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植物生理学课件第十六章植物逆境生理

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《植物生理学之逆境》PPT

《植物生理学之逆境》PPT

总结词
盐胁迫对植物的生理过程产生显著影响，可能导致植物生长受阻、产量下降甚至死亡。
要点一
要点二
详细描述
盐胁迫是指土壤中盐分过高对植物造成的不利影响。高盐环境下，植物会出现渗透胁迫，即细胞内的水分被大量吸出，导致细胞萎缩和功能受损。此外，盐胁迫还会影响植物的光合作用、呼吸作用和营养吸收等生理过程。为了适应盐胁迫，植物会采取一系列生理和生化机制，如积累无机离子、合成渗透调节物质等。
详细描述
03
CHAPTER
植物对逆境的适应机制
Hale Waihona Puke 植物通过减少水分散失和增加水分吸收来适应干旱环境。例如，通过增加角质层厚度、减少气孔开度、发展深根系等。
抗旱性
在淹水环境中，植物通过发展通气组织、增加氧气供应和减少水分胁迫来适应。例如，水生植物如水稻和荷花能在水中生长。
耐涝性
植物通过离子排除、离子替代和减少盐分吸收等方式来适应盐分胁迫。例如，一些植物能积累甜菜碱等有机物来抵抗盐分胁迫。
生态恢复与保护是植物生理学在逆境研究中的另一个重要应用。在人类活动和自然灾害的影响下，一些地区的生态系统可能会受到破坏，导致植被退化、土地沙化、生物多样性减少等问题。
通过研究植物在逆境条件下的生理反应和适应机制，可以制定出更加科学合理的生态恢复与保护措施，促进生态系统的恢复和保护。例如，在荒漠化治理中，可以选择一些具有较强抗旱性和固沙能力的植物品种进行种植，通过合理的水分管理、施肥等措施来促进植被的生长和恢复；在湿地保护中，可以通过合理的水分管理、植被恢复等措施来保护湿地的生态环境和生物多样性。这些措施的实施有助于维护生态平衡和促进可持续发展。
农业管理措施是植物生理学在逆境研究中的另一个重要应用。通过了解植物在逆境条件下的生理反应和适应机制，可以制定出更加科学合理的农业管理措施，提高植物的抗逆性和产量。

中国农业大学植物生理学本科课件 第十六章第 植物逆境生理概论

中国农业大学植物生理学本科课件 第十六章第 植物逆境生理概论
六晶形结构的星状排列 膜蛋白变构 膜透性增加 物质外渗
膜脂碳链越短
膜脂不饱和 脂肪酸越多
固化温度越低 抗冷性 越强
• 植物可以通过调节细胞内的渗透势来 维持细胞压力势的作用，被称为渗透 调节 （osmotic adjustment）。
逆境胁迫 细胞脱水 维持正常的生理过程 的膨压
水势 必须具有一定
Ψp = Ψw - Ψs
即：
Ψw ，要Ψp 不变
Ψs
渗透调节的直接生理作用：
在一定的范 围内维持细 胞膨压的稳 定性，而使 细胞的生理 生化过程能 够正常进行。
逆境与植物的物质代谢： 物质合成小于物质分解
酶系统的水解活性大于合成活性，氧化 活性大于还原活性
三、植物抗性的一般机制
• 生长发育与形态结构 • 植物激素调节 • 渗透胁迫与渗透调节 • 活性氧及其清除系统 • 逆境蛋白与抗逆基因 • 植物抗性的交叉反应
（一）生长发育调节：
生长减缓、老叶脱落——降低蒸腾 改变根冠比例——改善水平衡和营养 早开花和结籽
2、渗透调节物质
参与渗透调节的可溶性物质称为渗透调节物质。
渗透调节物质分为两大类：
1.外界环境进入细胞内的无机离子，如植 物中的K+和Cl-； 2.细胞内的有机溶质，主要是多元醇和偶 极含氮化合物，如可溶性糖、糖醇、γ-氨 基丁酸、谷氨酸、脯氨酸、苏氨酸、甘 氨酸、丙氨酸、甜菜碱等。
常见有机渗透调节物
第十六章 植物逆境生理
• 绪论 – 植物抗逆的一般机制
• 植物非生物逆境抗性 – 抗旱性 – 抗盐性 – 抗冷性 – 抗热性
• 植物生物逆境抗性 – 植物与病原菌关系 – 植物的防御机制
第一节 植物逆境生理概论
• 植物逆境与抗性的概念 • 影响植物抗性的因素 • 植物逆境抗性的类型 • 植物抗性的一般机制

