植物的逆境生理

1、第11章 植物的逆境生理,内容提要,植物逆境生理通论 寒害与植物的抗寒性 热害与植物的抗热性 旱害与植物的抗旱性 涝害与植物的抗涝性,第一节 植物逆境生理通论,一、概念 1.逆境：对植物生长和发育不利的各种环境因素的总称，也称胁迫。 2.逆境生理：植物在逆境下的生理反应。 3.植物适应性：植物自身对逆境的适应能力,避逆性：指植物整个生长发育过程不与逆境相遇，而是在逆境到来之前已完成其生活史，如沙漠中短命植物只在雨季生长,抗逆性：指植物对逆境的抵抗能力或耐受能力，简称抗性，包括御逆性和耐逆性,御逆性（stress avoidance）指植物具有一定的防御环境胁迫的能力，且在逆境条件下仍能保持正常

2、状态。 耐逆性（stress tolerance）是指植物处于逆境时，通过自身的生理生化变化来阻止、降低或修复由逆境造成的损伤，使其仍保持正常的生理活动,植物抗逆性强弱取决于,遗传潜力,抗逆锻炼,指植物在逆境下，逐渐形成了对逆境的适应与抵抗能力。这一过程称为抗逆锻炼,植物在经历了某种逆境后，对另一些逆境的抵抗能力也会增强，这种现象称为植物的交叉适应,大豆幼苗耐热性诱导实验,CK,40诱导后 生长在45 条件下,未进行高温诱导 直接生长在高温下,二 植物在逆境下的形态与代谢变化 （一）形态结构变化 干旱-叶片和嫩茎萎蔫，气孔开度减小甚至关闭; 淹水-叶片黄化，枯干;根系褐变，腐烂 高温-叶片变褐

3、，出现死斑，树皮开裂 病原菌侵染-叶片出现病斑 (二) 代谢变化 1.水分代谢: 吸水量 ，蒸腾量 ，但蒸腾大于吸水，植物萎蔫。 2.光合作用: 气孔关闭，叶绿体损伤，光合酶失活或变性,3.呼吸作用: 下降：冻、热、盐、涝害 先上升再下降 ：冷、旱害 明显升高：病害、伤害 4. 物质代谢: 合成酶活性下降，水解酶活性增强， 淀粉、蛋白质等降解。合成分解,三 植物对逆境的生理适应,膜脂不饱和脂肪酸越多，抗性越强； 膜蛋白损伤（巯基假说,逆境环境条件下诱导新形成的蛋白质。（逆境蛋白）如：热激蛋白、低温诱导蛋白、渗调蛋白、病原相关蛋白等,胁迫条件下，细胞主动形成渗透调节物质，提高溶质浓度，适应逆境胁

4、迫的现象,植物在遭受低温、干旱、盐渍、高温等各种胁迫时，植物体内的ABA含量都会升高，对植物具有保护作用，故ABA称为逆境激素,第二节 寒害与植物的抗寒性,寒害：温度低于最低温度产生的伤害，包括冷害和冻害。 零上低温对植物的危害称为冷害，植物对零上低温的适应能力叫做抗冷性。 零下低温对植物的危害称为冻害，植物对0以下低温的适应能力叫抗冻性,一、冷害与冷害的机理 冷害虽然没有结冰现象，但会引起喜温植物的生理障碍,两种类型,直接伤害,间接伤害,短时间内发生的伤害。不可逆 主要特征：质膜透性增大，导致细胞内含物向外渗漏-出现伤斑,缓慢降温引起的，低温胁迫可持续几天乃至几周。可逆 主要特征：代谢失调组

5、织柔软，萎蔫,例：我国冷害发生 早春，作物死苗或僵苗不发；果树会破坏花芽，结实少。 晚秋，晚稻空瘪粒；棉花霜后棉,一）冷害引起的生理生化变化 1. 细胞膜系统受损：膜透性加大 2. 根系吸收能力下降 3. 光合作用减弱：叶绿素分解大于合成；暗反应受影响 4. 呼吸代谢失调：大起大落。先期升高保护，然后降低 （升高放热保护，时间长后，原生质停止流动，无氧呼吸） 5. 物质代谢失调 （二）冷害机理 1膜相变引起膜结合酶失活 2膜损坏增加引起代谢紊乱,三） 提高植物抗冷性途径 低温锻炼（炼苗） 植物对低温的抵抗是一个适应过程，许多植物如果预先给予一定的低温处理，以后可经受更低的温度胁迫，而不受到伤害

