第十一章植物的抗逆生理

第11章植物抗逆性生理学学习指南n .解释1.逆境：也被称为环境压力，对不利于植物生存和生长的各种环境因素的统称。根据分类方法，可以分为生物逆境和物理、化学逆境、或自然逆境和公害逆境等。2.植物抵抗力：植物对逆境的忍耐和抵抗力，简称抵抗力。植物抗性可以分为反作用、皇家反作用和反内省三种方法。逆性意味着植物对生育周期的调整，避免逆境的影响，在比较合适的环境下完成生活史。皇家逆性通过植物的形态结构和特定的生理变化，创造出适合逆境的生存条件，不受逆境影响或很少受逆境影响。逆性是指植物组织在受到逆境影响的情况下，通过代谢反应阻止、减少或修复逆境造成的损伤，持续正常生理活动的抵抗方式。3.逆境回避：意思是植物通过多种方式避免逆境的影响，为了逆反性和皇家逆反性，总是被称为逆境回避。由于选择了避免逆境影响，不利因素不进入组织的方法，因此组织本身通常没有相应的对策。在这种抵抗方式中，不利因素不会流入组织，通常植物不需要直接产生相应的反应。4.逆境忍耐：逆境被称为逆境忍耐，植物在逆境影响下，通过代谢反应阻止、降低或修复逆境造成的损伤，维持正常生理活动的抵抗方式。当然，如果超出可承受的范围，超出植物本身的恢复能力，损伤就会变成不可挽回的，植物会受到伤害，甚至死亡。5.威胁变化：受植物胁迫后发生的相应变化可能表现为形态、生理和生化变化两种。威胁的程度可以分为弹性威胁和塑性威胁，前者在解除胁迫后可以恢复，而后者则不然。6.渗透调节：主动增加溶质，提高小器官浓度，降低渗透性，有效增强吸收能力和持水能力，这种调节作用称为渗透调节。7.脯氨酸：植物的一种氨基酸，是很有效的细胞质渗透调节物质。几乎所有的逆境都会导致植物中脯氨酸的积累。特别是干旱强的时候。脯氨酸在抗逆性上保持原生质体和环境，防止水分流失。还可以改善蛋白质的水合作用，保持膜结构的完整性。8.甜菜碱：N-甲基氨基酸，一种化学名称为R4NX的季铵化合物。此外，作为细胞质渗透调节物质的植物的甜菜碱主要有甘氨酸甜菜碱、丙氨酸甜菜碱、脯氨酸甜菜碱等，在干旱、盐分条件下甜菜碱的积累，主要分布在细胞质中。9.逆境蛋白质：低温、高温、干旱、盐海、病原菌、化学物质、缺氧、紫外线等诱导植物形成的新蛋白质(酶)，统称为逆境因子，称为逆境蛋白质。低温诱导蛋白、热冲击蛋白、盐胁迫蛋白、致病相关蛋白、化学试剂诱导蛋白、厌氧蛋白、紫外线诱导蛋白等。10.冷休克蛋白：也称为冷反应蛋白，低温诱导蛋白，低温诱导植物的逆境的一种。其生产与植物抗寒性的增加有关。11.热冲击蛋白(HSPs):也称为热冲击蛋白，是在高温下诱导植物的一种逆境。其生成能提高植物的耐热性。12.盐逆境蛋白：盐胁迫下植物形成的逆境蛋白种类。13.渗透蛋白：由干旱和盐形成的一种逆境蛋白。这种蛋白质的生成可以提高细胞渗透潜能的作用。14.病原体相关蛋白质(PRs):也称为与疾病相关的蛋白质，指与感染病原菌后植物形成的抗病相关的逆境蛋白质。有些PRs具有抑制病原体生长的水解酶功能。15.抵抗运动：植物抵抗的遗传特性必须在特定环境因素的诱导下表达的这种诱导过程称为抵抗运动。植物在受到低温冻害之前逐渐降低温度，提高防冻能力，就称为防冻运动。16.一年：低温引起的植物伤害或死亡现象。冷害包括冷害和冻害。植物对寒冷的适应性称为耐寒。17.冷害：冰点以上的低温对植物的危害。冷解主要由低温引起生物膜的膜脂质相从液晶状态转变为凝胶状态，膜通透性变化及新陈代谢障碍引起。植物对冰点以上低温的适应性称为抗寒性。霜冻：冰点以下的低温对植物的危害。霜冻损害主要是由低温破坏细胞或细胞内结冰、生物膜及蛋白质结构引起的。植物对冰点以下低温的适应性称为防冻剂(freezing resistance)。19.过冷效果：持续、缓慢的冷却，植物的体温降到冰点以下，没有形成冰晶的现象。20.不饱和脂肪酸指数(UFAI):生物膜中不饱和脂肪酸在总脂肪酸中的相对比例可以用作衡量植物抗寒性的生理指标。UFAI高，强烈的抗寒性反映。21.巯基假说：莱维特1962年提出了植物细胞冷冻导致蛋白质损伤的假说。