植物逆境生理的ppt

植物逆境生理的ppt

• 植物的非生物逆境：主要是指对植物生长 发育产生不利或胁迫的环境因子。如冷害、 冻害、干旱及干热风、盐害、水涝、风灾、 酸雨等。 • 植物的生物逆境：是指对植物生长发育产 生不利或胁迫的某些生物，如病害、虫害、 草害等。
第二节 寒害与植物的抗寒性
• 寒害：温度低于最低温度产生的伤害，包
括冷害和冻害。 • 零上低温对植物的危害称为冷害，植物对 零上低温的适应能力叫做抗冷性。 • 零下低温对植物的危害称为冻害，植物对 0℃以下低温的适应能力叫抗冻性。
2．膜相变引起膜结合酶失活 构成膜的类脂由液相转变为固相，流动镶 嵌模型破坏，类脂固化而引起膜结合酶解离 或者使酶亚基分解，因而失活。
（三） 提高植物抗冷性途径
• 植物对低温的抵抗是一个适应过程，许多植物如 果预先给予一定的低温处理，以后可经受更低的 温度胁迫，而不受到伤害。如蕃茄幼苗移出温室 前，用10℃的低温处理1~2天，移栽后可抗5℃的 低温。 • 植物生长调节剂（CTK、ABA等） • 调节N、P、K的比例，增加P、K肥比例
微量元素对植物生长的影响
• 缺锰：和缺铁基本相似，叶脉之间出现失绿斑 点，但叶脉仍为绿色。 • 缺硼：嫩叶失绿，叶片肥厚皱缩，叶缘向上卷 曲，落花落果。 • 缺钙 ：嫩叶失绿，叶缘向上卷曲枯焦，叶尖 常呈钩状。 • 缺锌 ：叶变黄或变小，叶脉间出现黄斑，蔓 延至新叶，幼叶硬而小，且黄白化。 • 缺铜 ：叶尖发白，幼叶萎缩，出现白色叶斑
为什么路灯下的植株抗寒性差？
短日照促进植物进入休眠状态，提高抗 寒力，而长日照则阻止植物休眠，抗寒 性差，路灯下的植物因为晚上路灯的照 明，即延长了光照时间，处于长日照状 态下，未能进入休眠，冬天常有被冻死 的危险。
（二） 提高植物抗冻性途径 • 抗冻锻炼 • 化学控制 • 农业措施 （1）合理水肥管理； （2）薄膜苗床， 地膜覆盖； （3）冬灌熏烟 ，盖草等。

《植物的逆境生理》课件

《植物的逆境生理》课件
植物的逆境生理
植物一直以来都是人们生活中的重要组成部分，但在不利环境下，它们也需 要应对逆境的挑战。本课程将会集中介绍植物的逆境生理，展示它们是如何 在这样的环境下生存的。
引言
什么是逆境生理？
逆境生理是指植物在受到各种逆境因素的影响下，为了维护自身的生长发育和存活能力，响 应逆境形成的一系列机理和适应措施。
致谢
本次分享资料的来源
感谢以下作者分享的相关资料：XXX
提供技术支持的单位或个人
感谢以下机构和个人在技术上的大力支持：XXX
参考文献
以下是本课程中引用的相关参考文献： • XXX • XXX • XXX
为什么需要了解植物的逆境生理？
了解植物的逆境生理，可以帮助我们更好地保护和管理我们的生态环境，提高植物的生产力， 甚至探索更多关于地球的奥秘。
逆境因素
极端温度
高温、低温等极端温度使得植物体内酶和代谢活性 降低，增加细胞膜的渗透压。
干旱
干旱环境下，植物会面临水分不足的问题，从而导 致叶片失水，叶下降及蒸腾作用受到抑制。
பைடு நூலகம்
研究逆境生理的方法
常用的研究方法
包括遗传育种、生理生化、生态环境、分子生物学等方面。
每种方法的优点和缺点是什么？
选择合理的研究方法，可以有效地揭示植物逆境生理的本质，更好地指导实际应用。
逆境生理在生产中的应用
提高农业生产
利用植物的逆境环境适应机制，不仅可以提高作物 的耐旱、耐盐、耐寒能力，还可以改善农业生产环 境。
城市绿化、土地治理等领域
逆境生理的知识在城市绿化、土地治理等领域的应 用也可以发挥重要作用。
总结
1
逆境生理的核心内容和意义
研究逆境生理，有利于揭示生物适应性、提高农业生产力、改善人类生存环境等 方面，具有重要的科学意义。

