第十六章植物逆境生理

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。

植物逆境生理逆境是指植物在生长和发育过程中受到的各种不利因素的影响。

这些不利因素包括高温、低温、干旱、盐碱、重金属等。

植物面对逆境环境时，会出现一系列生理反应，以适应和应对逆境环境的挑战。

在逆境适应过程中，植物会通过调节相关基因的表达和激素信号传导，调整生长发育和代谢通路，以提高抗逆能力。

一、高温逆境生理高温是常见的逆境因素之一，对植物的生理活动和生长发育造成直接影响。

在高温条件下，植物会产生一系列热休克蛋白（heat shock protein, HSP），这些蛋白能够稳定其它蛋白的结构，提高蛋白的抗热性。

此外，植物还会通过增加膜脂的不饱和度、调节保护酶的活性等途径，保护细胞膜的完整性和功能。

二、低温逆境生理低温对植物的生理活动同样产生不利影响。

在低温环境下，植物会通过调节细胞膜的不饱和度、增加抗氧化酶的活性等方式，来维护细胞膜的稳定性并减轻低温对植物的伤害。

此外，低温还会诱导植物产生一些抗冷蛋白，如抗冻蛋白（antifreeze protein）、渗透保护蛋白（osmoprotectant protein）等，这些蛋白可以减少细胞受冻害的程度。

三、干旱逆境生理干旱是植物常见的逆境因素之一，对植物的生长发育和生理代谢造成严重影响。

植物在面临干旱时，会通过减少蒸腾、增加根系吸收水分的能力等途径来降低水分流失。

同时，植物还会积累一些可溶性糖类和脯氨酸等物质，以维持细胞膜的稳定性和细胞内外水分的均衡。

此外，植物还会合成一些蛋白激酶、脱水酶等蛋白，调节细胞的脱水保护响应。

四、盐碱逆境生理盐碱是植物生长的重要限制因素，对植物的生理代谢和生长发育造成严重影响。

植物在盐碱逆境下，会通过调节离子平衡和维持细胞渗透压来应对。

植物会调节离子的吸收和排泄，同时还会积累一些有机溶质来维持细胞内外的水分平衡。

此外，植物还通过转录因子的调控，逐渐形成一套适应盐碱逆境的基因调控网络。

五、重金属逆境生理重金属是一类常见的污染物，会对植物的生长发育产生有害影响。

植物逆境生理学植物逆境生理学是研究植物在环境逆境下的生理响应和适应机制的学科。

逆境是指植物在生长和发育过程中遭受的各种不良外界因素，如高温、低温、干旱、盐碱、酸碱、重金属等。

逆境对植物的生长和产量产生极大的影响，因此研究植物逆境生理学对于提高农作物的逆境抗性和生产能力具有重要意义。

1. 逆境对植物生理的影响逆境条件下，植物会产生一系列的生理变化。

首先，植物会启动一系列的防御机制，如合成特定的抗氧化物质、活性氧清除酶等，来抵抗逆境中产生的活性氧物质对细胞的损伤。

其次，植物会调节自身的生长和发育进程，以适应逆境环境。

例如，在干旱条件下，植物会降低水分蒸腾速率，减少水分的损失。

另外，植物还会调节离子平衡和渗透调节，以维持细胞内外的稳定环境。

2. 植物逆境胁迫信号传导逆境胁迫会激活植物内部的逆境信号传导途径，从而引起相应的生理反应。

逆境信号传导主要通过植物激素、钙离子和二氧化碳浓度等多个信号分子参与。

例如，在高盐胁迫条件下，植物会产生较高的烟酸腺嘌呤二核苷酸（NADPH）浓度，从而降低植物内部的氧化胁迫。

另外，植物还会通过激活多种激素信号传导途径来调节逆境胁迫反应，如乙烯、脱落酸等。

3. 逆境胁迫对植物基因表达的影响逆境胁迫可以引起植物基因表达谱的改变，进而导致植物发生一系列的生理变化。

以高温胁迫为例，研究发现许多与热休克蛋白、膜稳定性和脯氨酸等相关的基因表达受到调控，从而增加植物对高温的适应能力。

另外，逆境胁迫还可以引起DNA甲基化和组蛋白修饰等表观遗传调控机制的改变，从而调节基因的表达。

4. 植物逆境生理研究的应用植物逆境生理研究对于农作物育种和生产具有重要的应用价值。

通过研究逆境胁迫下植物的适应机制，可以筛选出逆境抗性较强的品种，并通过遗传改良和基因工程等手段培育具有高逆境抗性的农作物品种。

此外，逆境生理研究还可以为农业生产提供科学合理的农艺措施，以减少逆境对农作物产量和品质的不利影响。

总结起来，植物逆境生理学的研究对于揭示植物在逆境环境中的生理适应机制具有重要意义，同时也为农业生产提供了科学依据和技术支持。

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。

植物逆境适应的生理机制植物生活在各种环境中，包括光照、温度、湿度和营养等方面的逆境。

为了在这些不适宜的条件下存活和繁衍，植物发展出了多种逆境适应的生理机制。

本文将介绍植物逆境适应的一些关键机制。

1. 植物对光照逆境的适应机制光照是植物生长发育所必需的，但过量或不足的光照都会对植物造成伤害。

植物通过以下机制适应光照逆境：- 光合作用调节：植物可以调整光合蛋白的合成和降解速率，以适应光照强度的变化。

- 叶片调结构调整：植物可以增加或减少叶片的密度和角度，以控制光照的吸收和反射。

- 光抑制保护：植物利用色素分子对过多的光照进行吸收和转化，减少光照对细胞的伤害。

2. 植物对温度逆境的适应机制温度是影响植物生长和发育的重要因素，极高或极低的温度都会对植物产生负面影响。

植物通过以下机制适应温度逆境：- 温度诱导保护蛋白的合成：植物在受到高温胁迫时会合成热休克蛋白等保护蛋白，以维持细胞正常功能。

- 膜脂调节：温度变化会影响膜脂的流动性，植物可以通过合成含有较高不饱和度的脂肪酸来提高膜的稳定性。

- 温度调节开放气孔：在高温条件下，植物通过调节气孔的开闭来减少水分蒸发和温度上升。

3. 植物对水分逆境的适应机制水分是植物生长发育的限制因素之一，干旱和盐碱土壤等逆境条件下，植物需要采取以下适应机制：- 压力胁迫和脱水避免：植物在水分缺乏的环境中会通过调节根系结构和抗胁迫基因的表达来增强吸水能力，避免水分流失。

- 脱水耐受蛋白合成：植物在干旱环境下会合成脱水耐受蛋白，以维持细胞内水分平衡和保护蛋白质结构。

- 合成特殊化合物：植物可以合成非饱和脂肪酸、保育素、抗氧化剂等特殊化合物来对抗干旱和盐胁迫。

4. 植物对营养逆境的适应机制营养元素的缺乏或过量都会对植物的生长和发育产生负面影响。

植物通过以下机制适应营养逆境：- 根系生长和分泌物质调节：植物可以调整根系的形态和分泌特定酶类，以提高对特定元素的吸收能力。

- 营养元素转运：植物可以调节根系和茎叶中不同组织之间的营养元素转运，以优化元素的利用效率。