他表示，当组织冷冻脱水时，蛋白质分子越来越接近，接近的蛋白质分子通过-SH氧化形成-S-S-键，蛋白质分子凝集失去活性，海冰再吸收时肽链松弛，氢键中断，但-S-S-键保留，肽链的空间位置发生变化，蛋白质分子的空间构成被破坏，细胞受损22.温度补偿点：呼吸速率和光合速率相同时的温度。植物呼吸作用的最佳温度通常高于光合作用的最佳温度，当温度高于补偿点时，呼吸作用大于光合作用。也就是说，消费比合成多，时间长，植物体就会出现饥饿或死亡。23.干旱损害：土壤水分不足或大气相对湿度对植物的危害。植物抗旱的能力被称为抗旱(drought resistance)。24.大气干旱：空气过于干燥，相对湿度太低，植物的增产效果太强，根吸水不能补偿水分损失，导致植物水分损失的现象。25.土壤干旱：土壤缺乏植物吸收和使用的水，导致植物水分不足，永久枯萎的现象。26.生理干旱：土壤温度过低、土壤溶液浓度高或土壤氧气不足，妨碍根系吸收，导致植物水分不足的现象。27.水化补偿点：由于水分不足，光合作用速度减少；植物因水分不足，光合作用速度等于呼吸速率，即净光合作用速度为零时，植物叶片的水流称为水化补偿点。水合补偿点在一定程度上表示植物的抗旱性，水合补偿点越低，植物的抗旱性越强。28.水生植物(hydrophytes)是为了完成生活史而必须呆在水里的植物。29.中生代植物：适合陆生植物的惰性环境的植物。30.旱生植物：适应干燥环境的植物。涝害：植物水分过多的危险。植物对水和土壤湿度的适应性和抵抗力使其防涝。32.湿润：土壤过度湿润，水饱和，土壤水分含量超过现场最大含水量，根生长在沼泽化泥中。这种水灾叫做湿润海。33.盐海：土壤中可溶性盐过多对植物有不利影响。植物对盐的过度适应性称为耐盐性。34.盐碱土：如果氯化钠(NaCl)和硫酸钠(Na2SO4)是土壤之一，则称为盐土。以碳酸钠(Na2CO3)和碳酸氢钠(NaHCO3)为主，被称为碱土。盐土含有一定量的碱土，就称为盐碱土。35.盐生植物：盐生境中的自然植物群，这种植物在形态上经常以肉质化出现，吸收的盐份主要积累在叶肉细胞的液泡中，在细胞质中合成有机溶质，保持与液泡的渗透平衡。36.丹土植物：也称为党盐植物、胆土植物，是被盐胁迫时脆弱的植物，例如氯化钠低于0.5%时才能生长的植物，大部分农作物都是丹土植物。抗病：植物抵抗细菌入侵的能力。38.皮廷体：宿主被病原体侵入而产生的一种对病原体有毒的物质。浮游植物大部分是其他类黄酮和萜类。39.抗虫性：植物使用不同的机制来避免、干扰、限制或快速再生昆虫。植物具有的这种能力称为植物的抗虫能力。40.环境污染：特定原因(主要是人类生产和生活)向环境排放的各种有害物质(污染物质)的数量超过生态系统的自然净化能力，导致环境污染。环境污染不仅危害人类的健康和安全，还危害植物，给农林带来巨大的危害。环境污染可以分为大气污染、水污染、土壤污染等，大气污染和水污染危害面积大，容易转化为土壤污染。41.光化学烟雾：工厂、汽车等排出的一氧化氮，以及不完全烯烃和碳氢化合物，在强烈的紫外线作用下，形成氧化亚氮、氮氧化物(NO，NO2，硝酸雾)、醛(RCHO)、硝酸过氧化乙酰(PAN)等氧化性极高的物质，会危害植物。42.膜脂过氧化：植物膜的不饱和脂肪酸是指自由基诱导的过氧化，结果膜的不饱和脂肪酸含量低，膜流动性降低，膜相分离和膜通透性提高，膜的正常功能受损。43.氟化氢(HF):无色、易挥发性腐蚀性液体或易溶解水的腐蚀性气体，是HF和一般大气污染物。氟是对植物有害的一些酶的抑制剂。44.臭氧(O3):气体氧同小型的一种，紫外线辐射或散光是由二元子氧自然形成的。它是一种不稳定的、表民有强烈刺激性气味的气体，也是一种有毒的氧化剂。45.臭氧层：大气中的臭氧主要分布在距离地球15-30公里的平流层，通过吸收从太阳发射到地球的大部分紫外线，起到保护生物的作用。酸雨：指包含一定数量酸性化合物(如雨、雪、冰雹和雾)的自然降水。