变形 状态
正常细胞
细胞脱水后萎陷状态
干旱引起的伤害
缺水 正常
美丽胡枝子对干旱胁迫的响应
轻度干旱胁迫能促进叶绿素含量升高，而在重度 干旱胁迫则导致叶绿素含量降低，干旱胁迫前期 对类胡萝卜素含量影响不明显，后期促进其含量 升高； 轻度干旱胁迫并未能诱导抗氧化酶活性和MDA含 量显著升高，但重度干旱胁迫则导致抗氧化酶活 性和MDA含量显著高于对照组。 干旱胁迫促进类黄酮和总酚含量升高，整体上高 于对照组；干旱胁迫可以促进游离脯氨酸和可溶 性糖含量显著升高，而可溶性蛋白含量只在处 理中期高于对照组，其余时间低于对照组。
3.机械性损伤
细胞干旱脱水时，液泡收缩，对原生质产生 一种向内的拉力，使原生质与其相连的细胞 壁同时向内收缩，在细胞壁上形成很多折叠， 损伤原生质的结构。
如果此时细胞骤然吸水复原，可引起细胞质、 壁不协调膨胀把粘在细胞壁上的原生质撕破， 导致细胞死亡。
所以，干旱对细胞的机械性损伤可能会使植 株立即死亡。。
(2)呼吸作用先升后降
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。
近年来，各国学者对植物的抗旱性进行了广 泛深入的研究，植物的抗旱机理十分复杂， 抗旱性是受许多形态解剖和生理生化特性控 制的复合遗传性状，不同形态解剖和生理特 性之间既相互联系又相互制约。单一的抗旱 性鉴定指标难以充分反映出植物对于旱适应 的综合能力，只有采用多项指标的综合评价 ，才能较准确的反映植物的抗旱水平。
(4) 破坏核酸代谢
随着细胞脱水，其DNA和RNA含量减少。
主要原因是干旱促使RNA酶活性增加，使 RNA分解加快，而DNA和RNA的合成代谢 则减弱。
因此有人认为，干旱之所以引起植物衰 老甚至死亡，是同核酸代谢受到破坏有 直接关系的。
(5)内源激素代谢失调
干旱时细胞分裂素含量降低，脱落酸含量 增加，这两种激素对RNA酶活性有相反的 效应，前者降低RNA酶活性，后者提高 RNA酶活性。
植物对干旱胁迫的响应
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干旱
当前，环境恶化严重威胁人类的生存与发展，干旱 是最为严重的自然灾害之一，其出现的次数、持续 的时间、影响的范围及造成的损失居各种自然灾害 之首。据统计全世界由于水分胁迫导致的作物减产 可超过其他因素造成减产的总和。而我国是荒漠化 危害较为严重的国家之一，荒漠化带来的恶劣生态 环境条件已给我国的经济和社会发展带来严重影响 。几年来，我国的荒漠化治理工作虽然取得了举世 瞩目的成绩，并在局部地区控制了荒漠化的发展， 但还未从根本上扭转荒漠化土地扩大的趋势。
膜内脂类分子排列
正常水分状况下双分子分层排列
脱水膜内脂类分子成放射的星状排列
2.破坏了正常代谢过程
细胞脱水对代谢破坏的特点是抑制合 成代谢而加强了分解代谢，即干旱使 合成酶活性降低或失活而使水解酶活 性加强。
(1) 光合作用减弱
(2) 呼吸作用先升后降
(3) 蛋白质分解，脯氨酸积累
(4) 破坏核酸代谢
(5) 内源激素代谢失调
(6) 水分的分配异常
(1)光合作用减弱
水分不足使光合作用显著下降，直至趋于停 止。
番茄叶片水势低于-0.7MPa时，光合作用开始下 降，当水势达到-1.4MPa时，光合作用几乎为零。
干旱使光合作用受抑制的原因是多方面的， 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。
一、干旱对植物的影响 二、植物抗旱机理 三、提高作物抗旱性的途径
一、干旱对植物的影响
旱害: 土壤水分缺乏或大气相对湿度过
低对植物造成的危害。
抗旱性：植物抵抗干旱的能力。在干旱
条件下，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。
• 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。
大豆对水分亏缺的反应
暂时萎蔫(temporary wilting)： 降低蒸腾即能消除水分亏缺以恢 复原状的萎蔫。
永久萎蔫(permanent wilting)： 土壤中无可利用的水，降低蒸腾 不能消除水分亏缺以恢复原状的 萎蔫。
（二）干旱对植物的伤害：
1.改变膜的结构及透性 2.破坏了正常代谢过程 3.机械性损伤