植物逆境生理知识ppt课件.ppt
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1、第一节植物逆境生理概论,第二节植物的抗旱性,第三节植物的抗盐性,第十六章 植物逆境生理,第四节植物的抗寒性,第五节植物的抗热性,第六节 植物的抗病性第七节 环境污染对植物的影响,第一节 逆境的概念及植物对逆境的适应性,一、逆境与胁迫的概念二、植物适应性的概念三、逆境胁迫对植物的影响四、植物响应逆境的生理机制,一、逆境和抗逆性,生物胁迫:病害、虫害、杂草等。,非生物胁迫:物理逆境:干旱、热害、冷害、淹水、辐射等。化学逆境:低pH、高pH、盐害、空气污染等。,逆境或胁迫(stress):对植物生存或生长不利的各种环境因子的总称.,逆境的种类,植物的抗逆性:植物对逆境的适应性反应。,植物对逆境逐步适
2、应的过程叫锻炼或驯化。,避逆性(stress escape)是指植物通过对生育期的调整来避开逆境,在相对适宜的环境中完成其生活史。,耐逆性(stress tolerance)是指植物处于逆境时,通过自身的生理生化变化来阻止、降低或修复由逆境造成的损伤,使其仍保持正常的生理活动。,碱蓬,瓦松,御逆性(stress avoidance)指植物通过特定的形态结构使其具有一定的防御环境胁迫的能力,在逆境下各种生理过程仍保持正常状态。,植物在经历了某种逆境后,对另一些逆境的抵抗能力也会增强,这种现象称为植物的交叉适应。,(一)植物在逆境下的形态结构变化,二、逆境胁迫对植物的影响,质膜透性增大,电解质和非
3、电解质外渗,膜脂组分改变,膜系统破坏,丧失对逆境的适应能力。,逆境下植物的形态有明显变化。,(二)植物在逆境下的代谢特点,2.光合作用:气孔关闭,叶绿体损伤,光合酶失活或变性。,3.呼吸作用:下降:冻、热、盐、涝害先上升再下降:冷、旱害明显升高:病害、伤害,合成酶活性下降,水解酶活性增强,淀粉、蛋白质等降解。,4.植物体内的物质代谢:,三、植物响应逆境的生理及分子机制,1.生长发育调节2.植物激素调节3.代谢调节4.渗透调节5.膜保护物质与活性氧平衡6.逆境蛋白7.植物体内的逆境信息传递机制,ABA胁迫激素,增强抗性 促进气孔关闭,蒸腾减弱,减少水分丧失 增强根的透性,提高水的输导性。,乙烯
4、促进衰老、脱落,减少蒸腾面积,利于保持水分。提高相关酶的活性,影响呼吸。,2.植物激素在抗逆中的作用,(三)代谢调节,C3途径C4或CAM,冰叶日中花,Mesembryanthemum crystallinum在盐诱导的由C3代谢向CAM代谢转变过程中PEP羧化酶含量的增加。盐胁迫是在灌溉水中加入500mM NaCl诱导的。通过抗体与染色剂的方法在凝胶中揭示了PEP羧化酶。,渗透调节:植物通过调节细胞内渗透势来维持压力势的作用称为渗透调节。,(四)渗透调节,渗透胁迫 环境与植物之间由于渗透势的不平衡而形成对植物的胁迫。,渗透调节物质,外界进入的无机离子:如K+、Cl-等,是液泡的重要渗透调节物
5、质。,细胞内合成的有机物:多元醇和偶极含氮化合物 如:可溶性糖 脯氨酸 甜菜碱等,有机渗透调节物的特征:分子量小 易溶于水 合成迅速 不易透过细胞膜 生理pH范围内不带静电荷 引起酶结构变化的作用极小,脯氨酸和甜菜碱是理想的有机渗透调节物质。,脯氨酸在抗逆中的作用:,作为渗透物质,维持渗透平衡。增强蛋白质的水合作用和可溶性,减少蛋白质的沉淀,保护蛋白质结构和功能的稳定。,(五)膜保护物质与活性氧平衡,活性氧:化学性质活泼,氧化能力很强的含氧物质的总称。如:超氧阴离子自由基(O2-)、羟基自由基(OH)、过氧化氢(H2O2)、过氧化物自由基(ROO)、单线态氧(1O2)等,自由基:具不成对电子的
6、原子、分子或离子。,特点:活跃强氧化性不稳定,瞬时存在能持续进行连锁反应,活性氧清除系统 保护酶 超氧化物歧化酶(SOD)过氧化物酶(POD)过氧化氢酶(CAT)谷胱甘肽过氧化物酶(GPX)谷胱甘肽还原酶(GR)等,抗氧化剂 VC、VE、还原型谷胱甘肽(GSH)、类胡萝卜素、苯甲酸钠等。,由逆境诱导产生的或含量增加的蛋白质统称为逆境蛋白。,6.逆境蛋白,如:热激蛋白 冷诱导蛋白 水分胁迫蛋白 病程相关蛋白,7.植物体内的逆境信息传递机制,逆境信号,胁迫信号激活响应胁迫基因表达的过程示意图,第二节 植物的抗旱性 一、干旱对植物的影响 二、植物抗旱机理 三、提高响应水分胁迫的信号转导 四、提高作物
7、抗旱性的途径,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。,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。,(一)干旱的类型,大气干旱,土壤干旱,生理干旱,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。,大豆对水分亏缺的反应,(二)干旱对植物的伤害,1.膜及膜系统受损伤,2.对细胞器的损伤,膜的选择透性丧失,透性增加。,叶绿体、线粒体、液泡,干旱对植物的伤害表现在:,3.破坏正常代谢过程,光合作用下降,对呼吸作用
8、的影响,破坏正常的物质代谢 蛋白质分解,脯氨酸积累 破坏核酸代谢,激素的变化,水分重新分配,酶活性变化,二、干旱胁迫的机理,机械损伤,团扇提灯苔叶细胞脱水时的细胞变形状态,细胞失水或再吸水时,原生质体与细胞壁均会收缩或膨胀,但是它们的弹性不同,因此二者收缩程度和膨胀程度不同。,2.膜透性改变,膜内脂类分子排列,膜脂分子排列紊乱,膜出现空隙,3.蛋白质凝聚假说,细胞过度失水时,蛋白质的活性表面相互靠近,使得分子间的-SH相互接触,导致氧化脱氢形成-S-S-键,此键键能高,牢固。再度吸水时,蛋白质空间构象变化,使其变性凝聚,从而导致细胞死亡。,4.离子吸收和运输减慢,吸水减少,离子向根表面的运输减
9、慢,蒸腾下降,离子在体内的运输速率下降,根系活力下降,吸收离子的能力减弱,部分根系死亡,减少了吸收表面。,5.破坏正常的物质代谢,二、植物抗旱的机理(一)形态与生理特点形态特征 根系发达,较深,根冠比较大 叶片细胞体积小或体积/表面积比值小 输导组织发达、表皮茸毛多、角质化程度高或脂质层厚,2.生理生化特性,原生质具有较大的粘性与弹性,代谢活性及酶的活性,光合作用类型,膜脂组分对抗旱性的影响,脯氨酸含量和ABA积累,3.水分临界期避开干旱,(二)植物的抗旱机制,避旱性(Drought escape)御旱性(Drought avoidance)耐旱性(Drought tolerance),整体植
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