植物逆境生理 第四章 植物与病原菌之间的生理生态关系
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初探植物逆境生理摘要:对植物产生伤害的环境成为逆境。
逆境会伤害植物,严重时会导致死亡。
逆境可分为生物胁迫和非生物胁迫。
其中生物胁迫有病害等,非生物胁迫有寒冷,高温,干旱,盐渍等。
有些植物不能适应这些不良环境,无法生存,有些植物却能适应这些环境,生存下去。
这种对不良环境的适应性和抵抗力叫做植物抗逆性。
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:抗冷性抗冻性抗热性抗旱性抗涝性抗盐性抗病性序言:抗性是植物长期进化过程中对逆境的适应形成的。
我国幅员辽阔,地形复杂,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。
1植物的抗冷性低温冷害是指零度以上低温对植物造成的伤害或死亡的现象。
当植物受到冷胁迫后, 会发生一系列形态及生理生化方面的变化。
植物的这种对低温冷害的忍受和适应的特性, 就是植物的抗冷性。
低温胁迫是影响植物正常生长的主要障碍因子之一, 植物尤其是经济作物的抗冷性强弱直接影响作物产量。
1.1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。
在低温下植物细胞膜由液晶态转变成凝胶状态, 膜收缩; 温度逆境不可逆伤害的原初反应发生在生物膜系统类脂分子的相变上。
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。
(植物抗冷性研究进展,刘忠等,2006)1.2植物的渗透调节与抗冷性1.2.1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。
植物逆境生物学研究植物在逆境环境下的适应机制和生理响应植物逆境生物学研究:植物在逆境环境下的适应机制和生理响应植物是生态系统中最重要的组成部分之一,它们在日常生活中面临着各种逆境条件,如干旱、高盐、低温等。
为了适应这些逆境环境,植物发展了一系列复杂的适应机制和生理响应。
本文将介绍植物在逆境环境下的适应机制和生理响应,并探讨其对植物生长和发育的影响。
一、干旱逆境下的植物适应机制和生理响应干旱是植物生长和发育的重要限制因素之一。
植物在干旱逆境下通过一系列的适应机制来维持水分平衡和保护细胞结构。
首先,植物通过调节气孔大小和数量来减少蒸腾作用,以减少水分的流失。
其次,在受到干旱胁迫时,植物会合成和积累一些保护性物质,如脯氨酸和抗氧化酶,以减轻干旱对细胞的伤害。
此外,植物还可以通过调节激素水平和信号传导来适应干旱环境,比如ABA(脱落酸)在干旱逆境下起到重要的调控作用。
二、高盐逆境下的植物适应机制和生理响应高盐逆境对植物生长和发育同样具有重要的限制作用。
植物在高盐环境下通过调节离子平衡和维持渗透调节来适应。
首先,植物通过积累有机溶质和主动排除盐离子来维持细胞内的水分平衡。
其次,植物会增加抗氧化酶活性和产生一些抗氧化物质,以对抗高盐环境引起的氧化损伤。
此外,植物还可以通过调节根系结构和功能来适应高盐环境,比如增加离子吸收表面积和调节根毛分泌物的成分和分泌速率。
三、低温逆境下的植物适应机制和生理响应低温逆境对植物的生长和发育同样具有重要的影响。
植物在低温环境下通过调节细胞膜和脏器结构来适应。
首先,植物会调节细胞膜的脂肪酸组成和磷脂的流动性,以保持细胞膜的稳定性。
其次,在低温胁迫下,植物会合成和积累一些低温诱导蛋白(LTIPs)和抗冻物质,以增加细胞的冻结耐受性。
此外,植物还可以通过调节激素水平和信号传导来适应低温环境,如C-repeat结构域(C-repeat binding factors)家族在低温胁迫下发挥重要的调控作用。
