第十三章 植物的理化逆境生理

第十三章

植物的理化逆境Chapter13PhysicochemicalStressPhysiologyofPlants13.1干旱脅迫與植物的抗旱性(droughtstress&resistanceofplants)

13.1.1干旱脅迫的類型

干旱類型：

（1）大氣干旱指空氣過度干燥，相對濕度過低，伴隨高溫和干風，這時植物蒸騰過強，根系吸水補償不了失水。（2）土壤干旱指土壤中沒有或只有少量的有效水，嚴重降低植物吸水，使其水分虧缺引起永久萎蔫。（3）生理干旱指土壤中的水分并不缺乏，只是因為土溫過低、或土壤溶液濃度過高、或積累有毒物質等原因，妨礙根系吸水，造成植物體內水分平衡失調。

13.1.2干旱脅迫下植物的生理生化變化膜結構破壞生長受抑制光合減弱呼吸作用先升后降激素代謝失調N代謝異常核酸代謝受到破壞水分重新分配酶系統(tǒng)發(fā)生變化原生質損傷傷害13.1干旱脅迫與植物的抗旱性(droughtstress&resistanceofplants)13.1.3植物抗旱的生理機制

抗旱植物的一般特征

形態(tài)結構特征生理生化特征13.1干旱脅迫與植物的抗旱性(droughtstress&resistanceofplants)植物抗旱的生理機制植物適應和抵抗干旱的方式有三種，即逃旱性、御旱性、耐旱性。13.1.4提高植物抗旱性的途徑

1）抗旱育種

2）栽培措施

3）抗旱鍛煉

4）合理施肥

5）化學調控13.1干旱脅迫與植物的抗旱性(droughtstress&resistanceofplants)13.2.1水澇脅迫下植物的生理生化變化

1.對植物形態(tài)和生長的影響

2.引起乙烯的增加

3.對植物代謝的影響

4.引起植物營養(yǎng)失調13.2.2植物的抗?jié)承?/p>

1.形態(tài)特征發(fā)達的通氣系統(tǒng)是抗?jié)承灾参镒蠲黠@的特征

2.生理特征主要是抗缺氧帶來的危害水稻老根小麥老根13.2澇脅迫與植物的抗?jié)承?floodstress&resistanceofplants)13.3.1高溫脅迫下植物的生理生化變化

1.直接傷害

1)蛋白質變性

2)膜脂液化

2.間接傷害

代謝性饑餓；毒性物質積累；蛋白質破壞；生理活性物質缺乏。

自然狀態(tài)變性狀態(tài)凝聚狀態(tài)高溫正常溫度持續(xù)高溫13.3高溫脅迫與植物的抗熱性(heatstress&resistanceofplants)

13.3.2植物抗熱的生理基礎

1.內部因素不同生長習性的高等植物的耐熱性是不同的。一般說來，生長在干燥和炎熱環(huán)境的植物，其耐熱性高于生長在潮濕和冷涼環(huán)境的植物。C4植物起源于熱帶或亞熱帶地區(qū)，故耐熱性一般高于C3植物。

2.外部條件

溫度；濕度；礦質營養(yǎng)13.3高溫脅迫與植物的抗熱性(heatstress&resistanceofplants)HSP70的誘導13.3高溫脅迫與植物的抗熱性(heatstress&resistanceofplants)

13.3高溫脅迫與植物的抗熱性(heatstress&resistanceofplants)13.3.3提高植物抗熱性的途徑

高溫鍛煉。培育和選用耐熱作物和品種。改善栽培措施?；瘜W制劑處理。13.4冷脅迫與植物的抗冷性(chillingstress&resistanceofplants)

13.4.1冷害的表現(xiàn)類型

零度以上低溫對植物的危害叫做冷害（chillinginjury）。而植物對零度以上低溫的適應能力叫抗冷性（chillingresistance）。根據植物對冷害的反應速度，可將冷害分為直接傷害、間接傷害與次生傷害三類。

13.4.2冷脅迫下植物的生理生化變化

主要表現(xiàn)為膜透性增加，細胞內可溶性物質大量外滲；原生質流動減慢或停止；根系吸水能力下降，水分代謝失調；葉綠素合成受阻，光合酶活性受抑制，導致光合速率減弱；呼吸代謝失調，呼吸速率大起大落，先上升后下降；有機物分解占優(yōu)勢，可溶性氮化物含量和可溶糖量，物質代謝失調。

13.4冷脅迫與植物的抗冷性(chillingstress&resistanceofplants)

13.4.3冷害的機理

膜脂發(fā)生相變

在低溫冷害下，生物膜的脂類由液晶態(tài)變化凝膠態(tài)，從而引起與膜相結合的酶解離或使酶亞基分解失去活性。溫帶植物比熱帶植物耐低溫的原因之一是構成膜脂不飽和脂肪酸的含量較高。膜不飽和脂肪酸指數(shù)，即不飽和脂肪酸在總脂肪酸中的相對比值，可成為衡量植物抗冷性的重要生理指標。

13.4冷脅迫與植物的抗冷性(chillingstress&resistanceofplants)膜的結構改變

在緩慢降溫條件下，由于膜脂的固化使得膜結構緊縮，降低了膜對水和溶質的透性；在寒流突然來臨的情況下，由于膜體緊縮不勻而出現(xiàn)斷裂，因而會造成膜的破損滲漏，胞內溶質外流。代謝紊亂

