《义植物的抗性生理》PPT课件.ppt

第十二章植物的抗性生理 风和日丽温度适宜土壤肥沃雨水丰沛 在干旱 高温 盐渍 寒冷等不良环境中进行农牧业生产 问题 植物在这种不良的环境下如何去适应和调节 植物体是一个开放的体系 生存于自然环境 自然环境不是不变的 天南地北 水热条件相差悬殊 即使同一地区 一年四季也有冷热旱涝之分 植物抗性生理是指不良的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 逆境的概念 指对植物产生伤害的环境 又称胁迫 stress 包括生物因素和非生物因素 第一节抗性生理通论 抗性 植物对逆境的适应性和抵抗力 非生物因素 生物因素 雪莲却能在零下几十度的严寒中和空气稀薄的缺氧环境中傲霜斗雪 顽强生长 海拔4000米 植物的抗逆性 这种对不良环境的适应性和抵抗力称为植物的抗逆性 植物的抗逆性形式 1 避逆性 是指植物对不良环境在时间上躲避开如沙漠中的植物只在雨季生长 阴生植物可在树荫下生长 2 耐逆性 是指植物忍受逆境的作用 旱生的肉质植物通过 贮存大量水分角质层的保水作用 仙人掌 逆境对代谢的影响 1 逆境会伤害植物 严重时会导致死亡 2 破坏细胞膜结构完整性 3 影响细胞核结构和功能改变 4 光合速率下降 5 呼吸速率也发生变化代谢强度与抗逆 hardiness 能力 代谢强度越弱 抗性越强 如休眠种子 休眠芽 代谢强度越强 抗性越弱 如幼苗 一 逆境对植物的伤害 二 植物对逆境的适应 形态方面 根系发达 叶小适应干旱 扩大根部通气组织以适应水淹环境 进入休眠 生理方面 逆境条件下 植物发生各种生理变化一适应逆境条件 逆境感受 信号转导 相应部位形成信号分子 ABA CTK ET 基因表达 蛋白质合成 酶活性增强 产生胁迫相关物质 一 胁迫蛋白与抗逆性 在逆境条件下 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 诱导新蛋白质和酶的形成 这些诱导产生的蛋白统称为胁迫蛋白 1 热激蛋白 heatshockprotein HSP 在高于植物正常生长温度 10 15 刺激下诱导合成的蛋白质 3 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或系统诱导抗性有关 二 渗透调节与抗逆性渗透调节 胁迫条件下 细胞主动累积渗透调节物质 降低渗透势 提高细胞保水力 适应逆境胁迫的现象 1 渗透调节物质 1 无机离子主要是K Na Ca2 Mg2 Cl NO3 SO42 无机离子进入细胞后 主要累积在液泡中 因此无机离子主要作为液泡的渗透调节物质 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 A 脯氨酸脯氨酸在抗逆中的作用 a 作为渗透物质 保持原生质与环境的渗透平衡 防止失水b 增强蛋白质的水合作用 可溶性和减少可溶性蛋白质的沉淀 保护生物大分子结构和功能的稳定 2 有机溶质 大麦叶子成活率和叶中脯氨酸含量的关系 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 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 ABA调节气孔开度 减少蒸腾失水 抑制生长 活性氧可在正常代谢过程中产生 但数量较少 然而在逆境条件下 如在高温 低温 干旱 大气污染等条件下 植物体通过各种途径大量产生活性氧 而且在逆境条件下活性氧清除能力下降 造成活性氧积累 引起严重的危害 活性氧的产生 三 活性氧 活性氧有两类 氧自由基 自由基 freeradical 指含有不配对电子的原子 分子或离子 如 O2 超氧阴离子自由基 HO 羟自由基 HOO 氢过氧自由基 RO 脂氧自由基 ROO 脂过氧自由基 化学性质活泼的氧代谢产物 1O 单线态氧 H2O2 活性氧的伤害 1 膜脂过氧化活性氧可引起膜脂不饱和脂肪酸的链式过氧化分解 使膜脂有序排列受到破坏 膜透性加大 内含物外渗 2 对蛋白质的伤害脂性自由基使蛋白质中的硫氢基氧化为二硫链 或夺去蛋白质的H 形成蛋白质自由基 蛋白质与另一分子蛋白质结合 形成二聚体蛋白质 或由脂脂过氧化产物丙二醛将二分子蛋白质交联在一起 3 对核酸的伤害HO O2 H 与核酸中的碱基加成反应或抽提H 使其变为变为自由基或降解 3 植物体内的抗氧化防御系统 1 保护E体系A 超氧化物歧化酶 SOD 线粒体内膜呼吸链是植物体内产生超氧阴离子自由基的重要来源 抗逆性强的植物在逆境下SOD活性降低幅度小或保持相对稳定 避免或减轻了活性氧引起的伤害 B 过氧化物E POD H2O2使卡尔文循环中的酶失活 高等植物叶绿体内H2O2的清除是由具有较高活性的抗坏血酸过氧化物E Asb POD 经抗坏血酸循环分解来完成的 C 过氧化氢E CAT 主要存在于过氧化体中 负责过氧化体中H2O2的清除 综上 SOD CAT POD形成保护酶系统 活性氧的清除酶系统 超氧化物岐化酶 SOD 2O2 2H H2O2 1O2过氧化氢酶 CAT 2H2O22H2O O2过氧化物酶 POD 2AH2 H2O22H2O 维生素E 谷胱甘肽 抗坏血酸