植物逆境生理PPT课件

植物逆境生理PPT课件
第39页/共129页
逆境下积累的脯氨 酸主要集中在细胞质， 使细胞渗透势明显降低， 大大提高吸水能力。故 脯氨酸是细胞质渗透物 质。
第40页/共129页
（2）甜菜碱与植物抗逆性
甜菜碱是一种含氮化合物， 具有很高的溶解度，在生理 pH范围不带净电荷，无毒， 在逆境条件下细胞原生质中 的积累量高于液泡，可作为 细胞质渗透物质
第19页/共129页
御逆性(stress avoidance)：
植物在生理上或结构上与逆境之 间形成某种屏障，从而避免逆境的伤 害。
这类植物通常具有根系发达，吸 水、吸肥能力强，物质运输阻力小， 结构特化，角质层较厚，有机物质的 合成快等特点。
如仙人掌
第20页/共129页
耐逆性(stress tolerance)：
第65页/共129页
2、间接伤害
●饥饿 ●有毒物质积累 ●缺乏某些代谢物质 ●蛋白质合成下降
第66页/共129页
高温对植物的危害
第67页/共129页
三、植物耐热性的机理
☆构成原生质的蛋白质对热稳定
☆细胞含水量一般较低 ☆饱和脂肪酸含量较高，使膜中脂类 分子液化温度升高 ☆有机酸代谢较高（有机酸与NH4+结 合可消除NH3的毒害
在正常情况下，膜为液晶态。 膜中脂肪酸碳链越长，膜固化温 度越高。相同碳链长度时，不饱 和键数目越多，固化温度越低。
第24页/共129页
●膜脂饱和脂肪酸和抗旱性 呈密切正相关
●膜脂不饱和脂肪酸直接增大 膜的流动性，提高抗冷性
●膜脂中磷脂含量和抗冻性呈 密切正相关
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（二）逆境蛋白的表达
一、热害与抗热性
热害(heat injury): 由高温引起植物伤害的现象。

植物的逆境生理.ppt1

植物的逆境生理.ppt1

（2）逆境蛋白的作用
①参与代谢的酶或同工酶
玉米苗研究发现，在厌氧或水淹条件下，新合成的蛋白质厌氧多 肽，深入研究表明，厌氧多肽中有一些就是与糖酵解或糖代谢有关 的酶，如由adh1和adh2基因编码的醇脱氢酶同工酶；葡萄糖-6-磷 酸异构酶、果糖-1，6-二磷酸醛缩酶和蔗糖合成酶的同工酶等。这 些酶的出现或活力的提高对保证植物有必要的能量供应无疑是有益 的，并可促进乙醇发酵以避免酸中毒。
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对植物抗逆性的研究，着重于一些重要的生理过程变化。 光合作用呼吸作用 水分 物质代谢变化（碳水化合物、氮代谢） 激素水平 酶活性变化(水解酶、合成酶、转化酶） 大量研究作为这些生理过程变化基础的代谢反应。特别 是近年来又深入研究植物抗逆性的分子基础和分子遗传等 方面。 植物抗逆性与蛋白质和核酸结构和功能的关系， 抗逆与生物膜结构和功能的关系， 抗逆基因和基因工程的研究。
研究发现冰叶松叶菊在NaCl、PEG和干旱诱导下，可使C4光合作 用转变为CAM途径，其标志为诱导产生PEPcase，它是光合作用CAM 途径的关键酶。自然条件下，处于干旱生境的CAM植物的气孔白天 关闭，晚上开放时从外界进入的二氧化碳通过PEPcase和苹果酸脱 氢酶固定于苹果酸，并积累在液泡中。白天，苹果酸从液泡中运出， 井脱羧放出二氧化碳，再经RUBP羧化酶固定，将光能转变成化学能。
①气孔导度降低或气孔关闭。 ②失水造成光合作用有关酶(Rubisco)活力的降低和角质层细胞壁对 CO2的透性降低； ③叶绿素含量、光化学活性及光能转化率降低。
不同逆境引起光合速率下降原因各不相同。
例如：盐渍化条件下生长的小麦，叶片光合速率比对照降 低30-50%。下降的原因主要是蛋白质分解大于合成,叶绿 素分解加强，叶绿素含量下降，致使光和强度降低。盐胁 迫对叶绿素含量影响大于其它胁迫条件。 例如：丙酮酸提取叶绿素，对照25%，干旱为20%，盐胁迫 为50%。

