植物的逆境生理ppt.pptx

,单击此处编辑母版标题样式,#,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,植物的逆境生理ppt,植物的逆境生理ppt,第1页,引 言,（,Introduction,）,地球上比较适宜于作物栽种土地不足,10%,，其余为干旱、半干旱、冷土和盐碱土。,中国有近,465,万,km,2,，即占国土面积,48%,土地处于干旱、半干旱地域。,所以，研究植物在不良环境下生命活动规律及忍耐或抵抗机理，对于提升农业生产能力，保护环境有现实意义。,植物的逆境生理ppt,第2页,第一节 植物抗逆生理基础,Section1 Physiological Basis of Stress,Resistance in Plant,植物的逆境生理ppt,第3页,逆境,(stress),：是指对植物生存和发育不,利各种环境原因总称。,（一）逆境概念及种类,一、逆境和植物抗逆性,（,Stress and Stress Resistance in Plant,）,植物的逆境生理ppt,第4页,逆境种类,生物原因：病害、虫害、杂草、人,理化原因,辐射,化学：除草剂、化肥、大气污染、等,温度：低温、高温,水份：涝、旱,植物的逆境生理ppt,第5页,干旱,洪涝,盐碱化,沙漠化,植物的逆境生理ppt,第6页,1,、逆境逃避,（,stress avoidance,）,：亦称避逆性，是指植物经过各种方式避开或个别避开逆境影响。,2,、逆境忍耐,（,stress tolerance,）,：亦称耐逆性，是指植物在不良环境中，经过代谢改变来阻止、降低甚至修复由逆境造成损伤，从而确保正常生理活动。,抵抗方式,抗性,（,resistance,）,：植物对逆境抵抗和忍耐能力叫植物抗逆性，简称抗性。,（二）抗性及抵抗方式,植物的逆境生理ppt,第7页,二、植物在逆境下形态与生理改变,（,Morphological and Physiological Variation under Stress in Plant,）,（一）形态改变,干旱 叶片及嫩茎萎蔫,淹水 叶片黄化、干枯，根系变褐,高温 叶片出现死斑、变褐,病原菌 出现病斑,显微结构改变：,细胞膜结构系统损伤,植物的逆境生理ppt,第8页,（二）生理改变,光合作用下降,呼吸作用有三种情况：降低（高温、淹水、盐渍）；先升后降（零上低温和干旱）；显著增高（病害）；,PPP,路径增强,分解代谢加速，合成代谢减慢甚至停顿,水分代谢受阻,植物的逆境生理ppt,第9页,三、渗透调整与抗逆性,（,Osmotic Adjustment and Stress Resistance,）,（一）渗透调整概念,渗透调整,（,Osmotic adjustment,）,：胁迫条件下，细胞主动形成渗透调整物质，提升溶质浓度，适应逆境胁迫现象。,植物的逆境生理ppt,第10页,（二）渗透调整物质,1,、无机离子,盐生植物主要是经过积累无机离子来进行渗透调整。,野生番茄比栽培种能积累更多,Na+,和,Cl,-,；水分胁迫下，向日葵完全展开叶片主要积累,K,+,Ca,+,，,Mg,+,，,NO,3,-,。,主要积累于液泡。,植物的逆境生理ppt,第11页,2,、脯氨酸：首先维持原生质渗透平衡，另首先保持膜结构完整性。脯氨酸是细胞质中主要渗透调整物质。,3,、甜菜碱：也是细胞质中主要渗透调整物质。在干旱和盐渍下会积累，比脯氨酸积累慢，降解也慢。,4,、可溶性糖,植物的逆境生理ppt,第12页,（三）渗透调整物质特点及作用,分子量小、轻易溶解,在生理,pH,值范围内不带静电,引发酶结构改变作用极小,酶结构稍有改变时，能使酶构象稳定,生成快速,植物的逆境生理ppt,第13页,植物的逆境生理ppt,第14页,四、植物激素在抗逆性中作用,（,Roles of Phytohormones in Stress Resistance,）,1.,脱落酸（,ABA,）,ABA,是一个胁迫激素,关闭气孔、增强根透性,降低膜伤害,增加,Pro,含量,降低水分丧失,黄瓜幼苗在低温和盐胁迫下处理,3d,，子叶内源,ABA,分别增加,16,倍和,22,倍。,植物的逆境生理ppt,第15页,2.ETH,与其它激素,ETH:,增加几倍或几十倍,直接或间接地参加植物对伤害修复或对逆境抵抗过程。