逆境生理植物生理學(xué)學(xué)習(xí)指導(dǎo)

1、1 .逆境( environmental st ress) :又稱脅迫( st ress) ,系指對(duì)植物生存和生長不利的各種環(huán)境因素的總稱,如低溫、高溫、干旱、澇害、病蟲害、有毒氣體等。 2 .抗逆性( st ress resistance ) :植物對(duì)逆境的抵抗和忍耐能力,簡稱為抗性。抗性是植物對(duì)環(huán)境的一種適應(yīng)性反應(yīng),是在長期進(jìn)化過程中形成的。 3 .抗性鍛煉( hardiness hardening ) :在生活周期中,植物的抗逆遺傳特性需要特定環(huán)境因子的誘導(dǎo)才能表現(xiàn)出來,這種誘導(dǎo)過程稱為抗性鍛煉,例如抗寒鍛煉、抗旱鍛煉。 4 .抗寒鍛煉( cold resistance hardenin

2、g ) :植物在冬季來臨之前,隨著氣溫的降低,體內(nèi)發(fā)生了一系列適應(yīng)低溫的生理生化變化,抗寒能力逐漸增強(qiáng),這種抗寒能力逐漸提高的過程稱為抗寒鍛煉。 5 .抗旱鍛煉( drought resistance hardening ) :在種子萌發(fā)期或幼苗期進(jìn)行適度的干旱處理,使植物的生理代謝發(fā)生相應(yīng)的變化,從而增強(qiáng)對(duì)干旱的抵抗能力,這個(gè)過程稱為抗旱鍛煉。 6 .交叉適應(yīng)( cross adaptation) :植物經(jīng)歷了某種逆境后,能提高對(duì)另一些逆境的抵抗能力,這種對(duì)不同逆境間的相互適應(yīng)作用,稱為交叉適應(yīng)。 7 .避逆性(stress avoidance) :植物通過設(shè)置物理屏障或某些特殊的代謝反應(yīng)和

3、生長發(fā)育變化,從而避免或減小逆境對(duì)植物組織施加的影響,使其仍保持較正常的生理活動(dòng),這種抵抗稱為避逆性。 8 .耐逆性( st ress tolerance) :又稱逆境忍耐。植物組織雖然經(jīng)受逆境的影響,但可通過代謝反應(yīng)阻止、降低或者修復(fù)由逆境造成的損傷,從而保持其生存能力,這種抵抗稱為耐逆性。 9 .逆境逃避( st ress escape) :指植物通過生育期的調(diào)整避開逆境,例如沙漠中的一些植物在雨季里快速生長,完成生活史,自身并不經(jīng)歷逆境。 10 .滲透調(diào)節(jié)(osmotic adjustment ) :植物細(xì)胞通過主動(dòng)增加溶質(zhì),降低滲透勢,增強(qiáng)吸水和 以維持正常細(xì)胞膨壓的作用。,保水能力1

4、1 .寒害( cold injury) :低溫導(dǎo)致植物受傷或死亡的現(xiàn)象。 12 .凍害( freezing injury) :溫度下降到零度以下,植物體內(nèi)發(fā)生冰凍,因而受傷甚至死亡,這種現(xiàn)象稱為凍害。13 .冷害( chilling injury) :零度以上低溫,雖無結(jié)冰現(xiàn)象,但能引起喜溫植物的生理障礙,使植物受傷甚至死亡,這種現(xiàn)象叫冷害。 14 .澇害( flood injury) :土壤水分過多而對(duì)植物產(chǎn)生的傷害。 15 .植保素( phytoalexin) :是寄主被病原菌侵入后產(chǎn)生的一類對(duì)病菌有毒的物質(zhì)。 16 .抗病性( disease resistance ) :植物對(duì)病原微生物

5、侵染的抵抗能力。 17 .活性氧( active oxygen ) :是性質(zhì)活潑、氧化能力很強(qiáng)的含氧物質(zhì)的總稱,包括含氧的自由基、過氧化氫、單線態(tài)分子氧等。 18 .生物自由基( biological free radical) :泛指生物體自身代謝產(chǎn)生的帶有未配對(duì)電子的基團(tuán)或分子,包括含氧自由基和非含氧自由基。它們的化學(xué)性質(zhì)極其活潑,不穩(wěn)定。 19 .逆境蛋白( stress proteins) :由逆境因素如干旱、水澇、高溫、低溫、病蟲害、有毒氣體和紫外線等誘導(dǎo)植物體內(nèi)形成的新蛋白質(zhì)(酶)。 20 .大氣干旱( atmosphere drought ) :空 氣極度干 燥,相對(duì)濕度 極低,

