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植物生理学之第十章植物的抗逆生理

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第十章 植物的抗逆生理 一、名词解释 1．逆境 2．避逆性3．耐逆性4．抗性锻炼5．冷害6．冻害7．抗寒性8．抗寒锻炼 9．巯基假说 10．抗冷性11．抗旱性12．生理干旱 13．抗涝性 14．抗热性15．抗盐性 16．盐害 17．抗病性 18．逆境蛋白 19．光化学烟雾 20．避盐21．耐盐22．大气干旱 23. 土壤干旱 24. 渗透调节 25. 植保素 26. 盐碱土 27. 胁变

二、写出下列符号的中文名称 1. PRs 3．HF 4. POD · 6 . UFAI 7. O3 8. SOD

三、填空题 1.植物在水分胁迫时，积累的主要渗透调节物质有可溶性糖、________________和 __________。

2. 日照长度可影响植物进入休眠及其抗寒力。短日照可______进入休眠，______抗寒力；长日照则______进入休眠，______抗寒力。

3. 植物对逆境的抵抗有_____和_____两种形式。 4. 对植物有毒的气体有多种，最主要的是______、______、______等。 5. 植物在逆境条件下，体内的激素______含量显著增加。 6. 水分过多对植物的不利影响称为______，植物对水分过多的适应能力称为______。 7. 植物在干旱时体内游离氨基酸积累最多的氨基酸是_____。 8. 土壤中可溶性盐类过多而使根系吸水困难，造成植物体内缺水，这种现象称为______。 9. 植物在环境保护中的作用是______、______和______、______。 10. 现在发现的植物逆境蛋白有______、______、______、______、______。 11. 冻害致死的机理是_____引起细胞过度脱水造成的。 12. 植物在逆境中主要的渗透调节物质有______和______。 13. 一般情况下，植物代谢活动弱，则抗逆性_____，代谢旺盛，则抗逆性_____。 14. 土壤中，Na2CO3与NaHCO3含量较高的土壤叫______，NaCl与Na2SO4含量较高的土壤叫______，生产上统称为______。

15．植物避免盐分过多的伤害的方式有______、______、______。 四、问答题 1. 抗寒锻炼为什么能提高植物的抗寒性 2. 简述生物膜结构成分与功能在抗寒性上的作用。 3. 什么叫植物的交叉适应 交叉适应有哪些特点 4．干旱时，植物体内脯氨酸含量大量增加的原因及生理意义是什么 5． 简述干旱对植物的伤害。 6．冷害过程中植物体内的生理生化变化有什么特点 7．植物抗旱的生理基础如何提高植物的抗旱性 8．简述涝害对植物的影响以及植物抗涝性的生理基础。 9．简述植物耐盐的生理基础以及提高植物抗盐性的途径。 10．简述大气污染对植物造成的伤害症状如何大气污染对植物生理生化过程中有哪些影响提高植物对大气污染抗性的途径是什么 参考答案 一、名词解释 1.逆境(environmental stress)：对植物生存生长不利的各种环境因素的总称。逆境的种类可分为生物逆境、理化逆境等类型。

2. 避逆性：植物通过各种方式，设置某种屏障，从而避开或减小逆境对植物组织施加的影响，植物无需在能量或代谢上对逆境产生相应的反应，叫做避逆性。

3.耐逆性：植物组织虽经受逆境对它的影响，但它可以通过代谢反应阻止、降低或者修复由逆境造成的损伤，使其仍保持正常的生理活动。

4. 抗性锻炼：植物对环境的适应性反应是逐步形成的，这一形成过程，叫做抗性锻炼。 5.冷害(chilling injury)：冰点以上低温对植物的危害。冷害主要由低温引起生物膜的膜相变与膜透性改变，造成新陈代谢紊乱引起的。