,内源,GA,活性快速下降,CTK,含量降低,植物的逆境生理ppt,第16页,五、膜改变与自由基平衡,（,Changes Of Membrane and Balance of Radicals,）,（一）逆境下膜改变,质膜透性增加、内膜系统收缩或破损,低温下，生物膜由液晶态变为凝胶态，原生质流动性下降,膜脂中不饱和脂肪酸越多，抗冷性越强,膜脂中饱和脂肪酸越多，抗旱性越强,植物的逆境生理ppt,第17页,（二）自由基平衡,逆境下，自由基产生与去除平衡被打破，造成自由基在体内积累。,（请看下面图示解释）,植物的逆境生理ppt,第18页,植物的逆境生理ppt,第19页,六、逆境蛋白与抗逆相关基因,（,Stress Proteins and Stress Resistant Related Genes,）,（一）逆境蛋白,热激蛋白（,heat shock protein,）,低温诱导蛋白（,low temperature induced protein,）,病原相关蛋白（,pathogenesis-proteins,）,盐逆境蛋白（,salt-stress,protein,）,植物的逆境生理ppt,第20页,（二）抗逆相关基因,1,、低温诱导基因,2,、渗透调整基因,植物的逆境生理ppt,第21页,科研新思绪,正常情况下，科研工作者都对作物栽培品种进行各种逆境处理，从而研究其抗逆性。现在咱们不妨从自然界中下些大家从来没有注意植物中，寻找它们抗逆能力原因，可能会有这么结论，植物抗逆能力有时候不是靠自己来完成，可能是自己生活环境中许多植物共同完成过程。,植物的逆境生理ppt,第22页,第二节植物抗寒性,Section2 Cold Resistance of Plant,植物的逆境生理ppt,第23页,一、抗冷性,（,Chilling Resistance,）,（一）冷害与植物抗冷性,1,、冷害,(chilling injury,),：冰点以上低温对植物 造成伤害。,2,、冷害类型,三种类型：延迟型、障碍型、混合型,植物的逆境生理ppt,第24页,延迟型冷害：作物在营养生长久碰到低温，使,生育期 延迟一个冷害。,障碍型冷害：作物在生殖生长久间，遭受短时,间异常低温，使生殖器官生,理功效受到破坏，造成完全不育,或个别不育而减产冷害。,混合型冷害：在同一年度里同时发生延迟型冷,害与障碍型冷害，造成产量大幅,度下降。,植物的逆境生理ppt,第25页,（二）冷害引发生理生化改变,1,、生化反应失调：水解酶类活性合成酶类,氧化磷酸化解偶联，,ATP,含量降低,2,、呼吸代谢失调,3,、光合作用受阻,4,、原生质流动受阻：,ATP,降低，原生质粘性增加,5,、吸收机能减弱,植物的逆境生理ppt,第26页,（三）冷害机理,不饱和脂肪酸含量越高，膜脂相变温度越低，越耐低温。,冷害,膜脂相变,液相固相,膜结合酶失活,膜破裂,骤冷,渐冷,膜紧缩,膜透性增加,膜透性降低,(,根,),胞内溶质外渗,直接损害,妨碍吸水,派生干旱损害,抑制光合与呼吸,代谢破坏,间接损害,植物的逆境生理ppt,第27页,（四）提升植物抗冷性办法,低温锻炼,化学诱导,合理施肥,农艺办法,植物的逆境生理ppt,第28页,（一）冻害与植物抗冻性,冻害,(freezing injury),：是指冰点以下低温使植物组织内结冰而引发伤害,（二）冻害机理,1,、结冰伤害,两种类型,胞间结冰,胞内结冰,二、抗冻性（,Freezing Resistance,）,植物的逆境生理ppt,第29页,2,、膜损伤假说 膜对结冰最为敏感,膜透性加大，电解质外渗,膜脂相变，膜结合酶游离而失活。,3,、巯基假说,Levitt(1962),认为结冰对细胞伤害主要是低温下破坏了蛋白质空间结构，使分子中,-SH,暴露，氧化形成,-S-S-,键，破坏了蛋白质活性。,植物的逆境生理ppt,第30页,植物的逆境生理ppt,第31页,a.,相邻肽链外部,-SH,相互靠近，,-S-S-,b.,一个蛋白质分子,-SH,与另一个蛋白质分子内部,-S-S-,作用形成份子间,-S-S-,植物的逆境生理ppt,第32页,3.,提升抗冻性路径,（,1,）抗寒锻炼 生理生化改变,细胞含水量降低,：,自由水,/,束缚水比值下降,保护性物质积累,：,脂肪、蛋白质和糖类，淀粉可溶性糖，使细胞液冰点下降。,内源激素改变,：,IAA,、,GA,下降，,ABA,上升，抑制生长，促进脱落、休眠。