6、根系吸水趕不上蒸騰失水,因而發(fā)生水分虧缺現(xiàn)象。 21 .土壤干旱( soil drough t ) :因土壤中缺少可利用的水,導(dǎo)致植物體內(nèi)水分虧缺,發(fā)生永久萎蔫的現(xiàn)象。 22 .干旱( drough t )與生理干旱( physiological drough t ) :水分過度虧缺的現(xiàn)象稱為干旱。由于土壤中鹽分過多,引起土壤水勢降低,植物根系吸收水分困難,甚至發(fā)生體內(nèi)水分外滲的受旱現(xiàn)象,叫生理干旱。寒害也能引起植物產(chǎn)生生理干旱現(xiàn)象。 六、簡答題 1 .膜脂組成與植物的抗冷性有何關(guān)系? 1 .一般生物膜脂呈液晶態(tài),當(dāng)溫度下降到一定程度時(shí),膜脂由液晶態(tài)變?yōu)槟z態(tài),從而導(dǎo)致原生質(zhì)停止流動(dòng),透性加大

7、。膜脂碳鏈越長,固化溫度越高。碳鏈長度相同時(shí),不飽和鍵數(shù)越多,固化溫度越低,即不飽和脂肪酸越多,植物的抗冷性就越強(qiáng)。 2 .在逆境中,植物體內(nèi)累積脯氨酸有什么作用? 2 .脯氨酸在逆境中的作用有兩點(diǎn):作為滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)。適合于用來保持原生質(zhì)與環(huán)境的滲透平衡,防止水分散失。保持膜結(jié)構(gòu)的完整性。因?yàn)楦彼崤c蛋白質(zhì)相互作用,能增加蛋白質(zhì)的可溶性和減少可溶性蛋白的沉淀,增強(qiáng)蛋白質(zhì)和蛋白質(zhì)間的水合作用。 3 .外施ABA提高植物抗逆性的原因是什么? 3 .其原因有四點(diǎn):可能減少膜的傷害;減少自由基對(duì)膜的破壞;改變體內(nèi)代謝;減少水分喪失,提高抗旱、抗冷、抗寒和抗鹽的能力。 4 .零上低溫對(duì)植物組織的傷害大致

8、分為幾個(gè)步驟? 4 .其傷害分兩個(gè)步驟。第一步,是膜相的改變。在低溫時(shí)膜從液晶態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槟z態(tài),膜收縮,出現(xiàn)裂縫或通道,使膜的透性增加。第二步,是由于膜損傷而引起代謝紊亂,導(dǎo)致死亡。結(jié)合在膜上的酶系統(tǒng)受到破壞;同時(shí)結(jié)合在膜上的酶系統(tǒng)與膜外游離酶系統(tǒng)之間喪失固有的平衡,導(dǎo)致代謝紊亂。 5 .寫出植物體內(nèi)能消除自由基的抗氧化物質(zhì)與抗氧化酶類。 5 .抗氧化物質(zhì)有:鋅、硒、硫氫基化合物(如谷胱甘肽、半胱氨酸等)、Cy tf、PC、類胡蘿卜素、維生素A、維生素C、維生素E、輔酶A、輔酶Q、甘露醇、山梨醇等?？寡趸割愑?超氧化物歧化酶、過氧化物酶、過氧化氫酶、谷胱甘肽過氧化物酶、谷胱甘肽還原酶等。 6

9、.在冷害過程中,植物體內(nèi)發(fā)生了哪些生理生化變化? 6 .原生質(zhì)流動(dòng)減慢或停止。對(duì)冷害敏感的植物如番茄、西瓜等在10下1分鐘,原生質(zhì)流動(dòng)很緩慢或完全停止。水分平衡失調(diào)。秧苗受到冷害后,吸水跟不上蒸騰,葉尖、葉片會(huì)萎蔫、干枯。光合速率減弱。低溫影響葉綠素合成和與光合作用有關(guān)酶的活性,加上陰雨,光照不足,光合作用產(chǎn)物形成少,導(dǎo)致減產(chǎn)。呼吸速率大起大落。冷害初期呼吸速度加快,隨著低溫加劇或時(shí)間延長,至病癥出現(xiàn)時(shí),呼吸更強(qiáng),以后迅速下降。 7 .提高作物抗旱性的途徑是什么? 7 .根據(jù)作物抗旱特征(根系發(fā)達(dá),根冠比大等) ,可以選擇不同的抗旱性的作物品種,或作為抗旱育種的親本,加速抗旱育種。提高作物抗旱

