植物的理化逆境生理

植物的理化逆境生理第一頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期六第一節(jié)干旱脅迫與植物的抗旱性

一、干旱脅迫的類型二、干旱脅迫下植物的生理生化變化三、植物抗旱的生理和發(fā)育機制四、提高植物抗旱性的途徑第二頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期六在中國，干旱和半干旱地區(qū)約占國土面積的50%左右，大部分分布在北方，西北地區(qū)，因此，干旱是制約這一地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要限制因素。如果再加上其它非干旱地區(qū)的地區(qū)季節(jié)性干旱的影響，干旱對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響就更加嚴(yán)重。第三頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期六概念旱害：指土壤水分缺乏或者大氣相對濕度過低對植物造成的危害?？购敌裕褐参飳Ω珊档倪m應(yīng)和忍耐能力。第四頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期六干旱土壤干旱大氣干旱久旱無雨，土壤缺乏有效水大氣干旱，大氣RH<20%，蒸騰>>吸水，時間長了也會導(dǎo)致土壤干旱。一、干旱脅迫的類型生理干旱土壤不缺水，根系不能正常吸水（溫度過低、濃度過高）第五頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期六二、干旱脅迫下植物的生理生化變化1.細胞膜結(jié)構(gòu)受到破壞

膜雙分子層不連續(xù)，物質(zhì)滲漏↑，電導(dǎo)↑，膜酶失活，代謝紊亂，嚴(yán)重時細胞死亡。第六頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期六2.呼吸作用急劇變化與植物的種類、器官、年齡有關(guān)黃豆、玉米等——一直下降；小麥葉片——先升后降；小麥根——指數(shù)下降第七頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期六3.光合作用減弱水分輕度虧缺——氣孔減小或關(guān)閉，影響CO2濃度；水分中度或重度虧缺——葉綠體結(jié)構(gòu)遭到破壞4.內(nèi)源激素代謝失調(diào)細胞分裂素↓；乙烯、脫落酸↑第八頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期六5.核酸代謝受到破壞

干旱可使植株體內(nèi)的DNA、RNA含量下降6.積累滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)

通過滲透調(diào)節(jié)降低水勢：①無機離子；②有機物質(zhì)第九頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期六7.保護酶活性改變SOD、POD、CAT↑8.干旱誘導(dǎo)蛋白植物在受到干旱脅迫時新合成的一類蛋白9.營養(yǎng)失調(diào)

根量減少，影響離子的吸收；合成減少，分解增加，營養(yǎng)虧缺。第十頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期六抗旱性：植物適應(yīng)和抵抗干旱的能力包括系統(tǒng)抗旱性和細胞抗旱性系統(tǒng)抗旱性：植物在干旱條件下，通過形態(tài)結(jié)構(gòu)的改變和生理反應(yīng)來維持植物的正常生長發(fā)育的能力細胞抗旱性：干旱條件下植物通過細胞生理生化變化來抵御環(huán)境干旱脅迫的能力三、植物抗旱的生理和發(fā)育機制第十一頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期六1.形態(tài)結(jié)構(gòu)特征：凡是促進吸水，減少蒸騰，體內(nèi)水分運轉(zhuǎn)流暢的結(jié)構(gòu)都有利于抗旱。a.根系、更高的根冠比--"開源"b.葉片更厚、葉面積變小、角質(zhì)層更厚-“節(jié)流”。c.輸導(dǎo)系統(tǒng)更為發(fā)達，氣孔多且小--"流暢"（一）抗旱植物的一般特征第十二頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期六2.生理生化特征細胞有很高的親水能力，防止細胞嚴(yán)重脫水。水解酶類保持穩(wěn)定，減少生物大分子分解，保持原生質(zhì)體，尤其是質(zhì)膜不受破壞。使細胞代謝不至發(fā)生紊亂異常。脯氨酸、甜菜堿和脫落酸等物質(zhì)積累降低滲透勢，保護膜系統(tǒng)。（一）抗旱植物的一般特征第十三頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期六（二）植物抗旱的生理和發(fā)育機制