植物逆境生理生态学植物逆境生理生态学是研究植物在不利环境下的适应机制和生理生态学特征的学科。
植物在生长过程中会遇到各种环境因素的不利影响,如高温、寒冷、干旱、盐碱、重金属污染等,这些环境因素都会影响植物的正常生长和发育,导致产量和质量的下降。
因此,研究植物在逆境条件下的生理生态学特征,找到植物的适应机制,有助于提高农业生产效率和改善生态环境。
植物在逆境条件下的生理生态学特征表现在几个方面:一、生长和发育特征方面植物在逆境条件下生长速度减缓,发育延迟,并且生长周期缩短。
植物叶片变小、厚度增加、某些器官退化或缺失,叶绿素含量降低,根系发育萎缩。
二、代谢和物质转运方面植物在逆境条件下代谢活动水平减少,光合作用和呼吸作用受到影响。
植物体内的物质转运也受到影响,导致物质的吸收、转运和分配受到限制。
三、抗氧化防御系统方面植物在逆境条件下有一套完善的抗氧化防御系统,保护细胞不受氧化损伤。
植物通过调节活性氧的产生和清除,维持细胞内的氧化还原平衡。
四、激素调控方面植物在逆境条件下会产生并释放出不同种类和量的激素,以调节其适应环境的生长和发育。
激素的种类和量的不同也会导致植物在逆境条件下的表现不同。
五、基因和信号网络方面植物在逆境条件下通过转录因子、激酶和磷酸化等方式传递信号,从而激活一系列基因,调节参与植物逆境适应的生理和生化过程。
六、根际微生物方面植物与根际微生物有密切的关系,微生物可以促进植物养分吸收、生长和逆境适应,从而发挥重要的地位。
总之,植物逆境生理生态学是一个新兴的交叉学科,是为了能够更有效地研究和解决植物在逆境条件下面临的问题和挑战。
研究植物逆境生理生态学不仅可以提高植物抗逆性,还可以为人类提供更丰富、安全、健康的作物资源。
逆境环境下植物生理生态研究植物生长和发育受到环境的一系列复杂的影响,其中逆境环境因素如温度、干旱、盐碱和重金属等,对植物的正常生长和发育产生许多不利影响,进而导致植物的凋谢和死亡。
逆境环境不仅对植物生长发育产生严重的影响,还对生态系统的稳定性和农业的发展产生不良的影响。
因此,研究逆境环境下植物的生理生态特征,探讨植物进化与适应机制,对于农业生产和生态环境保护具有重要意义。
一、逆境环境对植物的影响1. 温度逆境温度逆境涉及高温和低温两种情况。
高温时,植物体内的酶蛋白质变性,叶绿素含量下降,导致呼吸和光合作用的下降,并且影响 DNA 转录和翻译的过程;低温时,植物体内的细胞液体和细胞膜的结构出现变化,导致代谢活性下降和生理功能障碍。
温度逆境影响植物的生长和发育,并且影响植物的产量和品质。
2. 干旱逆境干旱逆境时,植物在叶片的表面逐渐失去水分,导致叶片萎缩和产量降低。
植物通过调节蒸腾作用和根系的吸收来维持体内的水分平衡,但当干旱时间过长时,植物的叶片和根系会受到损伤,影响了植物的生长和发育。
3. 盐碱逆境盐碱逆境时,植物体内的各项代谢活动会被严重干扰,导致植物的叶片产生叶缘焦枯、生长发育受到限制、内部结构有改变、细胞液失衡等问题,这些都会严重影响植物的生长和发育及其产量。
二、植物的应对机制1. 温度逆境下植物的适应机制温度敏感的植物通过调整酶活性和膜糖脂含量,以适应温度逆境。
另外,可溶性糖的含量增加也是一种温度逆境适应的机制,它能够调节植物的渗透压,使叶片适应极端温度条件下的冷热变化。
2. 干旱逆境下植物的适应机制植物在干旱状态下会积累相应的物质,如减少水分散失的叶片,加厚细胞壁,增加根系吸收水分的面积等。
同时,还能在遭受干旱逆境时释放蛋白酶和蛋白质,以消耗谷氨酸来适应。
3. 盐碱逆境下植物的适应机制盐碱逆境下,植物通过调节离子吸收与欠水互补作用来缓解渗透压和离子负载的问题。
在吸收到多余钠离子之后,把它们转运到旧叶中以进行排出,同时,植物还会通过膜压力(ionic pressure)将钠离子腾出细胞。
