《逆境生理课稿》PPT课件.ppt

第十一章 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,第一节 抗性生理通论,一、逆境与抗逆性,抗性分为两种：避逆性和耐逆性 避逆性植物能够创造一种内部环境，避免逆境对其内部的影响。耐逆性植物处于不良环境中，通过代谢的变化来阻止、降低、甚至修复由逆境造成的伤害，从而保证正常的生理活动。,三、植物对逆境的适应,植物对逆境的适应包括避逆性和耐逆性。避逆性（stress avoidance):植物在时间上或空间上避开不良环境。耐逆性（stress tolerance)：植物忍受逆境的能力。植物从生态上、形态上、生理上、代谢上具有各种各样抵抗或适应逆境的能力。,三、植物对逆境的适应,试验证实，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。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。,（二）逆境蛋白与抗逆性,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，诱导新蛋白质和酶的形成，这些诱导产生的蛋白统称为逆境蛋白。1、热激蛋白（heat shock protein HSP）：在高于植物正常生长温度（1015）刺激下诱导合成的蛋白质。,第二节 植物的抗寒性,低温对植物的危害，按低温程度和受害情况可分为冻害和冷害。冻害：零下低温对植物造成的伤害。冷害：零上低温对植物造成的伤害。一、冻害的生理（一）冻害的类型：细胞间结冰与细胞内结冰,冻害的机理-细胞内外结冰,1、细胞间隙结冰伤害 温度缓慢下降 胞间结冰对植物伤害的原因：（1）原生质过度脱水、蛋白质分子破坏、原生质凝固变性.（2）机械损伤（3）融冰伤害,（二）冻害的机制,1、膜伤害假说 结冰伤害后，膜选择性透性丧失。（1）胞内的电解质和非电解质大量外渗。（2）膜脂相变使得一部分与膜结合的E游离而失活，引起代谢紊乱,（二）冻害的机制,(四)内外条件对植物抗寒性的影响,（1）内部因素：不同植物的抗寒性不同；同一植物不同生长时期的抗寒性不同（2）外界条件：1）温度渐降植株进入休眠状态，抗寒性提高，温度渐高，植株由休眠状态转入生长状态抗寒性降低。2）短日照促使植物进入休眠状态，长日照阻止植物休眠。3）较强的光照下积累的糖分多，抗寒性强，弱光下低。4）土壤水分过多，抗寒力差。5）营养充足，植株见状，抗寒性强，偏施氮肥，植株徒长，抗寒性弱。,（一）冷害引起的生理生化变化 1、光合作用减弱Chl合成受阻，各种光合酶活性受抑。2、呼吸代谢失调 大起大落 3、细胞膜系统受损代谢失调 4、根系吸水能力下降根生长慢，呼吸弱，供能不足，失水大于吸水植株干枯。5、物质代谢失调分解大于合成,二、冷害的生理,（二）冷害的机制冷害对植物的伤害大致分为两步：第一步是膜脂相变 第二步是由于膜损坏而引起代谢紊乱，严重时导致死亡。,代谢紊乱,根的吸收能力降低，水分平衡丧失：蒸腾大于吸水，使叶片（尤其是叶尖）失水发白，叶尖有点象缺钾症状。严重时全株叶片卷曲-青枯死苗（水稻）。光合速率低下：光合呼吸植物因而发生饥饿-黄枯死苗。Rubisco冷失活。有害物质产生：电子传递功能降低，氧化磷酸化解偶联。产生乙醛，乙醇等有害物质。有机物降解：秧苗遇冷害后蛋白酶，蛋白，RNA、ATP等都下降。,(三)影响冷害的内外条件,1）内部条件：不同作物对冷害的敏感性不同；同一作物不同成长期对冷害的敏感性不同，生殖生长期比营养生长期敏感，生长迅速的比生长缓慢的敏感。2）外界环境：低温锻炼可以提高抗冷性；生长速度适中、含水量低的植株的抗冷性比生长快、含水量高,(四)提高耐低温能力的方法,1、抗性品种的选育：2、低温锻炼：不饱和脂肪酸含量，相变温度，含水量，NADPH，ATP。