低溫使得生物膜結構發(fā)生顯著變化，進而導致植物體內新陳代謝的有序性被打破，特別是光合與呼吸速率改變，植物處于饑餓狀態(tài)，而且還積累有毒的中間物質。13.4冷脅迫與植物的抗冷性(chillingstress&resistanceofplants)13.4冷脅迫與植物的抗冷性(chillingstress&resistanceofplants)

13.4.4提高植物抗冷性的途徑

1.低溫鍛煉

植物對低溫的抵抗往往是一個適應鍛煉過程。很多植物如預先給予適當?shù)牡蜏劐憻挘蠹纯煽垢蜏囟鹊挠绊?，不致受害。否則就會在突然遇到低溫時遭到災難性的損害。

2.化學誘導植物生長調節(jié)劑及其它化學試劑如細胞分裂素、脫落酸、PP333、2,4－D、抗壞血酸、油菜素內酯等可誘導植物抗冷性的提高。

3.合理施肥

調節(jié)氮磷鉀肥的比例，增加磷、鉀肥比重能明顯提高植物抗冷性。

13.4冷脅迫與植物的抗冷性(chillingstress&resistanceofplants)

冰點以下低溫對植物的危害叫凍害（freezinginjury）。植物對冰點以下低溫逐漸形成的一種適應能力叫抗凍性（freezingresistance）。

13.5.1凍害的機理

1.結冰傷害

2.膜傷害假說

3.硫氫基假說

4.

活性氧傷害

13.5凍脅迫與植物的抗凍性(freezingstress&resistanceofplants)結冰傷害13.5凍脅迫與植物的抗凍性(freezingstress&resistanceofplants)膜傷害假說13.5凍脅迫與植物的抗凍性(freezingstress&resistanceofplants)硫氫基假說13.5凍脅迫與植物的抗凍性(freezingstress&resistanceofplants)

13.5.2提高植物抗凍性的途徑

1.抗凍鍛煉在植物遭遇低溫凍害之前，逐步降低溫度，使植物提高抗凍的能力，是一項有效的措施。

2.化學調控

人們發(fā)現(xiàn)一些植物生長物質如脫落酸、生長延緩劑AMO-1618與B9等可以用來提高植物的抗凍性。

3.農業(yè)措施

采取有效農業(yè)措施，加強田間管理，也能在一定程度上提高植物抗寒性，防止凍害發(fā)生。13.5凍脅迫與植物的抗凍性(freezingstress&resistanceofplants)13.6.1鹽脅迫下植物的生理生化變化

滲透脅迫；離子失調；光合作用下降；呼吸作用不穩(wěn)；蛋白質合成受阻；有毒物質積累。13.6.2植物抗鹽的生理機制避鹽耐鹽拒鹽排鹽稀鹽耐滲透脅迫耐營養(yǎng)缺乏代謝穩(wěn)定具解毒作用13.6鹽脅迫與植物的抗鹽性(saltstress&resistanceofplants)13.6.3提高植物抗鹽性的途徑抗鹽鍛煉使用生長調節(jié)劑抗鹽育種13.6鹽脅迫與植物的抗鹽性(saltstress&resistanceofplants)隨著近代工業(yè)的發(fā)展，廠礦居民區(qū)、現(xiàn)代交通工具等所排放的廢渣、廢氣和廢水越來越多，擴散范圍越來越大，再加上現(xiàn)代農業(yè)大量應用農藥化肥所殘留的有害物質，遠遠超過環(huán)境的自然凈化能力，造成環(huán)境污染。

環(huán)境污染不僅直接危害人們的健康與安全，也對植物生長發(fā)育造成非常有害的影響。環(huán)境污染可分為大氣污染、水體污染、土壤污染。

13.7環(huán)境污染脅迫與植物的污染抗性(environmentpollution&resistanceofplants)

SO2對植物的傷害13.7環(huán)境污染脅迫與植物的污染抗性(environmentpollution&resistanceofplants)

13.7.1提高植物抗污染能力途徑

對種子和幼苗進行抗性鍛煉

用較低濃度的污染物來處理種子或幼苗后，植株對這些污染物的抗性會有提高。

改善土壤營養(yǎng)條件

通過改善土壤條件，提高植株生活力，可增強對污染的抵抗力?；瘜W調控

有人用維生素和植物生長調節(jié)物質噴施柑桔幼苗多次，或加入營養(yǎng)液通過根系吸收，對O3的抗性提高。

培育抗污染能力強的新品種

13.7環(huán)境污染脅迫與植物的污染抗性(environmentpollution&resistanceofplants)

13.7.2植物在環(huán)境保護和污染治理的作用

凈化環(huán)境環(huán)境污染對植物的正常生長帶來危害，通過植物本身對各種污染物的吸收、積累和代謝作用，能減輕污染，達到分解有毒物質的目的。葉片表面上的絨毛、皺紋及分泌的油脂等以阻擋、吸附和粘著粉塵。每公頃山毛櫸阻滯粉塵，總量為68噸，云杉林為32噸，松林為36噸。有的植物像松樹、柏樹、桉樹、樟樹等可分泌揮發(fā)性物質，殺滅細菌，有效減少大氣中細菌數(shù)。

13.7環(huán)境污染脅迫與植物的污染抗性(environmentpollution&resistanceofplants)

環(huán)境監(jiān)測監(jiān)測環(huán)境污染除了應用化學分析或儀器分析進行測定外，植物監(jiān)測也是一個重要方面。一般應選用對某污染物高度敏感的植物作為指示植物。作為土壤污染修復植物植物可用于修復被重金屬和有機物污染的土壤，目前已經篩選到一些對重金屬有超積累能力的植物。13.7環(huán)境污染脅迫與植物的污染抗性(environmentpollution&resis