第十二章 植物抗性的生理基础
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第十二章植物的抗性生理一. 名词解释逆境(environmentalstress):又称胁迫(stress),系指对植物生存和生长不利的各种环境因素的总称。
抗逆性(stress resistance):植物对逆境的抵抗和忍耐能力,简称为抗性。
抗性是植物对环境的一种适应性反应,是在长期进化过程中形成的。
避逆性(stress avoidance):植物通过设置物理屏障或某些特殊的代谢反应和生长发育变化,从而避免或减小逆境对植物组织施加的影响,使其仍保持较正常的生理活动,这种抵抗称为避逆性。
耐逆性(stress tolerance):又称逆境忍耐。
植物组织虽然经受逆境的影响,但可通过代谢反应阻止、降低或者修复由逆境造成的损伤,从而保持其生存能力,这种抵抗称为耐逆性。
逆境逃避(stress escape):指植物通过生育期的调整避开逆境。
植物抗性生理(hardiness physiology):是指逆境对植物生命活动的影响,以及植物对逆境的抵御抗性能力。
渗透调节(osmotic adjustment):植物细胞通过主动增加溶质,降低渗透势,增强吸水和保水能力,以维持正常细胞膨压的作用。
交叉适应(cross adaptation):植物经历了某种逆境后,能提高对另一些逆境的抵抗能力,这种对不同逆境间的相互适应作用,称为交叉适应。
逆境蛋白(stress proteins):由逆境因素诱导植物体内形成的新蛋白质(酶)。
活性氧(active oxygen):是性质活泼、氧化能力很强的含氧物质的总称,包括含氧的自由基、过氧化氢、单线态分子氧等。
生物自由基(biological free radical):泛指生物体自身代谢产生的带有未配对电子的基团或分子,包括含氧自由基和非含氧自由基。
它们的化学性质极其活泼,不稳定。
冻害(freezing injury):温度下降到零度以下,植物体内发生冰冻,因而受伤甚至死亡,这种现象称为冻害。
第十二章植物的抗性生理第一节抗性生理通论一逆境对植物的伤害逆境会伤害植物,严重时会导致死亡。
逆境可使细胞脱水,膜系统破坏,一切位于膜上的酶活性紊乱,各种代谢活动无序进行,透性加大。
逆境会使光合速率下降,同化物形成减少,因为组织缺水引起气孔关闭,叶绿体受伤,有关光合过程的酶失活或变性。
呼吸速率也发生变化,其变化进程因逆境种类而异。
冰冻、高温、盐渍和淹水胁迫时,呼吸逐渐下降;零上低温和干旱胁迫时,呼吸先升后降;感染病菌时,呼吸显著增高。
此外,逆境诱导糖类和蛋白质转变成可溶性化合物增加,这与合成酶活性下降,水解酶活性增强有关。
二植物对逆境的适应(一)胁迫蛋白在逆境条件下,植物关闭一些正常表达的基因,启动一些与逆境相适应的基因。
例如,高温诱导合成一些新的蛋白质,叫做热激蛋白(heat-shock protein)。
经过热锻炼而形成热激蛋白的植物,抗热性提高。
(二)渗透调节大量实验表明,干旱、高温、低温,盐渍等不良环境下,细胞会被动地丢失一些水分,除此以外,逆境会诱导参与渗透调节的基因的表达,形成一些渗透调节物质,提高细胞内溶质浓度,降低水势,使能从外界继续吸水,植物就能正常生长。
组织水势的变化主要是渗透势的变化。
脯氨酸(proline)是最有效的渗透调节物质之一,在多种逆境下,植物体内都积累脯氨酸,(三)脱落酸植物对逆境的适应是受遗传性和植物激素两种因素控制的,它们可以通过基因控制或代谢作用改变膜系统,提高抗逆能力。
在逆境条件下,脱落酸含量会增加。
一般认为,脱落酸是一种胁迫激素(stress hormone),又称应激激素,它调节植物对胁迫环境的适应。
(四)、活性氧第二节植物的抗冷性低温对植物的危害,按低温程度和受害情况,可分为冷害(零上低温)和冻害(零下低温)两种。
在零上低温时,虽无结冰现象,但能引起喜温植物的生理障碍,使植物受伤甚至死亡,这种现象称为冷害(chilling injury)。
原产于热带或亚热带的植物,在生长过程中遇到零上低温,则发生冷害一冷害过程的生理生化变化:1、水分平衡失调2、呼吸速率大起大落3、光合速率减弱。
浅谈植物的抗性生理摘要:植物抗性生理是指逆境对生命活动的影响,以及植物对逆境的抵御抗性能力。
本文将对植物的抗冷性、抗冻性、抗热性、抗旱性、抗涝性、抗盐性、抗病性等方面具体阐述植物的抗性生理,以利于更深入的研究。
关键词:植物抗冷性抗冻性抗热性抗旱性抗病性我国地形复杂,幅员辽阔,气候多变,各地都有其特殊的环境,抗性生理与农林生产关系极为密切。
我们研究植物的抗性生理,对农作物产量的提高,保护森林等具有重要的意义。
一、植物的抗冷性1.细胞膜系统与植物抗冷性。
细胞膜的流动性和稳定性是细胞乃至整个植物体赖以生存的基础。
大量研究证实,膜系中脂肪酸的不饱和度或膜流动性与植物抗寒性密切相关。