空气中的二氧化硫和氮氧化物等气体上升，遇到空中雨、雪、冰雹、雾等，就会形成亚硫酸、硝酸、盐酸、硫酸等化合物，使这些自然降水量酸化。酸雨对植物损伤、污染水、建筑及工业设备的：腐蚀，对人体也有害。47.交叉适应：植物经过某种逆境后可以提高对其他逆境的抵抗力，这种不良环境之间的相互适应作用称为交叉适应。(b)缩写符号1.HF氟化氢2。HSPs热冲击蛋白3。O3臭氧4。O2-超氧化物负离子自由基5.1o 2单线氧6。oh羟自由基7。pan硝酸过氧化乙酰8。亲脯氨酸9。PRS疾病相关蛋白10。ro，ROO烷基自由基11。ufai不饱和脂肪酸指数(c)本章的知识要点逆境是对植物生存和生长不利的各种环境因素的统称。植物对逆境的抵抗包括逆境回避和逆境忍耐(图11.1)。植物的阻力不仅受系统发生的遗传基因控制，还受个体发生的生理和生态因素的限制。逆境下植物的形态结构和生理特性发生了很大变化。各种压力会降低自由基含量，光合作用会减慢，呼吸的变化不正常，蛋白质、碳水化合物等物质会比合成大分解。脯氨酸、可溶性糖等通过调节细胞的渗透性，增加植物的渗透胁迫。逆境下，植物激素的相对比例会发生变化，以不同的方式提高植物的耐受性，特别是脱落酸在其中起着重要作用。生物膜通常在压力的原草作用部位，逆境下活性氧的生成和去除失去平衡，而SOD等膜保护物质通过去除活性氧等作用对膜系统起到保护作用。逆境下，原蛋白质的合成受到抑制，形成一些逆境蛋白质。逆境蛋白是基因表达的结果，其中热休克蛋白是最先发现的逆境蛋白。植物在经历一种胁迫后，往往能提高对另一种胁迫的抵抗力。这称为交叉适应，其原理有助于理解多种胁迫对植物影响的共同特征和植物抵抗力增加的本质。图11.1逆境类型的冷害包括冷害和冻害。冷解增加了植物膜的渗透性，膜相从液晶态到胶凝状态，原生质体的流动缓慢，导致代谢障碍(图11.2左)。冻害主要是冰晶的损伤，冰冻会导致细胞质过度脱水，蛋白质空间结构破坏，植物受损(图11.2右侧)。通过耐寒运动、化学调控及农业栽培措施，可以提高植物的抗寒性。图11.2冷害(左)和冻害(右)的可能机制，高温会使蛋白质变质，脂质液化，代谢紊乱，产生有毒物质，导致热损伤。干旱可分为大气干旱、土壤干旱、生理干旱。原生质体脱水是干燥损伤的核心。浸水的根本原因是液体取代气象，细胞因缺氧而受到伤害(图11.3)。图11.3干旱引起的植物危害从很多方面来说，植物通过加强代谢、过敏反应、产生抗毒物质等抵抗病虫害的侵袭。盐危害主要导致渗透压力，还伴随着营养压力和毒性物质胁迫。环境污染包括大气污染潜力、水污染和土壤污染。SO2、氟化物、光化学烟雾、酸雨、各种重金属、苯酚、氰化物等是重要的污染物。利用植物吸收、分解有毒物质的特点净化空气，保护环境，监视环境污染。与农业生产密切相关的抗逆性生理学可以利用多种农业措施提高植物的抵抗力，利用逆境下植物的生化变化特性诱导抗性育种，利用分子生物学和生物技术的方法，从根本上提高植物的抵抗力。第三，重点，困难(a)焦点1。逆境下植物形态变化和生理生化代谢变化2。低温和高温对植物的损伤以及植物的抗寒性和耐热性的机制和途径3。干旱和湿气对植物的损害及植物抗旱、防涝机制及途径5。大气污染的种类和植物损伤特性6。掌握抗逆性生理学及农业生产的关系，提高作物抵抗力的方法(2)困难1。逆境下植物的生理生化变化2。膜脂相变与抗寒性的关系3。抗寒性和抗旱机制4。活性氧的植物损伤机理四、典型案例分析例1植物的适应性称为防冻剂。a .低温B. 0度低温C. 0度以下低温d .冰点以下低温分析：植物的小器官由原生质体组成，小器官含有多种武器和有机物质，其冰温不等于0度以下，即在冰点和冰点以下低温下，植物细胞才会冻结产生结冰，因此植物对冰点以下低温的适应性称为防冻。这个问题的正确答案是。例2以下哪一项是不能正确分析的危害：A .干损害的核心是原生质体脱水b .浸水损害的根本原因是细胞缺氧c .霜损害的主要原因是冰晶损害d .盐损害的主要原因是原生质体脱水是干损害的核心，单盐毒性分析： A，b，c是正确的；细胞缺氧是淹水损害的根本原因。冰晶的受伤是冻害的主要