植物的逆境生理课件课件

感。
第7页，此课件共36页哦
（3）诱发膜脂过氧化作用 膜脂过氧化指生物膜中不饱和脂肪酸在自由基
诱发下发生的过氧化反应。
膜脂由液晶态转变成凝胶态，引起膜流动性下降 ，质膜透性大大增加。
（4）损伤生物大分子 活性氧的氧化能力很强，能破坏植物体内蛋白质
、核酸等生物大分子。
第8页，此课件共36页哦
3、 质膜损伤
关于植物的逆境生理 课件
第1页，此课件共36页哦
本章重点：
➢ 逆境以及氧化伤害；
➢植物对逆境的生理适应性。
第2页，此课件共36页哦
一、逆境的种类与植物的抗逆性
（1）逆境的概念及其种类
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 。 植物的抗逆性（简称抗性）：植物对逆境的适应和抵抗能力。
（4） 渗透调节与抗逆性
水分胁迫时植物体内主动积累各种有机和无机物质来 提高细胞液浓度，降低渗透势，提高细胞保水力，从而 适应水分胁迫环境，这种现象称为渗透调节。 渗透调节是在细胞水平上通过代谢来维持细胞的正常彭 压。
第16页，此课件共36页哦
渗透调节物质的种类与作用： 一是无机离子：K、Na、Ca、Mg、Cl、NO3-、SO42-等。
干旱引起直接的水分胁迫；低温、冰冻、盐、高温引起间接的水分 胁迫。
（2） 光合速率下降 任何逆境均引起光合速率下降
（3） 呼吸代谢发生变化 冻害、热害、盐渍、涝害引起呼吸速率下降；冷害、干旱时呼吸
速率先升后降；病害、伤害呼吸速率显著增强，且PPP途径增强。 （4）大分子物质降解
各种逆境下，物质的分解大于合成。
逆境的种类：
生物胁迫：病虫害、杂草等
非生物（理化因素）：温度、水分、辐射、化学因素、 天气等

植物生理学植物逆境生理(33页)

