植物生理学—植物的抗逆性

1、L/O/G/O 植物在低温条件下的生理生化反应及其适植物在低温条件下的生理生化反应及其适应低温的生理机制应低温的生理机制 植物在低温条件下植物在低温条件下苗木生理生态课程作业苗木生理生态课程作业学号：学号：31304403130440姓名：李勇姓名：李勇低温胁迫低温胁迫 在植物生长发育过程中，温度作为一个重要的环境因子对于植物的生长发育起着至关重要的作用。许多植物都面临着寒害的问题，植物在低温条件下会遭到不同程度的伤害，严重时甚至会导致植株死亡。低温胁迫会大大降低农作物的产量和品质。因此，提高植物的抗寒性对农业具有十分重要的意义。1.低温胁迫的类型低温胁迫的类型低温胁迫冷害霜害冻害1.1冷害冷

2、害chilling injury 指 0以上的低温影响植物正常生长发育的现象。热带、亚热带植物易受害。在中国,冷害经常发生于早春和晚秋,表现在苗期与籽粒或果实成熟期。1.2霜害霜害frost injury 气温或地表温度下降到0 ,空气中过饱和的水汽凝结成白色的冰晶,称为霜。由于霜的出现而使植物受害称为霜害。 温度下降到0 或0 以下时，如果空气干燥，在降温过程中水汽仍达不到饱和，就不会形成霜，但这时的低温仍能使植物受害。这种无霜仍能使植物受害的天气被称为黑霜（black frost）。 霜害的实际是低温冻害1.3冻害冻害freezing injury 指气温下降到冰点以下使植物体内结冰而受害

3、的现象。常发生的有越冬作物冻害、果树冻害和经济林木冻害等。冻害对农业威胁很大，如美国的柑橘生产、中国的冬小麦和柑橘等生产常因冻害而遭受巨大损失。2 低温胁迫下植物生理生化反应低温胁迫下植物生理生化反应 2.1 低温胁迫对植物膜系统的影响 2.2 低温胁迫对植物光合作用的影响 2.3 低温胁迫对酶活性的影响 2.4 低温胁迫对植物细胞中渗透调节物质的 影响 2.1 低温胁迫对植物膜系统的影响低温胁迫对植物膜系统的影响 植物在低温驯化过程中有许多生理生化变化,其中最明显的是膜脂相的改变。低温对膜脂的直接影响是改变膜脂成分的含量及其脂肪酸组成,特别是脂肪酸组分的变化与膜的流动性和稳定性关系密切。 当

4、植物受到低温胁迫时主要是通过提高不饱和脂肪酸的含量和比例来提高抗寒性。低温对膜脂及其脂肪酸的影响也与胁迫温度、时间及光强等因素有关。对于外界温度的变化,生物膜本身能够对膜脂的不饱和度进行调整,以改善低温下膜的流动性。2.2 低温胁迫对植物光合作用的影响低温胁迫对植物光合作用的影响 低温对光合作用最明显的影响是引起光合速率的下降,植物体内活性氧代谢失调引发的生物膜结构和叶绿体结构的破坏是导致光合作用下降的主要原因。 低温对光合作用影响有两个方面：第一，低温直接影响叶绿素的合成、光合器官的结构和活性；第二，低温影响植物体内的其它生理过程，从而间接地影响光合作用，如低温引起水分胁迫，气孔对CO2扩散

5、阻力的增加，光合产物运输受阻等，从而导致光合产物在叶片的积累。2.3 低温胁迫对酶活性的影响低温胁迫对酶活性的影响 低温下由于植物对O2的利用能力降低,多余的O2在代谢过程中被转化成对植物有毒害作用的活性氧(Active oxygen species,AOS)。过剩的O对需氧生物有潜在毒性,必须通过植物抗氧化系统及时清除。 当植物处于低温等逆境时,过氧化氢清除系统首先受损,有害的活性氧增多。同时过氧化氢累积,可以使SOD失活,严重损坏活性氧清除体系,因此,过氧化氢的清除是对细胞的一种解毒作用。2.4低温胁迫对植物细胞中渗透调节物质的影响低温胁迫对植物细胞中渗透调节物质的影响 植物受到非生物胁迫

6、时,植物体常通过自身的防御网络来调控相关的代谢途径,产生渗透调节物质以降低或消除胁迫的伤害。如脯氨酸，甜菜碱，其他渗透物质，包括蔗糖、葡萄糖、果糖、半乳糖等，在低温逆境下植物体内常常积累大量的可溶性糖。3 植物适应低温的生理机制植物适应低温的生理机制 3.1 植物抗低温基因及抗低温蛋白 3.2 细胞骨架在植物抗低温中的作用 3.3 糖代谢3.1植物抗低温基因及抗低温蛋白植物抗低温基因及抗低温蛋白 低温锻炼和植物激素处理均能提高植物对低温的抗性并诱导产生冷反应基因，如拟南芥对冷反应的基因主要COR基因。有四个基因家族，且每个家族由2个以串连连锁的墓因组成。这些冷反应基因编码的多肤产物均具有亲水特

7、性、简单的氨基酸组成(即仅由几种氮基酸组成)和重复的氨墓酸序列,且在水相缓冲液中呈可溶状。3.2 细胞骨架在植物抗低温中的作用细胞骨架在植物抗低温中的作用 大量研究表明细胞骨架不仅在维持细胞形态,保持细胞内部结构的有序性中起重要作用,而且与细胞运动、能量转换、信息传递、细胞分裂、基因表达、细胞分化等生命活动密切相关。 由于植物激素在提高植物抗低温和提高微管抗冷稳定性方面具有重要的作用,而且植物激素是植物抗低温基因表达的启动因子之一,因而我们推测激素处理诱导产生了新的冷反应基因,其中有些基因产物可能具有稳定微管结构的作用,即GA诱导的mRNA合成过程可能参与微管的动态变化过程。3.3糖代谢糖代谢

8、 经低温处理的拟南芥, 其 - 酮戊二酸、延胡索酸、苹果酸和柠檬酸等三羧酸循环中的代谢物中间产物含量增加, 于是植物御寒能力增强。众所周知, 三羧酸循环中的众多中间产物均参与蛋白质和核酸等胞内的代谢过程。4 提高植物抗寒性的措施提高植物抗寒性的措施 4.1 抗寒锻炼 4.2 Ca和CaM4.1 抗寒锻炼抗寒锻炼 化学控制：此法主要通过喷施一些化学药物（如ABA）来控制生长和提高抗寒能力。 综合措施:(1)及时播种、培土、控肥、通气，促进幼苗健壮，防止徒长，增强素质，提高抗冻能力。(2)寒流霜冻来临前进行冬灌、熏烟、盖草，以抵御寒流袭击。(3)合理施肥，提高钾肥比例。(4)早春育苗，采取保护性措施，如采用薄膜苗床或地膜覆盖及塑料大棚栽培对防止冻害都有很好效果。4.2 Ca和和CaM 钙有防止膜损伤和渗漏,稳定膜结构和维持膜的完整性的作用。近年来有关钙与植物抗逆性的研究越来越受重视,并已建立了较为完整的植物细胞内钙信使系统的概念,即构成刺激-信使-反应偶联的体系。 CaM拮抗剂可以降低Ca2+提高原生质体抗寒性的作用,因此可以认为钙信使系统通过调节能提高原生质膜稳定性和原生质体活力的代谢过程,起到提高原生质体抗寒力的作用。研究展望研究展望 膜脂的组