6.冻害(freezing injury)：冰点以下低温对植物的危害。冻害主要由细胞间或细胞内发生结冰、生物膜和蛋白质结构被破坏引起的。

7.抗寒性：指植物在长期进化过程中所形成的，在生长习性和生理生化方面所具有的对冬季低温的一种特殊适应能力。

8. 抗寒锻炼：植物在冬季来临之前，随着气温的逐渐降低，体内发生了一系列的适应低温的生理生化变化，抗寒力就逐渐加强。这种提高抗寒能力的过程，叫做抗寒锻炼。

9. 巯基(-SH)假说(sulfhydryl group hypothesis)：莱维特（Levitt）1962年提出植物细胞结冰引起蛋白质损伤的假说。他认为组织结冰脱水时，蛋白质分子逐渐相互接近，邻近蛋白质分子通过-SH氧化形成-S-S-键，蛋白质分子凝聚失去活性，当解冻再度吸水时，肽链松散，氢键断裂，但-S-S-键还保存，肽链的空间位置发生变化，破坏了蛋白质分子的空间构型，进而引起细胞的伤害和死亡。 10.抗冷性：植物对冰点以上的低温的适应能力叫抗冷性。 11. 抗旱性：指作物具有忍受干旱而受害最小，减产最少的一种特性。 12.生理干旱(physiological drought)：由于土温过低、土壤溶液浓度过高或积累有毒物质等原因，妨碍根系吸水，造成植物体内水分亏缺的现象。

13.抗涝性：植物对水分过多的适应能力。 14.抗热性：指植物对高温（-般超过35℃）所造成的热害的适应能力。抗热性是抗旱性的组成之一。

15.抗盐性：植物对土壤盐分过高的适应能力叫抗盐性。 16盐害：土壤中可溶性盐类过多对植物的不利影响叫盐害。 17.抗病性：植物对病原微生物侵染的抵抗能力叫做植物的抗病性。 18.逆境蛋白(stress proteins)：由逆境因素如高温、低温、干旱、病原菌、化学物质、缺氧、紫外线等所诱导植物体形成的新的蛋白质（酶）。

19.光化学烟雾(photochemical smog)：工厂、汽车等排放出来的氧化氮类物质和燃烧不完全的烯烃类碳氢化合物，在强烈的紫外线作用下，形成一些氧化能力极强的氧化性物质，如O3、NO2、醛类(RCHO)、硝酸过氧化乙酰(peroxyacetyl nitrate，PAN)等。它们对植物有伤害作物。

20.避盐：有些植物以某种途径或方式来避免盐分过多的伤害。 21.耐盐：有些植物通过生理或代谢的适应来耐受已进入细胞的盐分。 22.大气干旱(atmosphere drought)：空气过度干燥，相对湿度过低，使植物的蒸腾作用过强，根系吸水补偿不了失水，使植物体发生水分亏缺的现象。

23.土壤干旱(soil drought)：因土壤中没有或只有少量的有效水，影响植物吸水，使植物体内水分亏缺引起永久萎焉的现象。

24.渗透调节(osmoregulation，osmotic adjusment)：通过提高细胞液浓度、降低渗透势表现出的调节作用。

25.植保素(phytoalexin)：寄主被病原菌侵入后产生的一类对病原菌有毒的物质。植保素大多是一些异类黄酮和萜类物质。

26.盐碱土(saline and alkaline soil)：盐类以NaCl和Na2SO4为主的土壤称为盐土，盐类以Na2CO3和NaHCO3为主的土壤称为碱土，盐土中如含有一定量的碱土，这种盐土则被称为盐碱土。

27.胁变(strain)：植物体受到胁迫后产生的相应变化，这种变化可表现在形态上和生理生化变化两个方面。据胁变的程度大小可分为弹性胁变和塑性胁变，前者指解除胁迫后又能复原，而后者则不能。

二、写出下列符号的中文名称 1. PRs：病程相关蛋白(pathogenesis-related proteins)：热击蛋白(heat shock proteins) 3．HF：氟化氢(hydrogen-fluoride) 4. POD：过氧化物酶 ·：脂质过氧化物 6 . UFAI：不饱和脂肪酸指数 7. O3：臭氧(ozone) 8. SOD：超氧化物歧化酶 ：丙二醛 ：过氧化氢酶

三、填空题 1.脯氨酸 甜菜碱 2. 促进 增加 抑制 减小 3.逆境逃避 逆境忍耐 4. SO2 NO O3 6.涝害 抗涝性 7. 脯氨酸 8.生理干旱 9. 维持大气中O2与CO2的平衡 吸收和分解有毒物质 吸尘 作指示植物监测环境污染 10.热击蛋白（HSP） 厌氧蛋白（ANP） 盐胁迫蛋白（SSP） 活性氧胁迫蛋白（OSP） 紫外线诱导蛋白（UVP） 11.细胞内结冰 12. 脯氨酸 甜菜碱 13.强 弱 14. 碱土、盐土、盐碱土 15. 拒盐、泌盐、稀盐