避旱性御旱性耐旱性抗旱性第十四頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期六沙漠中生長的一種叫短命菊的植物，這種植物的種子在稍有雨水濕潤的情況下，就迅速萌芽生長，開花結(jié)實。整個生命周期，只有短短的三四個星期。1、避旱性：指植物在土壤和自身發(fā)生嚴(yán)重的水分虧缺之前，完成其生活史。

第十五頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期六

2.御旱性：指植物在干旱脅迫下保持植株內(nèi)部組織高水勢或高含水量，維持其一定程度地生長發(fā)育能力。

如仙人掌，其一方面在組織內(nèi)貯藏大量的水分；另一方面，在白天關(guān)閉氣孔，降低蒸騰，這樣就避免干旱對它的影響。第十六頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期六3.耐旱性：指植物在受到干旱脅迫時能夠在較低的細胞水勢或含水量下生存的能力。

如植物遇到干旱時，細胞內(nèi)的滲透物質(zhì)會增加，以提高細胞抗性。第十七頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期六四、提高植物抗旱性的途徑1.抗旱育種

提取抗旱基因并加以利用，培育抗旱品種2.采取抗旱栽培措施加蓋遮陽膜第十八頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期六3.抗旱鍛煉種子萌動露出胚根時，在陰涼處風(fēng)干，再吸水，再風(fēng)干，反復(fù)數(shù)次，增強原生質(zhì)的親水性?！岸酌纭保涸诿缙谶m當(dāng)控制水分，抑制生長，以鍛煉其適應(yīng)干旱的能力。（玉米、棉花等）“擱苗”：蔬菜移栽前讓其適當(dāng)萎蔫一段時間后再栽。“餓苗”：紅薯剪下的藤苗很少立即扦插，一般在陰涼處放置1～3d甚至更長的時間。第十九頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期六4.合理施肥

多施P、K肥，促進生根。P素促進蛋白質(zhì)的合成，增大原生質(zhì)的水合度，K做為滲透物質(zhì)和促進碳水化合物運輸，降低滲透勢。四、提高植物抗旱性的途徑第二十頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期六5.化學(xué)調(diào)控技術(shù)a：浸種0.25%CaCl2浸種，0.05%ZnSO4b：噴施激素和生長延緩劑，ABA－促進氣孔關(guān)閉。CCC－抑制生長，提高根冠比，增加葉片保水能力。C：噴施抗蒸騰劑。四、提高植物抗旱性的途徑第二十一頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期六第二節(jié)澇脅迫與植物的抗?jié)承?/p>

一、水澇脅迫下植物的生理生化變化二、植物抗?jié)车纳砗桶l(fā)育機制三、提高植物抗?jié)承缘耐緩降诙?，共五十九頁，編輯?023年，星期六澇脅迫：陸生植物生長環(huán)境水分過多澇害：由澇脅迫對植物產(chǎn)生的傷害澇害本質(zhì)：缺氧廣義的澇害包括澇害和濕害概念第二十三頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期六澇害：指地面積水，淹沒了作物的全部或一部分。

第二十四頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期六濕害：旱田作物在土壤水分過多（飽和）時所受的影響。第二十五頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期六一、水澇脅迫下植物的生理生化變化（1）水澇對植物形態(tài)與生長的效應(yīng)生長↓，葉發(fā)黃（營養(yǎng)缺乏），根變黑（土壤氫還電位低），葉柄偏上生長（ETH）；細胞器－線粒體脊少－缺O(jiān)2不發(fā)育；

第二十六頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期六（2）水澇對植物代謝的效應(yīng)

光合下降，氣孔堵塞或關(guān)閉，CO2進入受阻，無O2呼吸↑，產(chǎn)生乙醇，乙醛，NH3，乳酸等。（3）水澇引起CO2積累對植物的效應(yīng)抑制有氧呼吸，促進無氧呼吸（4）水澇引起乙烯增加對植物的效應(yīng)葉片卷曲、偏上生長、脫落、根系生長減慢等

