植物的抗性理.ppt

第十三章 植物的抗性生理　 内容提要 抗性生理通论 植物的抗冷性 植物的抗冻性 植物的抗热性 植物的抗旱性 植物的抗涝性 植物的抗盐性 植物的抗病性 逆境或胁迫：对植物产生伤害的环境。 胁迫因素：病虫害、杂草；寒冷、高温、干旱、盐渍。 抗逆性或抗性：植物对不良环境的适应性和抵抗力。 抗性生理：不良环境对植物生命活动的影响，以及植物对不良环境的抗御能力。 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。 细胞脱水：膜系破坏，酶活性紊乱，代谢无序，透性加大。 光合下降：缺水使气孔关闭，叶绿体受伤，有关酶失活。 呼吸变化：冰冻、高温、盐渍、水淹时，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。 合成酶活性下降，水解酶活性增强：糖类和蛋白质转变成可溶性化合物增加。 二、植物对逆境的适应 植物对逆境的适应方式 避逆性：植物对不良环境在时空上躲避开。 沙漠植物雨季生长，阴生植物树荫下生长。 耐逆性：植物能够忍受逆境的作用。 干旱——根系发达，叶小；水淹——通气组织；低温——生长停止，进入休眠。 形成胁迫蛋白、增加渗透调节物质和脱落酸含量等。 （一）生物膜 逆境下，膜系统膨胀或破损。 高温时膜呈液晶态，低温时凝胶态。 凝胶相时，膜出现裂缝，透性增大，离子外渗，平衡破坏。 膜上酶系统活性降低，有机物分解占优势。 （二）胁迫蛋白 在逆境下植物的基因表达发生改变，关闭一些正常表达的基因，启动一些与逆境相适应的基因。 温度下诱导合成热激蛋白，提高抗热性。低温下形成抗冻蛋白，减少冻融过程对类囊体膜的伤害。 （三）活性氧 活性氧是指性质极为活泼，氧化能力很强的含氧物的总称。 阴离子自由基：O – 2. 羟基自由基： · OH 过氧化氢：H2O2 单线态氧：1O2 危害：引起膜脂过氧化，蛋白质变性，核酸降解。 降低或消除活性氧对膜脂的攻击能力 超氧化物歧化酶（ SOD）可以消除O – 2. 产生H2O2，过氧化氢酶 （CAT ）可分解H2O2 。 O – 2. + O – 2. +2H+ —— H2O2+O2 叶绿体中抗坏血酸过氧化物酶（POD ）可将H2O2分解为H2O。 —— SOD、 CAT、 POD等为酶保护系统。 ——维生素E、谷胱甘肽、抗坏血酸、胡卜萝素都是天然的非酶自由基清除剂。 自由基伤害细胞的主要途径 逆境加速膜脂过氧化链式反应，自由基积累过多，而SOD等保护酶系统又被破坏，于是积累许多有害的过氧化产物，如丙二醛等。 自由基破坏膜结构，损伤大分子生命物质，引起一系列生理生化紊乱，导致植物死亡。 SOD活性下降程度反映出作物品种耐冷力的大小。 （四）渗透调节 渗透调节：逆境会诱导参与渗透调节基因的表达，形成一些渗透调节物质，提高细胞内溶质浓度，降低水势，使植物从外界继续吸水，适应逆境胁迫。 渗透调节物质：糖、有机酸和离子（特别是K+ ）。 脯氨酸是最有效的渗透调节物质之一，逆境下都积累。 脯氨酸能保持原生质与环境的渗透平衡和膜结构的完整性。能增加蛋白质的可溶性和水合作用。 （五）脱落酸 1、逆境时脱落酸的变化 在低温、高温、干旱和盐害等多种胁迫下，体内脱落酸含量大幅度升高，这种现象的产生是由于逆境胁迫增加了叶绿体膜对脱落酸的通透性，并加快根系合成的脱落酸向叶片的运输及积累所致。 在同样低温下，抗冷品种比不抗冷品种的内源脱落酸含量高。 2、外施脱落酸对抗逆性的影响 （1）使生物膜稳定。 （2）延缓SOD和过氧化氢酶等活性的下降，减少自由基对膜的破坏。 （3）增加脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白质等的含量。 （4）促进气孔关闭，提高根对水分的吸收和输导。 3、脱落酸在交叉适应中的作用 P285 植物在某一逆境条件下，会提高脱落酸含量以适应不良环境，而脱落酸含量提高又能增强另一种抗逆能力，因此就形成交叉适应特性。 例如，水稻幼苗经过8h干旱预处理或24h0.1mol/NaCl预处理后，转移到低温（8-10℃）环境中，就表现出明显的抗冷（叶电解质相对渗漏率低）。 干旱或盐渍预处理对受冷水稻幼苗叶电解质相对渗漏率的影响 三、提高作物抗性的生理措施 （一）种子锻炼 萌动种子经干旱锻炼或盐溶液处理。 （二）巧施水肥 控制土壤水分，少施N肥，多施P、K肥，使植株生长慢，结实。 （三）施用植物激素 应用植物生长延缓剂CCC、PP333等和生长抑制剂茉莉酸、三碘苯甲酸等，可使植物生长健壮，提高ABA含量。 第二节 植物的抗冷性 零上低温时，虽不结冰，但能引起喜温植物（热带、亚热带植物）的生理障碍，使植物受伤甚至死亡。 春季寒潮——水稻烂秧； 冷空气袭击——水稻开花前，多空秕粒； 冬季不定期寒流侵袭——三叶橡胶树的枝条干枯或全株受害。 一、冷害过程的生理生化变化 （一）胞