植物生理学-第十三篇 植物的逆境生理
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植物生物学中的植物逆境生理研究植物逆境生理研究是植物生物学领域中的重要研究方向,涉及植物在各种逆境条件下的生理响应和适应机制。
逆境是指环境因素对植物正常生长和发育造成的负面影响,如高温、低温、干旱、盐碱胁迫等。
在逆境环境下,植物会出现一系列的生理变化,以应对环境的挑战。
一、高温胁迫下的植物生理变化及适应机制高温是一种常见的逆境因素,对植物生长发育影响巨大。
在高温条件下,植物的光合作用受阻、呼吸作用加速、光合色素含量下降,并且会产生活性氧。
为了适应高温环境,植物会调节酶活性、合成热休克蛋白(HSP)以及增强抗氧化能力等。
例如,一些研究发现植物在高温条件下会释放类似于动物的热休克蛋白,这些蛋白质具有热稳定性,可以对抗高温诱导的蛋白质失活。
二、干旱逆境下植物的水分调节机制干旱是全球范围内最严重的逆境之一,对植物生长发育产生极大的不利影响。
为了适应干旱环境,植物发展了一系列的水分调节机制。
首先,植物通过减少蒸腾通量来降低水分损失,表现为气孔关闭、减少叶片表面积等。
其次,植物可以通过根系生长调节吸水能力,例如增加根系表面积、增强根系对水分的吸收能力等。
此外,植物还可以合成保护性蛋白和抗氧化物质来应对干旱胁迫。
三、盐碱胁迫对植物的影响及适应策略盐碱胁迫是指土壤中盐分或碱性成分超过植物耐受范围对植物生长发育造成的不利影响。
盐碱胁迫会导致植物细胞内外离子平衡紊乱、渗透调节受阻以及酶活性受到抑制等。
为了应对盐碱逆境,植物通过多种机制来调节离子平衡,如调控Na+/K+离子的平衡,增加保护性物质的合成等。
一些耐盐碱植物还具有特殊的离子排泄系统,通过盐腺或气孔释放多余的盐分。
综上所述,植物逆境生理研究是植物生物学中的重要研究领域,关注植物在逆境条件下的生理变化和适应机制。
研究逆境生理可以为培育逆境耐受性植物品种、改良环境逆境等提供科学依据,对于解决当前全球面临的环境问题具有重要意义。
希望未来能够有更多的研究投入到植物逆境生理研究中,以推动植物生物学领域的发展和进步。
植物的逆境生理有关逆境的概念:逆境:对植物生长与生存不利的环境因子。
逆境来源:严峻气候;地理位置及海拔高度;生物因素;人类的经济活动;逆境生理研究的内容: 逆境对植物的影响; 植物在逆境下的生理生化变化;获得抗逆性的途径。
胁迫:不良环境因子使植物内部产生有害变化的过程。
胁变:植物受到胁迫后而产生的代谢及形态变化。
抗逆性(抗性): 植物对逆境的抵抗或忍耐能力。
抗逆方式:(1)避逆性:植物与逆境之间在时间上或空间上设置某种障碍,以避免逆境危害的遗传特征. 特点:以一定的形态解剖结构为抗逆基础.(2)耐逆性:植物在逆境的刺激下,通过调整本身的代谢反应阻止、降低或修复由逆境造成的损伤,以保持正常的生理活动。
抗性锻炼:植物对逆境逐渐产生适应性的过程。
第一节植物抗性的生理生化基础(逆境生理通论)一、逆境胁迫下植物的一般生理变化1.逆境使植物的水分代谢失调各种逆境如干旱、盐渍、高温、低温、辐射等均可造成水分胁迫。
2.光合作用下降3.逆境使呼吸失常:冻害、热害、盐害、水淹降低呼吸酶的活性,使呼吸下降; 冷害、旱害使呼吸先升后降;逆境下改变呼吸途径,使PPP途径加强。
4.逆境破坏物质代谢的协调性⑴水解酶活性增加,合成酶活性降低,使分解大于合成, 核酸、蛋白质、淀粉含量下降,造成养分亏缺。
⑵使氧化酶活性大于过氧化物酶活性,造成过氧化物(H2O2)的积累,造成伤害。
5. 逆境使细胞膜系统失去稳定性⑴组织脱水使脂质双分子层排列受损;⑵膜蛋白彼此靠近,在分子内或分子间形成-S-S-,使蛋白变性失活,也使膜上出现孔洞;⑶低温使膜脂相变,液晶-固态,膜容易出现裂缝;相变也可导致膜酶与膜脂的分离或结合力下降,甚至使寡聚酶的亚基分离,影响膜的功能。
后果:细胞失去控制物质出入的能力,膜透性增加,电解质外渗.严重时导致死亡。
6.逆境与蛋白质代谢⑴含量下降:合成减弱而分解加强;⑵引起高级结构的改变,使之失活;⑶合成逆境蛋白:逆境诱导植物合成的一类新的蛋白质,以提高植物的抗逆能力。