第二十七頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期六5.水澇引起的水分虧缺效應(yīng)供養(yǎng)不足、能量減少、有毒物質(zhì)積累、激素刺激等造成根系吸水不足，引起水分虧缺。6.水澇引起的營養(yǎng)失調(diào)效應(yīng)吸收能力下降，土壤N、P、K、Ca等流失，引起缺乏癥，另外，淹水后O2氧化還原電位下降，H2S、Fe、Mn以及丁酸↑，引起微量元素中毒。7.水澇引起的活性氧積累效應(yīng)第二十八頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期六二、植物抗?jié)车纳砗桶l(fā)育機制水生植物>陸生植物；作物中水稻>油菜>麥子；秈>糯>粳不同生育時期也不一致一般是苗期耐澇，幼穗分化、開花期最不耐澇?！按琨湶慌鲁咚?尺麥怕寸水”。第二十九頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期六1)植物抗?jié)车男螒B(tài)和解剖特征

發(fā)達的通氣組織有利于把地上部吸收的O2轉(zhuǎn)送到根部或缺O(jiān)2部位。2)植物抗?jié)车纳硖卣骶€粒體正常，琥珀酸脫氫酶活力↑，抗乙醇和耐乙醇能力提升。甜茅屬：PPP代替EMP二、植物抗?jié)车纳砗桶l(fā)育機制第三十頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期六三、提高植物抗?jié)承缘耐緩?.水澇后逐漸放水2.篩選抗?jié)称贩N第三十一頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期六第三節(jié)高溫脅迫與植物的抗熱性

一、高溫脅迫下植物的生理生化變化二、植物抗熱的生理和發(fā)育機制三、提高植物抗熱性的途徑第三十二頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期六概念溫度脅迫：對植物產(chǎn)生有害效應(yīng)的過高或過低

環(huán)境溫度。熱脅迫：過高溫度對植物產(chǎn)生的有害效應(yīng)，造

成的傷害稱為熱害。南方：太陽暴曬；北方：干熱風(fēng)第三十三頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期六熱害的癥狀：葉片有明顯死斑；器官脫落；木本植物向陽部分干裂等。第三十四頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期六1.直接傷害（1）膜脂液化在高溫下膜脂從液晶態(tài)變?yōu)橐夯瘧B(tài)，產(chǎn)生子油滴，脂和蛋白質(zhì)分離。飽和脂肪酸含量高，液化溫度高，相變溫度也高。一、高溫脅迫下植物的生理生化變化第三十五頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期六（2）蛋白質(zhì)變性

高溫使分子內(nèi)能提高，原維持蛋白質(zhì)4級、3級甚至2級結(jié)構(gòu)的氫鍵，疏水鍵斷裂，蛋白質(zhì)失去空間結(jié)構(gòu)，有的還會引起新－S－S－橋，從面使蛋白質(zhì)變性凝固。第三十六頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期六2.間接傷害（1）水分代謝失調(diào)蒸騰失水過度（2）代謝性饑餓

植物光合最高溫度比熱害的溫度要低3－12℃，而呼吸作用的最高溫度比光合要高，所以在熱害時呼吸超過光合。第三十七頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期六（3）有毒物質(zhì)積累

乙醇，乙醛――誘發(fā)無氧呼吸。NH3、胺――線粒體膜受損P/O下降蛋白質(zhì)合成受阻分解加速。自由基－尤其是超氧物自由基。第三十八頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期六（4）蛋白質(zhì)合成受阻下蛋白酶，核酸酶↑。水解加劇，超氧物自由基對它們的直接破壞及ATP等能量缺乏，核糖體水解，使蛋白質(zhì)分解加快，合成下降。最后膜系統(tǒng)破壞，導(dǎo)致溶酶體破裂，細胞自溶。（5）生理活性物質(zhì)缺乏生物素，核苷酸等生物大分子被破壞。第三十九頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期六二、植物抗熱的生理和發(fā)育機制1)蛋白質(zhì)在高溫下保持高度穩(wěn)定高溫下光合能力強，蛋白質(zhì)中－S－S－多，蛋白質(zhì)不易變性和水解。2)含水量降低干種子，休眠芽，束縛水含量高，自由水含量低。第四十頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期六3)飽和脂肪酸含量高4)有機酸含量