〆干旱胁迫下不同抗旱性小麦叶片中SOD、 CAT、
POD活性与膜透性、膜脂过氧化水 平之间都存在着 负相关。
一些植物生长调节剂和人工合成的活性 氧清除剂在 胁迫下也有提髙保护酶活性、 对膜系统起保护作用 的效果。
冰点以下低温对植物的危害叫做冻害(freezing injury) »植物
对 Z?K 点 以 下 低 温 的 适 应 能 力 叫 抗 冻 性 (freezing
-植物抵抗旱害的能力称为抗旱性(drought resistance)o y中国西北、华北地区干旱缺水是影响农林生 产的重要
因子，南方各省虽然雨量充沛，但 由于各月分布不均， 也时有干旱危害。
干旱类型
-(1)大气干旱是指空气过度干燥，相对湿 度过低，常伴 随高温和干风。 中国西北、华北地区常有大气干旱发生。 >(2) 土壤
干旱条件中，让植物经受干旱磨炼，可提髙其 对干旱的
适应能力。
> “蹲苗”：玉米、棉花、烟草、大麦等广泛采 用在苗期
适当控制水分，抑制生长，以锻炼其 适应干旱的能力。
> “搁苗”：蔬菜移栽前拔起让其适当萎蔫一段 时间后再
栽。
> “饿苗”：甘薯剪下的藤苗很少立即扦插，一 般要放置 阴凉处一段时间。
> (2)化学诱导 用化学试剂处理种子或植株，可 产生诱 导作用，提髙植物抗旱性。如用
1、无机离子（积累在液泡中） □ 2,脯気酸
3,甜菜碱 可溶性糖
AB A胁迫激素，提髙抗逆性原因：
(1＞可能使生物膜稳定，减少逆境导致的伤害。 (2) 减少自由基对膜的破坏. 延缓SOD和过氧化氢酶等活性下降，阻止体内自由基的过氧 化作用，
降低丙二醛等有毒物质积累，使质膜受到保护. (3) 改变体内代谢
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辐射等。 化学逆境：低pH、高pH、盐害、空
气污染等。
逆境的种类
植物的抗逆性：植物对逆境的适应性反应。 植物对逆境逐步适应的过程叫锻炼或驯化。
避逆性（stress escape）是指植物通过 对生育期的调整来避开逆境，在相对适 宜的环境中完成其生活史。
碱蓬
瓦松
耐逆性（stress tolerance）是指植物处 于逆境时，通过自身的生理生化变化来阻 止、降低或修复由逆境造成的损伤，使其 仍保持正常的生理活动。
7.植物体内的逆境信息传递机制 逆境信号 受体 第二信使 钙结合蛋白感受Ca2+浓度变化 磷酸化级联反应 激活转录因子 诱导逆境相应基因表达
逆境蛋白帮助植物适应 植物响应逆境胁 和抵御不良的外界环境 迫的分子基础
信号感受 胁迫信号
质膜
信号转导 中间产物
耐胁迫性状
转录调节因子
核
胁迫诱导基因 启动子
有机渗透调节物的特征：
• 分子量小 • 易溶于水 • 合成迅速 • 不易透过细胞膜 • 生理pH范围内不带静电荷 • 引起酶结构变化的作用极小
脯氨酸和甜菜碱是理想的有机渗透调节物质。
脯氨酸在抗逆中的作用：
• 作为渗透物质，维持渗透平衡。 • 增强蛋白质的水合作用和可溶性，减
少蛋白质的沉淀，保护蛋白质结构 和功能的稳定。
2.对细胞器的损伤 叶绿体、线粒体、液泡
3. 破坏正常代谢过程
• 光合作用下降 • 对呼吸作用的影响 • 酶活性变化 • 破坏正常的物质代谢
蛋白质分解，脯氨酸积累 破坏核酸代谢 • 激素的变化 • 水分重新分配
二、干旱胁迫的机理 1.机械损伤 细胞失水或再吸水时，原生质体与细
胞壁均会收缩或膨胀，但是它们的弹性不 同，因此二者收缩程度和膨胀程度不同。
乙烯 • 促进衰老、脱落，减少蒸腾面积，利
于保持水分。 • 提高相关酶的活性，影响呼吸。
(三)代谢调节 C3途径→C4或CAM
•冰叶日中花，Mesembryanthemum crystallinum 在盐诱导的由C3代谢向CAM代谢转变过程中PEP羧化 酶含量的增加。盐胁迫是在灌溉水中加入500mM NaCl诱导的。通过抗体与染色剂的方法在凝胶中揭示 了PEP羧化酶。
活性氧清除系统 •保护酶
