第二十四讲:植物抗性的生理基础
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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。
百科名片茑萝植物抗性植物抗性(plant resistance)是指植物适应逆境的能力。
植物周围的环境(气候、土壤、水分营养供应等因素)是经常变化的,往往构成干旱、过湿、淹水、盐碱、高温、低温、霜冻,大气、水和土壤污染等伤害,这些不利条件统称逆境或环境胁迫。
目录植物抗性植物抗性基因工程是根据分子遗传学原理,培育具有特定抗性的植物新品种的生物技术,其程序是:鉴定和分离抗性基因—抗性基因的重组—将抗性基因导入受体,获得抗性能够表达并稳定遗传的再生个体。
植物抗性基因工程包括植物抗虫基因工程、抗除草剂基因工程和抗逆基因工程。
抗除草剂的基因工程是用基因工程方法培育对除草剂不敏感的作物新品种,如将某种能以除草剂为底物的酶的基因转入植物,这样的转基因植物能分解除草剂而不致受害。
抗逆基因工程是采用基因工程的方法,培育抗盐碱、抗旱、抗涝、抗冻(寒)等不良环境的植物新品种。
抗性基因来源于天然的抗逆性植物或微生物中直接分离,也可以是植物在逆境中产生的起保护细胞作用的蛋白质的基因。
如将这些基因转移到抗逆力弱的品种中,就可以提高抗逆性。
编辑本段分类形式植物抗性植物抗性可分为3种形式,即避性、御性和耐性。
植物不能主动地发生位移,其避性是在时间上,把整个生长发育过程或其特定的阶段避开逆境发生的时期,以便在较适宜的环境条件下完成生活周期或生育阶段。
例如沙生植物在雨季环境湿润时萌发,于短时期内生长、开花、结实,这种植物称短命植物。
又如喜温植物在低温到来之前结实。
这些植物的生长发育过程躲开了逆境出现的时间,实际上在逆境不存在或不严重时进行,因而其生理特性与无抗性的植物没有差异。
御性则是植物抗性的重要部分。
在形态结构上和生理功能上都有表现,使植物在逆境下仍能进行大体上正常的生理活动。
耐性也是植物抗性的重要部分。
在逆境条件下植物的修复能力增强,如通过代谢产生还原力强的物质和疏水性强的蛋白质、蛋白质变性的可逆转范围扩大、膜脂抗氧化力增强和修复离子泵等,保证细胞在结构上稳定,从而使光合、呼吸、离子平衡、酶活力等在逆境下保持正常的水平和相互关系的平衡。