四、问答题 1.答：植物经抗寒锻炼后，会发生如下的有利于提高植物抗寒能力的生理变化： （1）植株体内含水量下降，束缚水相对增多，不易结冰。（2）呼吸减弱，消耗糖分少，有利于糖分积累。呼吸微弱，代谢活动低，对不良环境的抵抗力增强。（3）脱落酸含量增多，促进植物进入休眠，提高了抗寒力。（4）生长停止，进入休眠状态，是植株对低温的一种适应。（5）保护物质增多，淀粉含量减少、可溶性糖（葡萄糖等）含量增多，冰点下降，又可缓冲细胞质脱水，保护细胞质胶体不致遇冷凝固。

2. 答：生物膜对结冰最敏感，发生冻害的所有的膜（质膜、液泡膜、叶绿体和线粒体膜等）都被破坏。首先是细胞内结冰后膜失去了选择透性，其次膜相变使得一部分与膜结合的酶游离而失去了活性。实验发现结冰主要是促使组成膜的蛋白质、脂类的结构变化，如具有不饱和脂肪酸的磷脂的水解、脂类的过氧化作用都可破坏单位膜内脂类分子的排列，引起膜脂类分子层的破裂。经过抗寒锻炼后，由于膜脂中不饱和脂肪酸增多，膜相变的温度降低，膜适性稳定，从而可提高植物的抗寒性。此外，低温也会使膜蛋白质分子解体，并在分子间形成二硫键，产生不可逆的凝聚变性，使膜受到伤害。经过抗寒锻炼细胞内的NADPH／NADP+的比值增高，ATP含量增高，保护性物质增多，可减少低温对膜表面的伤害。

3. 答：植物经历了某种逆境后，能提高对另一些逆境的抵抗能力，这种对不良环境之间的相互适应作用，称为植物的"交叉适应"(cross adaptation)。如低温、高温等刺激都可提高植物对水分胁迫的抵抗力；缺水、矿质、盐渍等处理可提高烟草对低温和缺氧的抵抗能力，干旱或盐处理可提高水稻幼苗的抗冷性。 交叉适应的有以下特点： (1)多种保护酶的参与，如超氧化物歧化酶、谷胱甘肽还原酶、抗坏血酸过氧化物酶都参与

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生理-植物的逆境生理整理

生理-植物的逆境生理整理

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。

植物生理学 11逆境生理

植物生理学 11逆境生理


图1 硫氢基假说
未结冰
SH SH
SH
SH
解冻
结冰
S S S S
S S
S S
（3）硫氢基假说 Levitt（1962）提出：原生质在冰冻脱水时，随着原生质收缩，蛋白质分 子逐渐相互接近；当接近到一定程度时蛋白质分子中相邻的硫氢基（ -SH） 氧化形成二硫键（-S-S） 。解冻时蛋白质再度吸水膨胀，肽链松散，氢键断 裂，二硫键（-S-S）还保存，使肽链的空间位置发生变化和蛋白质的天然结 构破坏，导致细胞伤害和死亡。
• 3、渗透调节与抗逆性 • 多种逆境都会对植物产生水分胁迫。水分胁迫时植物体内积累各种有机和 无机物质，提高细胞液浓度，降低其渗透势，保持一定的压力势，这样植物 就可保持其体内水分，适应水分胁迫环境，这种现象称为渗透调节 （osmotic adjustment）。 • 渗透调节物质的种类很多，大致可分为两大类。一类是由外界进入细胞 的无机离子，一类是在细胞内合成的有机物质, 有如下共同特点：分子量小、 容易溶解；有机调节物在生理pH范围内不带静电荷；能被细胞膜保持住； 引起酶结构变化的作用极小；在酶结构稍有变化时，能使酶构象稳定，而不 至溶解；生成迅速，并能累积到足以引起调节渗透势的量。 (1)无机离子。 (2)脯氨酸。脯氨酸（proline）是最重要和有效的渗透调节物质。脯氨酸 在抗逆中的作用有两点：一是作为渗透调节物质，保持原生质与环境的渗透 平衡；二是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。 (3)甜菜碱。多种植物在逆境下都有甜菜碱（betaines）的积累。在水分亏 缺时，甜菜碱积累比脯氨酸慢，解除水分胁迫时，甜菜碱的降解也比脯氨酸 慢。甜菜碱也是细胞质渗透物质， • (4)可溶性糖。可溶性糖是另一类渗透调节物质，包括蔗糖、葡萄糖、果糖、 半乳糖等。可溶性糖的积累主要是由于淀粉等大分子碳水化合物的分解。
植物生理学研究中的植物抗逆机制