CAM--非常耐熱原因，含有大量有機酸。

可以減輕或防止NH3中毒。第四十一頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期六三、提高植物抗熱性的途徑1.高溫鍛煉2.培育和選用耐熱作物和品種3.改善栽培措施4.化學(xué)藥劑處理第四十二頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期六一、冷害的表現(xiàn)類型二、冷脅迫下植物的生理生化變化三、植物抗冷的生理生化機制四、提高植物抗冷性的途徑第四節(jié)冷脅迫與植物的抗冷性第四十三頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期六概念低溫脅迫：對植物產(chǎn)生不利效應(yīng)的低溫寒害：植物受低溫脅迫造成的傷害

冷害寒害凍害第四十四頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期六冷脅迫：冰點以上的低溫對植物產(chǎn)生不利效應(yīng)冷害：0℃以上低溫對植物產(chǎn)生的傷害冷害的癥狀：生長變慢，葉片變色，有時出現(xiàn)傷斑第四十五頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期六植物在不同生育期遭遇冷脅迫：延遲型冷害營養(yǎng)期障礙性冷害生殖期混合型冷害

一、冷害的表現(xiàn)類型

第四十六頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期六一、冷害的表現(xiàn)類型

(1)直接傷害

植物受低溫影響幾小時，最多在一天之內(nèi)即出現(xiàn)傷斑及壞死。由膜結(jié)構(gòu)被破壞而引起的。

(2)次生傷害

冷脅迫引起的其它脅迫對植物產(chǎn)生的傷害

第四十七頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期六（3）間接傷害植物在受到低溫危害后，至少在幾天之后才出現(xiàn)組織柔軟、萎蔫。由代謝失調(diào)引起的。即低溫引起代謝失常、生物化學(xué)的緩慢變

化而造成的細胞傷害。第四十八頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期六二、冷脅迫下植物的生理生化變化1.生化反應(yīng)失調(diào)植株受冷害后，酶促反應(yīng)失調(diào)，水解大于合成，不僅蛋白質(zhì)分解加劇，而且多種生物大分子都減少。2．呼吸代謝失調(diào)植物在剛受到冷害時，呼吸速率會比正常時還高，這是一種保護作用。因為呼吸上升，放出的熱量多，對抵抗寒冷有利。時間較長以后，呼吸速率便大大降低，這是因為原生質(zhì)停止流動，氧供應(yīng)不足，無氧呼吸比重增大。第四十九頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期六二、冷脅迫下植物的生理生化變化3.光合作用受阻

低溫使葉綠素合成受阻、光合酶活性低，光合速率下降;4.原生質(zhì)流動受阻

冷害使細胞膜透性增加，細胞內(nèi)可溶性物質(zhì)大量外滲，植物代謝失調(diào);第五十頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期六5．吸收機能減弱

低溫下根生長減慢，吸收面積減少，細胞原生質(zhì)粘性增加，流動性減慢，呼吸減弱，供能不足，導(dǎo)致植物體內(nèi)礦質(zhì)元素的吸收與分配受到限制，同時失水大于吸水，水分平衡遭到破壞，導(dǎo)致植株萎蔫、干枯。第五十一頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期六三、植物抗冷的生理生化機制1.膜脂變化與抗冷性：即在低溫的作用下，膜由液晶態(tài)變?yōu)槟z態(tài)。第五十二頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期六膜脂不飽和脂肪酸越多，不飽和程度越大膜的流動性大，固化溫度越低，抗寒性越強。膜脂中的磷脂含量提高有利于抗寒性。