6、。如蕃茄幼苗移出温室前，用10的低温处理12天，移栽后可抗5的低温。 化学诱导 植物生长调节剂（CTK、ABA等） 合理施肥 调节N、P、K的比例，增加P、K肥比例,二、冻害与植物抗冻性 冻害对植物的危害主要是由于组织或细胞结冰引起的伤害,胞间结冰,胞内结冰,温度缓慢下降时细胞间隙和细胞壁附近的水分结冰,温度迅速下降，除了胞间结冰外，细胞内的水分也冻结,一）植物对冻害的适应性 抗冻锻炼是植物提高抗冻性的主要途径。 冬季低温来临前，植物在生理生化方面对低温的适应性变化 ： 1. 细胞含水量下降，束缚水增加，自由水下降； 2. 积累同化物质，可溶性糖含量增加； 3. 激素变化，ABA增加，IAA、

7、GA等减少； 4. 保护物质增多：不饱和脂肪酸、可溶性糖、可溶性蛋白质 5. 呼吸减弱； 6. 生长停止，进入休眠。 ？路灯下的植株抗寒性差,二） 提高植物抗冻性途径 抗冻锻炼 化学控制 农业措施 合理水肥管理； 薄膜苗床， 地膜覆盖； 冬灌熏烟 ，盖草等,第三节 热害与植物抗热性,由高温引起植物伤害的现象称为热害。 植物对高温胁迫的适应则称为抗热性。 一. 高温对植物的伤害 伤害症状：树干干燥、裂开；叶片出现死斑等。 直接伤害（蛋白质变性，膜脂液化） 间接危害 ( 代谢性饥饿、有毒物质积累、蛋白质破坏） 二. 提高植物抗热性的途径 1）高温锻炼 2）改善栽培措施 3）化学制剂处理,第四节 旱

8、害与植物的抗旱性,旱害及其类型 1. 旱害指土壤水份缺乏或大气相对湿度过低对植物造成的危害。植物对干旱的适应与抵抗能力称为抗旱性。 2,干旱类型,大气干旱：大气相对湿度过低； 蒸腾失水过多,土壤干旱：土壤中缺少可利用水 根系吸水不足,生理干旱：土壤水分不缺少，因土壤低温，土壤溶液浓度过高或积累有毒物质，而难以吸收土壤中的水分,二. 旱害的机理 1.机械损伤假说 2.SH基假说 3.膜伤害假说 4.自由基假说,三、植物对干旱的适应方式,植物抗旱类型,避旱型,御旱型,耐旱型,整个生长发育过程不与干旱逆境相遇，逃避干旱的危害的植物类型。如沙漠中的短命植物,有一系列防止水分散失的结构和代谢功能，或具有

9、发大的根系来维持正常的吸水的植物类型。如景天科植物仙人掌等,具有细胞体积小、渗透势低和束缚水含量高等特点，可忍耐干旱逆境。主要表现在对细胞渗透势的调节能力上,抗旱植物的一般特征 1）形态特征 根系发达、根冠比大；叶片气孔多而小，茸毛多，角质化程度高或脂质层厚等。 2）生理特征 保水能力强； 原生质具较高的亲水性、黏弹性； 合成反应仍占优势； 干旱时根系迅速合成ABA并运输到叶片使气孔关闭，复水后ABA迅速恢复到正常水平,四.提高植物抗旱性的途径 选育抗旱品种是提高作物抗旱性最根本的途径，此外，也可以通过以下措施来提高植物的抗旱性。 1.抗旱锻炼：例如种子吸涨，风干反复三次后播种。蹲苗，搁苗，饿苗，双芽法等。 2.合理施肥：合理施用磷、钾和钙，适当控制氮肥,3.施用生长延缓剂及抗蒸腾剂：例如施用外源ABA、高岭土和脂肪醇等可促进气孔关闭，减少蒸腾。 4.节水、集水发展旱作农业：收集保存雨水备用；采用不同根区交替灌水；以肥调水，提高水分利用效率；采用地膜覆盖保墒；掌握作物需水规律，合理用水,第五节 涝害与植物抗涝性,水分过多对植物的危害称为涝害。植物对积水或土壤中过湿的适