生理-植物的逆境生理整理●逆境和抗逆性●逆境●对植物生存与生长不利的环境因子称为逆境,亦称为环境胁迫或胁迫。
●逆境可分为生物逆境和非生物逆境。
●抗逆性●植物对逆境的抵抗和忍耐能力●植物对逆境的适应方式●避逆性●指植物对不良环境在时间上或空间上躲避,在相对适宜的环境中完成其生活如沙漠中的植物在雨季生长,阴生植物在林下生长。
●御逆性●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。
例如根系发达、时片小及输导系统发达等具有防御植物脱水的作用。
●耐逆性●指植物通过代谢反应来阻止或降低由逆境造成的损伤,使其度过不良环境的影响。
例如植物遭受干旱或低温时,细胞内的渗透物质增加,以保证细胞不失水。
●植物对逆境生理适应●驯化:可遗传改变——基因决定抗逆●适应:不可遗传改变——锻炼提高抗逆●植物响应逆境的生理及分子机制●通过调节自身的生长发育使其适应外界环境的变化;●积累保护性物质、膜组分和结构发生改变;●进行渗透调节;●渗透调节是植物的一种适应渗透胁迫的生理生化机制通过主动增加细胞内溶质,降低渗透势以促进细胞吸水从而维持细胞膨压。
参与细胞渗透调节的物质主要有两大类,一类是细胞从外界吸收的无机离子,包括K+、Cl-、 Na+等,主要贮存于液泡中;另一类是细胞内合成的有机物质,主要有可溶性糖、可溶性蛋白、脯氨酸、甜菜碱以及其他物质(包括甘油、山梨醇、甘露醇等有机物质),这些物质存在于细胞质中。
●脯氨酸在抗逆中有两个作用:●(1)作为渗透调节物质,能够保持原生质与环境的渗透平衡。
它可与胞内一些化合物形成聚合物,类似亲水胶体,以防止水分散失。
●(2)保持膜结构的完整性。
脯氨酸与蛋白质相互作用能增加蛋白质的可溶性和减少可溶性蛋白的沉淀,增强蛋白质的水合作用。
●增强活性氧清除能力;●活性氧是化学性质活泼、氧化能力极强的含氧自由基及行生的含氧物质的总称。
自由基是指含有不配对电子的原子、分子或离子。
植物逆境生理植物生长的环境并非总是适宜的,在自然界条件下,由于不同的地理位置和气候条件以及人类活动等多方面原因,造成了各种不良环境,超出了植物正常生长、发育所能忍受的范围,致使植物受到伤害甚至死亡,对农业生产来说,各种不良环境是影响产量的最直接、最重要的因素,因此,加强植物逆境生理的研究,探明植物在不良环境下的生命活动规律并加以人为调控,对于夺取农业高产稳产具有重要意义。
第一章植物逆境生理通论1 逆境的种类与植物的抗逆性1.1逆境的概念逆境指对植物生长和生存不利的各种环境因素的总和,又称胁迫。
研究植物在逆境下的生理反应称为逆境生理。
植物在长期的系统发育中逐渐形成了对逆境的适应和抵抗能力,称之为植物的抗逆性,简称抗性。
抗性是植物对环境的适应性反应,是逐步形成的,这种适应性形成的过程,叫做抗性锻炼。
通过锻炼可以提高植物对某种逆境的抵抗能力。
1.2逆境的种类逆境的种类多种多样,包括物理的、化学的和生物因素等(图1),这些因子之间可以相互交叉相互影响。
1.2.1冷害的概念与症状很多热带和亚热带作物不能忍受0-10℃低温。
把0℃以上低温对植物所造成的危害叫冷害。
在我国,冷害常发生于早春和晚秋季节,主要危害发生在作物的苗期和籽粒或果实成熟期。
如水稻、棉花、玉米和春播蔬菜的幼苗常遇到冰点以上低温的危害,造成烂籽、死苗或僵苗不发。
正在长叶或开花的果树遇冷害时会引起大量落花,使结实率降低。
冷害对植物的伤害除与低温的程度和持续时间直接有关外,还与植物组织的生理年龄、生理状况以及对冷害的相对敏感性有关。
温度低,持续时间长,植物受害严重,反之则轻。
在同等冷害条件下幼嫩组织器官比老的组织器官受害严重。
冷敏感植物受害较严重。
冷害是很多地区限制农业生产的主要因素之一。
根据植物对冷害的反应速度,可以把冷害分为两类。
一为直接伤害,即植物受低温影响几小时,最多在一天之内即出现伤斑及坏死,禾本科植物还会出现芽枯、顶枯等现象,说明这种影响已侵入胞内,直接破坏了原生质活性;另一类是间接伤害,即植物在受到低温危害后,植株形态并无异常表现,至少在几天之后才出现组织柔软、萎蔫,这是因为低温引起代谢失常、生物化学的缓慢变化而造成的细胞伤害。