3、化学调控：ABA和生长延缓剂(CCC，PP330，Amo-1618)。4、其他：适期播种，合理施肥有机肥，磷钾肥。冬季地膜复盖，大棚育苗栽培等。,一、干旱的类型 旱害：土壤缺水或大气相对湿度过低对植物的危害。1、大气干旱 高温、强光、大气相对湿度过低 2、土壤干旱 土壤缺乏可利用水 3、生理干旱 土壤温度过低、溶液浓度过高、土壤缺氧、有毒物质存在,第三节 植物的抗旱性,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。永久萎蔫造成原生质严重脱水，植物死亡：,二、干旱对植物的伤害,7、核酸代谢受到破坏,8、植物体内水分重新分配 9、酶系统的变化 合成酶类活性下降，水解酶类及某些氧化还原酶类活性增高 10、细胞原生质损伤,三、植物抗旱类型和特征,（一）植物的抗旱类型 植物对水分的需求不同：水生植物、中生植物、旱生植物 旱生植物对干旱的适应和抵抗方式：1、逃旱性 通过缩短生育期以逃避干旱缺水的季节,2、御旱性 利用形态结构上的特点，保持良好的水分内环境,3、耐旱性 这类植物具有忍受脱水而不受永久性伤害的能力（二）抗旱植物的一般特征 1、形态特征 根系发达、深扎、根冠比大 有效地吸收利用土壤深层水分,叶脉致密，单位面积气孔数目多，角质化程度高 有利于水分的贮存与供应，减少水分散失,2、生理特征 细胞渗透势较低 吸水保水能力强 原生质具较高的亲水性、黏性、弹性 抗过度脱水和减轻脱水时的机械损伤 缺水时正常代谢活动受到的影响小,四、植物对干旱的应答机制,1.形态上的应答：凡是促进吸水，减少蒸腾，体内水分运转流畅的结构都有利于抗旱。1）使根系发达，提高根冠比：“开源”2）叶片变厚，叶面积变小，角质层加厚：“节流”。3）维管束和叶脉发达，气孔小而多：“流畅”2、生理、生化的应答1）对细胞只失水的抵抗能力增强。2）迅速积累 Pro 和ABA。3）抗性蛋白（渗透蛋白）形成。,五、提高植物抗旱性的方法,1、育种：选育抗旱、高产、优质的品种。2、干旱锻炼：蹲苗、饿苗及双芽法。3、适当施肥：多施P、K肥。4、化学改造：a.浸种0.25%CaCl2浸种，0.05%ZnSO4；b.喷施激素和生长延缓剂，ABA促进气孔关闭。CCC抑制生长，提高根冠比，增加叶片保水能力；c.喷施抗蒸腾剂。5、转入抗旱基因,一、病原物对植物的侵染病原物分为：死体营养型、活体营养型 病原物的致病方式有：（1）产生破坏寄主的降解E（2）产生破坏寄主细胞膜和正常代谢的毒素（3）产生阻塞寄主导管的物质,第四节 植物的抗病性,（4）产生破坏寄主抗菌物质的E,（5）利用寄主核酸和蛋白质合成系统（6）产生植物激素，破坏寄主原有激素平衡，造成寄主生长异常（7）将自己的一段DNA插入寄主基因组，迫使寄主为其提供营养物质,二、植物感病后的生理反应,1、水分平衡破坏2、呼吸速率明显升高3、光合作用下降4、激素发生变化5、同化物正常运输受阻,三、植物抗病机制,1、植物形态结构屏障 蜡被、叶毛、角质层 2、氧化E活性增强 3、植物体内原有的抗病物质（1）植物凝聚素 能与多糖结合或使细胞凝聚的蛋白质；它能识别病原菌并以细胞凝聚杀死病原菌,（2）酚类化合物,健康植物体内含有大量的酚类化合物，对病原菌具一定的毒性；感病后氧化成毒性更强的醌类物质。4、寄主细胞壁的强化 植物感病后，细胞壁木质化（PAL活性与抗病反应直接相关）、富含羟脯氨酸糖蛋白的增加及胼胝质的累积。,5、侵染部位组织局部发生坏死,6、植保素的产生 植保素局限在受侵染细胞周围累积，起屏障隔离作用，防止病菌进一步侵染。7、细胞壁水解E活性增强 几丁E、-1,3葡聚糖E 8、产生病程相关蛋白 降解病原菌的细胞壁,