,呼吸减弱,（,2,）化学调控,PP333,B,9,CCC,20g L,-1,ABA,（,3,）农业办法,P,、,K,肥 地膜覆盖等,植物的逆境生理ppt,第33页,冬小麦低温锻炼前后质膜改变,A,锻炼前细胞，水在经过细胞质时可能发生结冰,B,锻炼后细胞，水经过质膜内陷形成排水渠，直接排出到细胞外,植物的逆境生理ppt,第34页,低温锻炼时光合、生长与贮藏物改变,植物的逆境生理ppt,第35页,长春地域冬小麦,呼吸速率,束缚水,含水量,自由水,9,月,10,月,11,月,12,月,植物的逆境生理ppt,第36页,（三）提升植物抗冻性办法,抗冻锻炼,化学调控,农艺办法：冬灌、盖草、熏 烟、,地膜覆盖等办法,植物的逆境生理ppt,第37页,第三节 植物抗旱性,section3 Drought resistance,植物的逆境生理ppt,第38页,一、旱害及其类型,（,drought and types,）,旱害是指土壤水分缺乏或大气相对湿度,(RH),过低对植物造成危害。,土壤干旱,:,土壤中可利用水分不足,-8 -1510,5,pa,大气干旱,:RH,过低,(10,20,以下,),生理干旱：盐分过多造成,植物的逆境生理ppt,第39页,二,.,干旱时植物生理生化改变,(physiological variation under drought),1.,水分重新分配 长成器官衰老,2.,光合作用下降 气孔效应，非气孔效应,3.,矿质营养缺乏 吸收、运输受阻,4.,物质代谢失调 水解酶类活性升高，合成酶类活性降低,植物的逆境生理ppt,第40页,5.,呼吸作用异常 迟缓降低或先,升,后降,呼吸底物增加,6.,内源激素改变,CTK,合成受抑，,ABA,与,ETH,加强,7.Pro,含量提升 渗透调整 消除氨毒害,植物的逆境生理ppt,第41页,向日葵,植物的逆境生理ppt,第42页,三,.,干旱伤害植物机理,(mechanism of drought injury),1.,机械损伤,干旱时细胞脱水，细胞收缩，壁形成许多锐利折叠，刺破原生质。,骤然复水质壁不协调膨胀原生质被撕破死亡。,2.,改变膜结构及透性,（增加）,3.,蛋白质变性,-SH-S-S-,键，蛋白质空间结构改变,植物的逆境生理ppt,第43页,细胞脱水时细胞变形状态,上,:,细胞脱水后萎陷状态；下,:,正常细胞,植物的逆境生理ppt,第44页,a.,在细胞正常水分情况下脂类双分子层排列,b.,脱水膜内脂类分子成放射星状排列,膜内脂类分子排列,植物的逆境生理ppt,第45页,四,.,植物抗旱性及其提升路径,(drought resistance and improving approach),根系发达，,R,T,比大，,R,T,比越大，越抗旱,（,1,）形态特征：,维管束发达，叶脉致密，单位面积气孔数目多,1.,抗旱植物特征,叶细胞较小，能减轻机械损伤,植物的逆境生理ppt,第46页,（,2,）生理特征：,原生质含有较大粘性与弹性,在干旱条件下酶活性保持稳定,光合和呼吸作用仍维持较高水平,Pro,和,ABA,增加,植物的逆境生理ppt,第47页,2.,提升植物抗旱性路径,（,1,）抗旱锻炼,蹲苗 搁苗 饿苗,植株根系发达，保水能力强，叶绿素含量高，干物质积累多，抗逆能力强。,种子锻炼：双芽法,（,2,）化学诱导,0.25,CaCl,2,浸种,20 h,0.05,ZnSO,4,喷洒叶面,ABA B9 CCC,（,3,）矿质营养,P,、,K,肥,B Cu,植物的逆境生理ppt,第48页,第四节,植物抗盐性,Section4 salt resistance,植物的逆境生理ppt,第49页,一,.,盐胁迫对植物伤害,1.,吸水困难 土壤盐分过多，降低土壤溶液渗透势，植物吸水困难,形成生理干旱。,3.,生理紊乱 降低蛋白质合成速率，加速贮藏蛋白质水解，氨积累。,抑制光合速率、呼吸速率,缺乏营养。,2.,生物膜破坏 高浓度,NaCl,可置换细胞膜结合,Ca,2+,，膜结构破坏，功效也改变。,植物的逆境生理ppt,第50页,二,.,植物抗盐性及提升路径,（,salt resistance and promoting ways,）,泌盐 把盐分从茎叶表面盐腺排出体外，本身不积存盐分。,拒盐 根细胞对盐离子透性很小，不吸收。,稀盐 快速生长,胞内区域化作用（液泡）,（一）抗盐方式,植物的逆境生理ppt,第51页,（二）提升路径,1,、种子锻炼,2,、培育抗盐转基因植物品种,3,、植物激素使用,耐盐,Pro,、甜菜碱等，降低水势，增加耐盐性。,植物的逆境生理ppt,第52页,