膜脂上的不饱和脂肪酸成分比例越大,膜流动性越强,植物的相变温度越低,抗寒性越强。
2.植物的渗透调节与抗冷性。
(1)脯氨酸。
植物在低温条件下,游离脯氨酸的大量积累被认为是对低温胁迫的适应性反应。
脯氨酸具有溶解度高,在细胞内积累无毒性,水溶液水势较高等特点,因此,脯氨酸可作为植物抗冷保护物质。
(2)可溶性糖。
低温胁迫下植物体内可溶性糖的含量增加,它的含量与植物的抗冷性密切相关。
低温下植株中可溶性糖积累是作为渗透调节物质和防脱水剂而起作用的,它们可降低细胞水势,增强持水力。
(3)可溶性蛋白。
多数研究者认为:低温胁迫下,植物可溶性蛋白含量增加。
由于可溶性蛋白的亲水胶体性质强,因此,它能明显增强细胞的持水力,增加束缚水含量和原生质弹性。
二、植物的抗冻性1.冷冻伤害及低温驯化植物生理生化变化。
研究表明,植物冷害首先发生在细胞膜系统。
已经证明: 膜系统损伤首先是冷冻引发的严重脱水所致。
脱水会对细胞产生多种伤害,包括膜的结构和功能低温还会使蛋白质变性。
冷敏感水稻细胞液泡膜ATP酶等酶活性降低,而质膜ATP酶活性变化小。
2.植物的抗冻蛋白。
植物抗冻蛋白(AFP) 是植物体经低温诱导后产生的一类具有热滞活性和重结晶抑制活性的抗逆蛋白,普遍存在于越冬植物体内,通过抑制细胞外重结晶和控制冰晶生长,从而避免了大冰晶对机体的损伤。
第十二章植物的抗性生理一填空题1 零上低温对喜温植物的伤害大致分为两个步骤:第一步是________;第二步是________。
2 冻害和干旱使植物致死的共同机理是________________________________。
3 低温对植物的伤害,根据低温的情况和受害程度可分为________和________。
4 植物在环境保护中的作用是________、________和________。
5 水稻对干旱最敏感的时期是________和________。
6 在逆境下,植体内最主要的渗透调节物质是________。
7 逆境下,抗性强的品种脱落酸含量比抗性弱的________。
8 细胞内结冰伤害的主要原因是________。
9 干旱可分为________干旱和________干旱。
10 细胞中自由水越多,原生质黏性________,代谢________,抗性________。
二是非题1 ABA is a stress hormone, so applying ABA can reduce the plants resistance toEnvironmental stress. ()2 休眠种子因含水量少,所以抗寒性较强,抗热性较弱。
()3 抗寒的植物在低温下合成不饱和脂肪酸多。
()4 耐热的植物随温度升高,其饱和脂肪酸减少。
()5 干旱时,植物内蛋白质减少,而游离氨基酸增多。
()6 小麦的抗冻性和膜脂的不饱和脂肪酸呈负相关。
()7 干旱条件下,光合产物从同化组织运输出去的速度加快。
()8 抗盐性强的植物,其原生质有很高的透性。
()9 在播种前对萌动种子进行干旱锻炼,可以提高其抗旱性。
()三选择题1 Basically, how do extreme temperatures affect cellular membranes?A. Cold temperatures crystalize membranes, making them stronger.B. High temperatures cause violent molecular collisions that destroy the membrane.C. Cold temperatures crystalize the membranes, causing them to break down.D. None of the above.2 生理干旱是因为________A. 土壤含水量过低B. 土壤水势过低C. 土壤盐碱D. 土壤结冰3 不抗冷的植物当遇到5℃以下低温时,某种脂肪酸含量显著减少,这种脂肪酸是________A. 亚油酸B. 亚麻酸C. 芥酸D. 油酸4 植物受旱的情况下,有的氨基酸会发生积累,它是________A. 谷氨酸B. 脯氨酸C. 天冬氨酸D. 蛋氨酸5 抗寒性无论强还是弱,植物的呼吸速率在低温下都是________A. 降低的B. 升高的C. 变化不大的D. 忽高忽低6 越冬作物体内可溶性糖的含量________A. 增多B. 减少C. 变化不大7 大气中污染物能否危害植物决定于多种因素,其中主要是________A. 气体的浓度B. 延续时间C. 气体成分8 植物适应干旱条件的形态特征之一是根/冠比________A. 大B. 小C. 中等四名词解释1 抗寒锻炼2 逆境3 抗旱性4 生理干旱5 应激反应6 光化学烟雾7 富营养化现象8 指示植物五解释现象1 喜温植物在零上低温时间过长,会受伤甚至死亡。