高级植物生理学植物逆境生理一、逆境下植物生理过程的变化二、细胞超微结构与植物抗逆性三、生物膜结构与植物抗逆性四、逆境下植物的自由基伤害与保护系统五、渗透调节与植物抗逆性六、植物抗逆的分子生物学研究进展七、植物激素与抗逆性八、交叉适应逆境(environmental stress),就是对植物生长不利的各种环境因子的总称. 植物在长期进化过程中、不同环境下生长的植物形成了对某些环境的适应能力,产生了不同生态类型的植物: 喜温植物、耐寒植物、阳性植物、阴性植物、生水植物、旱生植物、盐生植物、淡土植物、中生植物(mesophyte)介于湿生植物和旱生植物之间,是种类最多、分布最广、数量最大的陆生植物等。
同一生态型植物,甚至不同品种对某些不良环境条件的抗御能力也有程度上的差别。
植物逆境的抵抗及适应性,可以从形态和生理两方面表现出来。
形态上:叶片大小、角质和蜡质层、表皮毛、微管束分化程度和根系分化差别等,植物矮小并常成匍匐状、垫状或莲座状等,减少水分丢失,减轻严寒伤害。
(长期)形态特征发生变化是长期逆境影响而进化适应结果。
生理上:自由水/束缚水、可溶性糖、脂肪、游离氨基酸、激素变化、渗透调节、特异抗性蛋白等。
例如鹿蹄草(pirola)叶片积累大量五碳糖、粘液等物质来降低冰点(-31℃)(短期)。
为了充分认识不良环境条件对植物生命活动的影响,以及植物对它们的抵御能力,在植物生理研究中形成了逆境生理这样一个研究领域。
特别注意植物的抗逆性。
植物的抗逆性(stress resistance)泛指植物对不良环境(逆境)的抵抗能力。
植物抗逆性可分为三个方面:避逆性:(stress escape)指植物通过对生育周期的调整来避开逆境的干扰,在相对适宜的环境中完成其生活史。
例如夏季生长的短命植物,且能随环境而改变自己的生育期。
沙漠中某些植物只在雨季生长,如短命菊、小果崧(30 天)、瓦松等。
耐逆性:(stress tolerance)指植物处于不利环境时,通过代谢反应来阻止、降低或修复逆境造成的损伤,即通过自身生理变化来适应环境能力。
植物与真菌的相互作用机制分析植物与真菌是地球上最为普遍的生物群体之一,在自然界中它们之间存在着复杂的相互作用关系。
植物与真菌之间的相互作用机制一直是生态学、植物学、微生物学等多个领域研究的热点之一。
本文将以植物与真菌的互惠共生为主线,探讨它们之间的交互作用机制。
一、互惠共生的意义互惠共生是指植物和真菌之间相互受益的一种共生关系。
在这种关系中,植物通过根系分泌的糖类物质吸引真菌,真菌则通过菌丝和菌核将营养经过与植物的根系交换后传递给植物。
这种共生关系对植物和真菌的生长发育都有着积极的影响,对生态系统的稳定也有着重要的作用。
通过互惠共生,植物能够从真菌中获取多种营养物质,如矿物元素、硝酸盐、脂肪酸等。
其中,磷素是植物生长发育中所必需的养分之一,但是在自然环境中磷酸盐往往非常稀缺。
而真菌对磷酸盐的吸收能力很强,能够通过菌根等结构将磷酸盐传递给植物。
同理,植物对于真菌分解出来的有机物质非常依赖,这些物质可以提供植物生长必须的养分和能量,维持植物的生长和发育过程。
因此互惠共生对于土壤中的养分循环是非常有利的。
二、互惠共生的类型互惠共生按照真菌和植物之间的关系分类,可以分为以下几种:1. 菌根共生菌根是真菌与植物根系之间形成的一种特殊结构,真菌菌丝同植物根系相互穿插、丛生、结缔等,这种结构也被称为菌根。
菌根共生具有非常显著的互惠性,植物通过分泌出的碳水化合物为真菌提供能量和养分,而真菌则通过它的菌丝网络和菌核为植物提供矿质营养和逆境抗性等。
2. 菌生共生菌生共生是指真菌在植物体内通过形成特殊的结构与植物形成共生关系。
菌生共生的真菌在植物内部形态多种多样,分别表现为菌丝、鞭毛体、梭状体等。
这些真菌一般不能独立寄生,必须寄生于植物内部才能生长、繁殖和进行营养代谢。
3. 真菌菌落共生真菌菌落共生是指植物根系微生物和真菌之间的共生关系,其中真菌仅为菌落中的一部分,与其他微生物如细菌、放线菌等形成了复杂的生态系统。
真菌菌落共生中的真菌一般以菌丝形态生长,依附在土壤颗粒或其他底物上。