植物生理学研究中的植物抗逆机制

植物生理学研究中的植物抗逆机制植物在生长过程中，会遭受到多种外界环境的压力，如热、寒、干旱、盐碱等，这些环境压力对植物的生长发育会产生不可预知的影响。

为了适应这些不利环境，植物通过多种形式来防御自己，这种防御机制被称为植物抗逆机制。

植物抗逆机制的类型很多，主要从生理学和分子水平上进行研究。

从生理学的角度来看，植物抗逆机制包括了细胞膜的保护、组织和器官的保护和植物免疫系统的调节等。

而从分子水平上来看，植物抗逆机制主要包括调节植物逆境响应的信号转导系统、响应逆境的转录因子家族和一系列抗逆基因的表达等。

一、植物膜保护机制细胞膜是植物感知并响应环境变化的第一道屏障，植物通过调节细胞膜的结构和生理活性，来保护细胞膜不受热、寒、干旱等外界环境的伤害。

脂类过氧化物酶（LOX）和超氧化物歧化酶（SOD）等抗氧化酶是植物细胞膜的重要抗氧化保护系统。

此外，固醇和萜类物质的积累也能够增强细胞膜的稳定性。

二、植物组织和器官的保护机制细胞膜的保护只是植物抗逆机制的一方面，植物的组织和器官的保护同样很重要。

干旱胁迫下，植物的根系会释放出一些成分和其他微生物进行共生，使其在极端干旱的情况下也能存活下来。

而在热胁迫下，植物的叶片表面会自然散发出露点露，从而减少叶片表面的温度。

此外，植物还会增加叶绿体区域和气孔密度等，以提高植物的光合作用水平。

三、植物免疫系统的调节植物的免疫系统是植物抗逆机制中重要的一部分，免疫系统的完整性不仅与植物的生长和发育有关，同时也与植物的胁迫响应紧密相连。

因此，研究和理解植物免疫系统在逆境中的调节机制，对于解决植物逆境胁迫具有非常重要的意义。

植物的免疫系统通过识别并响应入侵的病原菌、真菌和虫害等外来物质，拦截病原的侵入，进而发出信号引导植物调节其自身的逆境响应。

四、调节植物逆境响应的信号转导系统植物通过感知和响应外界环境的变化，以适应不同的逆境环境。

逆境响应痕迹中最重要的信号分子属于激素类，例如ABA、脱落酸、乙烯和赤霉素等。

植物生理学教案第十章

植物生理学教案第十章

植物生理学教案第十章
B、甜菜碱
甜菜碱在抗逆中具有渗透调节 和稳定生物大分子的作用。
（3）可溶性糖和游离氨基酸 大分子糖类和蛋白质的分解加 强而合成受抑，蔗糖的合成加快； 光合产物形成蔗糖；从植物体其它 部分输入糖和氨基酸。
植物生理学教案第十章
2、主要生理功能 （1）维持细胞膨压 （2）维持植株光合作用 渗透调节在水分胁迫下维持气孔开放。 （五）脱落酸 在低温、高温、干旱和盐害等胁迫 下，体内ABA含量大幅度升高。
HSP在抗热性中的作用 ：
（1）维持变性蛋白的可溶状态或 使其恢复原有的空间构象和生物活性
（2）与一些酶结合成复合体，使 酶的热失活温度明显提高
植物对热激反应非常迅速，热激处 理3~5min就发现HSPmRNA含量增加， 20min可检测到新合成的HSP。
植物生理学教案第十章
2、低温诱导蛋白
植物经一段时间的低温处理后诱导 合成的一些特异性的新蛋白质。
这类蛋白多数是高度亲水的，其大 量表达具有减少细胞失水和防止细胞脱 水的作用，有助于提高植物对冰冻逆境 的抗性。
植物生理学教案第十章
3、渗调蛋白
干旱或盐渍下诱导的一些逆境蛋 白，它的产生有利于降低细胞的渗透 势和防止细胞脱水，有助于提高植物 对盐和干旱胁迫的抗性。
4、病程相关蛋白（PR）
植物受到病原菌侵染后合成的一 种或多种蛋白质，PRS在植物体内的 积累与植物局部诱导抗性和系统诱导 抗性有关。
2、生理特征
细胞渗透势较低 — 吸水保水能力 强
原生质具较高的亲水性、黏性、 弹性 — 抗过度脱水和减轻脱水时的机 械损伤
缺水时正常代谢活动受到的影响小
植物生理学教案第十章
第四节 植物的抗病性
一、病原物对植物的侵染 病原物分为：死体营养型、活体营养型