10、性的生理措施。例如,抗旱鍛煉,蹲苗,合理施用磷肥、鉀肥均能提高作物抗旱性。氮肥過多、過少,抗旱性差,所以要適量;硼在抗旱中的作用與鉀類似。施用生長延緩劑,如矮壯素等。 8 . SO2危害植物的原因是什么? 和亞硫( HSO-3)成為重亞硫酸離子,溶化浸潤于細(xì)胞壁的水分中,通過氣孔進(jìn)入葉內(nèi)8 . SO2酸離子( SO2 -3) ,并產(chǎn)生氫離子。這三種離子會(huì)傷害植物細(xì)胞。H+降低細(xì)胞的pH值,干擾代謝過程, SO2 -3和HSO-3直接破壞蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu),使酶失活。間接影響是因產(chǎn)生更多的自由基(如O-.2、OH等) ,傷害細(xì)胞,比直接影響更大。 9 .作物適應(yīng)干旱的形態(tài)和生理特征有哪些? 9 .形態(tài)

11、特征:根系發(fā)達(dá)而深扎,根冠比大,葉片細(xì)胞小,葉脈致密,單位面積氣孔數(shù)目多。生理特征:細(xì)胞液的滲透勢低,在缺水情況下氣孔關(guān)閉較晚,光合作用不立即停止,酶的合成活動(dòng)仍占優(yōu)勢。 10 .植物在環(huán)境保護(hù)中有什么作用? 10 .植物通過光合作用不斷從空氣中吸收二氧化碳,釋放氧氣,可以維持大氣中二氧化碳和氧的平衡。植物可以吸收環(huán)境中的污染物,并加以分解。如垂柳吸收SO2和氟化物的能力都較強(qiáng)。植物吸收污染物后,有的分解成營養(yǎng)物質(zhì),有的形成絡(luò)合物,從而降低了毒性。植物葉片表面的絨毛、皺紋及分泌物等可以阻擋、吸附或粘著粉塵。植物對(duì)某些污染物的高度敏感性,可以用做環(huán)境監(jiān)測或生物報(bào)警,如唐昌蒲對(duì)氟化氫非常敏感,可以

12、監(jiān)測大氣中氟化氫的濃度變化。 七、論述題 ? 對(duì)植物的傷害主要表現(xiàn)在哪些方面1 . O31 .植物受O3傷害的癥狀一般出現(xiàn)在成熟的葉片上,它對(duì)植物的傷害主要表現(xiàn)在:破壞質(zhì)膜。O3能氧化質(zhì)膜的組成成分,如蛋白質(zhì)和不飽和脂肪酸等,破壞質(zhì)膜選擇透性,使細(xì)胞內(nèi)含物外滲。破壞細(xì)胞正常的氧化還 原過程。由 于O3氧化SH基為SS鍵,破壞了以SH基為活性基的酶(如多種脫氫酶)的活性,從而導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)正常的氧化還原過程受擾,影響各種代謝過程。O3破壞葉綠素及其合成,使光合速率降低。改變呼吸途徑。O3不僅降低氧化磷酸化水平,同時(shí)還抑制糖酵解,促進(jìn)戊糖磷酸途徑。 2 .逆境對(duì)植物代謝有何影響? 2 .逆境導(dǎo)致水分脅

13、迫,細(xì)胞脫水,膜系統(tǒng)受害,透性加大。光合速率下降,同化產(chǎn)物減少;缺水引起氣孔關(guān)閉,葉綠體受損傷, RuBPC等失活或變性。冰凍、高溫、淹水時(shí),呼吸速率逐漸下降;冷害、干旱脅迫時(shí),呼吸先升后降;感病時(shí)呼吸顯著升高。逆境導(dǎo)致糖類和蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)變成的可溶性含氮化合物增加,這與合成酶作用減弱、水解酶活性增強(qiáng)有關(guān)。組織內(nèi)脫落酸含量迅速升高。 3 .病害對(duì)植物生理生化有何影響?作物抗病的生理基礎(chǔ)如何? 3 .病害對(duì)植物生理生化的影響如下:水分平衡失調(diào)。許多植物感病后發(fā)生萎蔫或猝倒。呼吸作用加強(qiáng)。染病組織一般比健康組織的呼吸速率可增加許多倍,且氧化磷酸化解偶聯(lián),大葉,所以染病組織的溫度大大升高。光合作用下降。染