超氧化物歧化酶(SOD) 过氧化物酶（POD） 过氧化氢酶（CAT） 谷胱甘肽过氧化物酶 （GPX ） 谷胱甘肽还原酶（GR）等
•抗氧化剂 VC、VE、还原型谷胱甘肽（GSH）、类
胡萝卜素、苯甲酸钠等。
6.逆境蛋白
由逆境诱导产生的或含量增加的蛋白质统称 为逆境蛋白。
如：热激蛋白 冷诱导蛋白 水分胁迫蛋白 病程相关蛋白
团扇提灯苔叶细胞脱水时的细胞变形状态
2.膜透性改变 膜脂分子排列紊乱，膜出现空隙
膜内脂类分子排列
3.蛋白质凝聚假说
细胞过度失水时，蛋白质的活性表面相 互靠近，使得分子间的-SH相互接触，导 致氧化脱氢形成-S-S-键，此键键能高，牢 固。再度吸水时，蛋白质空间构象变化， 使其变性凝聚，从而导致细胞死亡。
4.植物体内的物质代谢:
合成酶活性下降，水解酶活性增强， 淀粉、蛋白质等降解。
三、植物响应逆境的生理及分子机制
1.生长发育调节 2.植物激素调节 3.代谢调节 4.渗透调节 5.膜保护物质与活性氧平衡 6.逆境蛋白 7.植物体内的逆境信息传递机制
2.植物激素在抗逆中的作用 ABA——胁迫激素，增强抗性 •促进气孔关闭，蒸腾减弱，减少水分丧失 •增强根的透性，提高水的输导性。
(五) 膜保护物质与活性氧平衡
自由基：具不成对电子的原子、
分子或离子。
活性氧：化学性质活泼，氧化能力很强的
含氧物质的总称。
如：超氧阴离子自由基（O2-·）、羟 基自由基（·OH）、过氧化氢 （H2O2）、过 氧化物自由基（ROO·）、单线态氧（1O2）等
特点： 活跃强氧化性 不稳定，瞬时存在 能持续进行连锁反应
蛋白
胁迫信号激活响应胁迫基因表达的过程示意图
第二节 植物的抗旱性
一、干旱对植物的影响 二、植物抗旱机理 三、提高响应水分胁迫的信号转导 四、提高作物抗旱性的途径
一、干旱对植物的影响
旱害: 土壤水分缺乏或大气相对湿度过
低对植物造成的危害。
抗旱性：植物抵抗干旱的能力。在干旱
条件下，植物不但能够生存，而且能维 持正常的或接近正常的代谢水平，维持 基本正常的生长发育进程。
御逆性（stress avoidance）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。
植物在经历了某种逆境后，对另一些 逆境的抵抗能力也会增强，这种现象 称为植物的交叉适应。
二、逆境胁迫对植物的影响 （一）植物在逆境下的形态结构变化
逆境下植物的形态有明显变化。
质膜透性增大 ，电解质和非电解质外渗， 膜脂组分改变，膜系统破坏，丧失对逆 境的适应能力。
(二)植物在逆境下的代谢特点
1.水分状况:
吸水量 ，蒸腾量 ，但蒸腾大于吸水， 植物萎光合酶失活或 变性。
3.呼吸作用: ·下降：冻、热、盐、涝害 ·先上升再下降 ：冷、旱害 ·明显升高：病害、伤害
（一）干旱的类型
• 大气干旱 • 土壤干旱 • 生理干旱
（二）干旱对植物的伤害
萎蔫：植物失水超过了 根系吸水，随着细胞水 势和膨压降低、植物体 内的水分平衡遭到破坏， 出现了叶片和茎的幼嫩 部分下垂的现象。
大豆对水分亏缺的反应
干旱对植物的伤害表现在：
1.膜及膜系统受损伤 膜的选择透性丧失，透性增加。
(四) 渗透调节
渗透胁迫 环境与植物之间由于渗透 势的不平衡而形成对植物的胁迫。
渗透调节：植物通过调节细胞内渗透势 来维持压力势的作用称为渗透调节。
渗透调节物质
外界进入的无机离子：如K+、Cl- 等，是液泡的重
要渗透调节物质。
细胞内合成的有机物：
多元醇和偶极含氮化合物 如：可溶性糖 脯氨酸 甜菜碱等
植物生理学课件第十六章植物逆境生 理
第一节 逆境的概念及植物对逆境的适应性
一、逆境与胁迫的概念 二、植物适应性的概念 三、逆境胁迫对植物的影响 四、植物响应逆境的生理机制
一、逆境和抗逆性
逆境或胁迫（stress）：对植物生存或生 长不利的各种环境因子的总称.
生物胁迫：病害、虫害、杂草等。
非生物胁迫： 物理逆境：干旱、热害、冷害、淹水、