植物的抗逆生理.ppt

植物的抗性生理 耐逆性（stress tolerance）指植物在不良环境中，通过代谢的变化来阻止、降低甚至修复由逆境造成的损伤，从而保证正常的生理活动。 针叶树可以忍受-40℃～-70℃的低温； 温泉细菌能在70℃～80℃，甚至沸水中存活 （二）生理生化变化 1．水分代谢失调 干旱引起直接的水分胁迫；低温、冰冻、盐渍、高温引起间接的水分胁迫。 2．光合速率下降 任何逆境均引起光合速率下降 3．呼吸代谢发生变化 冻害、热害、盐渍、涝害引起呼吸速率下降；冷害、干旱时呼吸速率先升后降；病害、伤害呼吸速率显著增强，且PPP途径增强。 4．大分子物质降解 各种逆境下，物质的分解大于合成 四、逆境蛋白与抗逆性 逆境条件诱导植物产生的特异性蛋白质统称为逆境蛋白(stress proteins)。 1. 热激蛋白 2．低温诱导蛋白 3. 渗调蛋白 4. 病程相关蛋白 热激蛋白 (heat shock protein，HSP) 植物在高于正常生长温度刺激下诱导合成的新蛋白称热激蛋白 / 热休克蛋白。 热激蛋白的功能：防止蛋白质变性，使其恢复原有的空间构象和生物活性。增强植物的抗热性。 在高于植物生长最适温度的10～15℃时HSP即迅速合成。 2．低温诱导蛋白 植物经过低温处理后重新合成的一些特异性蛋白质，称为低温诱导蛋白（low-temperature-induced protein）/冷响应蛋白（cold responsive protein）/冷激蛋白（cold shock protein）。 冷激蛋白的功能：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。 3. 渗调蛋白 植物在干旱或盐渍条件下合成的参与渗透调节的蛋白质，称为渗调蛋白（osmotin）。 渗调蛋白的功能：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 病程相关蛋白（Pathogenesis related protein，PR）是植物受到病原菌侵染后合成的一类参与抗病作用的蛋白质。 如几丁酶和β-1, 3-葡聚糖酶活性，能够抑制病原真菌孢子的萌发，降解病原菌细胞壁，抑制菌丝生长。 β-1, 3-葡聚糖酶分解细胞壁的产物还能诱导与其他防卫系统有关的酶系，从而提高植物抗病能力。 指性质极为活泼、氧化能力很强的含氧物的总称。 如超氧物阴离子自由基 (O-2. )，羟基自由基 (·OH)，过氧化氢 (H2O2)，脂质过氧化物 (ROO-)和单线态氧 (1O2)。 活性氧的伤害作用 （1）细胞结构和功能受损 活性氧易引起线粒体结构和功能破坏，使氧化磷酸化效率（P/O）降低; （2）生长受抑 活性氧明显抑制植物生长，且根比芽对高氧逆境更敏感; 轻度的氧伤害在解除高氧逆境后可恢复生长，重则不可逆致死 （3）诱发膜脂过氧化作用 膜脂过氧化是指生物膜中不饱和脂肪酸在自由基诱发下发生的过氧化反应; 膜脂由液晶态转变成凝胶态，引起膜流动性下降，质膜透性大大增加; （4）损伤生物大分子 活性氧的氧化能力很强，能破坏植物体内蛋白质（酶）、核酸等生物大分子。 植物体内的抗氧化防御系统 1 保护酶体系 超氧化物岐化酶（SOD）-- 使O2-发生岐化反应，生成O2和H2O2； 过氧化物酶（POD）-- 催化过氧化物的分解； 过氧化氢酶（CAT）-- H2O2 ―→ H2O + O2 2 抗氧化物质（非酶体系） 如抗坏血酸（Asb）、还原型谷胱甘肽（GSH）、维生素E（VE）、类胡萝卜素（Car）、巯基乙醇（MSH）、甘露醇等，是植物体内1O2的猝灭剂。 其中Car是最主要的1O2猝灭剂，可使叶绿素免受光氧化的损害。 植物体内的一些次生代谢物如多酚、单宁、黄酮类物质也能有效地清除O2-。 六、渗透调节与抗逆性 水分胁迫时植物体内主动积累各种有机和无机物质来提高细胞液浓度，降低渗透势，提高细胞保水力，从而适应水分胁迫环境，这种现象称为渗透调节。 渗透调节是在细胞水平上通过代谢来维持细胞的正常膨压。  一是无机离子（积累在液泡中） ： K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-、NO3-等 二是有机溶质：主要是脯氨酸、甜菜碱、蔗糖、甘露醇、山梨醇等。 所有逆境（尤其是干旱）引起脯氨酸和甜菜碱的累积，且主要存在于细胞质中。 有机物做为渗透物质，必须具有几个条件： （1）分子量小，可溶性强； （2）能被细胞膜保持而不易渗漏； （3）在生理PH范围内不带正电荷，不影响细胞的酸碱度（PH）； （4）对细胞器无毒害作用； （5）生物合成迅速，并在细