14、病后,部分能量以熱能形式釋放出去綠體被破壞,葉綠素含量減少,光合速率顯著下降。生長改變。有些植物染病后由于IAA、GA增加,引起植物徒長,偏上生長,形成腫瘤等。作物抗病的生理基礎(chǔ)是:加強(qiáng)氧化酶(抗壞血酸氧化酶、過氧化物酶)的活性,可以分解毒素,促進(jìn)傷口愈合,抑制病菌水解酶活性。植物染病后產(chǎn)生過敏性組織壞死,使有些只能寄生于活細(xì)胞的病原菌死亡。產(chǎn)生抑制物質(zhì)。如馬鈴薯植株產(chǎn)生綠原酸,可以防止黑疤病菌的感染;亞麻的根分泌一種含氰化物的物質(zhì),抑制微生物的呼吸。作物還具有免疫反應(yīng),即在病菌侵入時(shí),體內(nèi)產(chǎn)生某種對(duì)病原菌有毒的化合物(多為酚類化合物) ,防止病菌侵染。此外,作物體內(nèi)還含有一些化學(xué)物質(zhì),如生物

15、堿、單寧、苦杏仁苷等,對(duì)侵入的病菌有毒殺作用或防御反應(yīng),能減輕病害。 4 .什么叫植物的交叉適應(yīng)?它具有什么特點(diǎn)? 4 .植物和動(dòng)物一樣,在經(jīng)歷了某種逆境之后能提高植物對(duì)另一些逆境的抵抗能力,這種對(duì)于不良環(huán)境之間的相互適應(yīng)作用,稱為交叉適應(yīng)。其特點(diǎn)如下:在干旱、鹽漬等多種逆境條件下,植物體內(nèi)的脫落酸、乙烯等植物激素含量都有增加,從而可以提高植物對(duì)多種逆境的抵抗能力。植物在遭受多種逆境脅迫下,同時(shí)會(huì)有多種保護(hù)酶參與作用,如超氧化物歧化酶( SOD )、過氧化物酶( POD )、過氧化氫酶( CAT )、抗壞血酸過氧化物酶、谷胱甘肽還原酶等。植物在一種逆境下可以產(chǎn)生多種逆境蛋白,而在多種逆境下則又

16、可以產(chǎn)生類似的逆境蛋白,如在高溫、干旱、鹽漬等脅迫下都能誘導(dǎo)熱激蛋白的合成。在多種逆境條件下,植物都會(huì)積累脯氨酸、甜菜堿等滲透調(diào)節(jié)物質(zhì),通過滲透調(diào)節(jié)作用來提高自身對(duì)逆境的抵抗力。干旱、鹽處理可提高水稻的抗冷性,就是植物發(fā)生交叉適應(yīng)反應(yīng)的例證。 5 .環(huán)境污染中的“五毒”是什么?它們是如何危害植物的? 5 .通常講環(huán)境污染中的“五毒”是指酚、氰、汞、鉻、砷。其中,酚會(huì)損害細(xì)胞質(zhì)膜,破壞膜的選擇透性,影響植物對(duì)水分、礦質(zhì)元素的吸收和代謝,導(dǎo)致根腐爛、葉片發(fā)黃,生長受阻。氰化物會(huì)抑制細(xì)胞色素氧化酶、抗壞血酸氧化酶的活性,呼吸作用受阻,植株生長不良,分蘗少,植株矮小,甚至停止生長。鉻會(huì)導(dǎo)致水稻葉鞘出現(xiàn)

17、褐斑,葉片失綠枯黃,根系發(fā)育不良,植株矮小。汞會(huì)破壞葉綠素,葉子發(fā)黃,光合速率明顯下降,植株矮小,根系不發(fā)達(dá),分蘗受抑制。砷可使葉片變?yōu)榫G褐色,葉柄基部出現(xiàn)褐色斑點(diǎn),根系發(fā)黑,植株枯萎。其傷害的機(jī)理可能與蛋白質(zhì)變性有關(guān)。 6 .滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)有哪些?滲透調(diào)節(jié)的主要生理功能是什么? 6 .植物滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)可分為兩大類。一類是由外界引入細(xì)胞中的無機(jī)離子,包括鉀、鈉、鈣、鎂、氯等;二類是在細(xì)胞內(nèi)合成的有機(jī)溶質(zhì),主要是蔗糖、山梨醇、脯氨酸、甜菜堿等。其主要的生理功能包括:維持細(xì)胞膨壓穩(wěn)定,有利于其它生理生化過程的進(jìn)行。維持氣孔開放,以保證光合作用較正常的進(jìn)行。 7 .植物在逆境下可以合成哪些逆境蛋白?它們有什么生理功能? 7 .植物在逆境條件下合成的