逆境生理植物生理学学习指导

1、1 .逆境(environmental st ress):又称胁迫(st ress),系指对植物生存和生长不利的各种环境因素的总称，如低温、高温、干旱、涝害、病虫害、有毒气体等。2 .抗逆性(st ress resistance ):植物对逆境的抵抗和忍耐能力，简称为抗性。抗性是植物对环境的一种适应性反应，是在长期进化过程中形成的。3 .抗性锻炼(hardiness hardening ):在生活周期中 植物的抗逆遗传特性需要特定环境因 子的诱导才能表现出来，这种诱导过程称为抗性锻炼，例如抗寒锻炼、抗旱锻炼。4 .抗寒锻炼(cold resistance hardening ):植物在冬季来临

2、之前，随着气温的降低，体内发生了一系列适应低温的生理生化变化，抗寒能力逐渐增强，这种抗寒能力逐渐提高的过程称为抗 寒锻炼。5 .抗旱锻炼(drought resistance hardening ):在种子萌发期或幼苗期进行适度的干旱处理,使植物的生理代谢发生相应的变化 ，从而增强对干旱的抵抗能力 ，这个过程称为抗旱锻炼。6 .交叉适应(cross adaptation):植物经历了某种逆境后，能提高对另一些逆境的抵抗能力 这种对不同逆境间的相互适应作用，称为交叉适应。7 .避逆性(stress avoidance):植物通过设置物理屏障或某些特殊的代谢反应和生长发育变化,从而避免或减小逆境对

3、植物组织施加的影响，使其仍保持较正常的生理活动，这种抵抗称为避逆性。8 .耐逆性(st ress tolerance):又称逆境忍耐。植物组织虽然经受逆境的影响，但可通过代谢反应阻止、降低或者修复由逆境造成的损伤，从而保持其生存能力，这种抵抗称为耐逆性。9 .逆境逃避(st ress escape):指植物通过生育期白调整避开逆境，例如沙漠中的一些植物在雨季里快速生长，完成生活史，自身并不经历逆境。10 .渗透调节(osmotic adjustment ):植物细胞通过主动增加溶质，降低渗透势，增强吸水和保水能力，以维持正常细胞膨压的作用。11 .寒害(cold injury):低温导致植物受

4、伤或死亡的现象。12 .冻害(freezing injury):温度下降到零度以下 植物体内发生冰冻，因而受伤甚至死亡，这 种现象称为冻害。13 .冷害(chilling injury): 零度以上低温，虽无结冰现象，但能引起喜温植 物的生理障碍，使植物受伤甚至死亡，这种现象叫冷害。14 .涝害(flood injury) :土壤水分过多而对植物产生的伤害。15 .植保素(phytoalexin):是寄主被病原菌侵入后产生的一类对病菌有毒的物质。16 .抗病性(disease resistance ):植物对病原微生物侵染的抵抗能力。17 .活性氧(active oxygen ):是性质活泼、

5、氧化能力很弓II的含氧物质的总称，包括含氧的自由基、过氧化氢、单线态分子氧等。18 .生物自由基(biological free radical):泛指生物体自身代谢产生的带有未配对电子的基团或分子，包括含氧自由基和非含氧自由基。它们的化学性质极其活泼，不稳定。19 .逆境蛋白(stress proteins):由逆境因素如干旱、水涝、高温、低温、病虫害、有毒气体和紫外线等诱导植物体内形成的新蛋白质(酶)。20 .大气干旱(atmosphere drought ):空 气极度干 燥，相对湿度 极低，根系吸水赶不上蒸腾失水，因而发生水分亏缺现象。21 . 土壤干旱(soil drough t )

6、:因土壤中缺少可利用的水，导致植物体内水分亏缺，发生永久萎鬻的现象。22 .干旱(drough t )与生理干旱(physiological drough t ):水分过度亏缺的现象称为干旱。由于土壤中盐分过多，引起土壤水势降低植物根系吸收水分困难，甚至发生体内水分外渗 的受旱现象，叫生理干旱。寒害也能引起植物产生生理干旱现象。六、简答题1 .膜脂组成与植物的抗冷性有何关系 ？1 . 一般生物膜脂呈液晶态，当温度下降到一定程度时 ，膜脂由液晶态变为凝胶态 ，从而导致原 生质停止流动，透性加大。膜脂碳链越长 ，固化温度越高。碳链长度相同时，不饱和键数越多，固化温度越低，即不饱和脂肪酸越多植物的抗

7、冷性就越强。2 .在逆境中 植物体内累积脯氨酸有什么作用 ？2 .脯氨酸在逆境中的作用有两点 ：作为渗透调节物质。适合于用来保持原生质与环境的渗 透平衡，防止水分散失。保持膜结构的完整性。因为脯氨酸与蛋白质相互作用，能增加蛋白质的可溶性和减少可溶性蛋白的沉淀，增强蛋白质和蛋白质间的水合作用。3 .外施ABA提高植物抗逆性的原因是什么 ？3 .其原因有四点：可能减少膜的伤害；减少自由基对膜的破坏：改变体内代谢：减少水 分丧失，提高抗旱、抗冷、抗寒和抗盐的能力。4 .零上低温对植物组织的伤害大致分为几个步骤？5 .其伤害分两个步骤。第一步 ，是膜相的改变。在低温时膜从液晶态转变为凝胶态，膜收缩,出

8、现裂缝或通道，使膜的透性增加。第二步，是由于膜损伤而引起代谢紊乱 ，导致死亡。结合在 膜上的酶系统受到破坏；同时结合在膜上的酶系统与膜外游离酶系统之间丧失固有的平衡，导 致代谢紊乱。6 .写出植物体内能消除自由基的抗氧化物质与抗氧化酶类。5 .抗氧化物质有：锌、硒、硫氢基化合物（如谷胱甘肽、半胱氨酸等 卜Cy tf、PC、类胡萝卜 素、维生素A、维生素C、维生素E、辅酶A、辅酶Q、甘露醇、山梨醇等。抗氧化酶类有 ： 超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶、谷胱甘肽过氧化物酶、谷胱甘肽还原酶等。6 .在冷害过程中，植物体内发生了哪些生理生化变化？6 .原生质流动减慢或停止。对冷害敏感的植物如番茄

9、、西瓜等在10c下1分钟，原生质流动很缓慢或完全停止。水分平衡失调。秧苗受到冷害后，吸水跟不上蒸腾，叶尖、叶片会萎鬻、干枯。光合速率减弱。低温影响叶绿素合成和与光合作用有关酶的活性，加上阴雨，光照不足，光合作用产物形成少，导致减产。呼吸速率大起大落。冷害初期呼吸速度加快，随着低温加剧或时间延长，至病症出现时，呼吸更强，以后迅速下降。7 .提高作物抗旱性的途径是什么 ？7 .根据作物抗旱特征（根系发达，根冠比大等），可以选择不同的抗旱性的作物品种 ，或作为 抗旱育种的亲本，加速抗旱育种。提高作物抗旱性的生理措施。例如，抗旱锻炼，蹲苗,合理施 用磷肥、钾肥均能提高作物抗旱性。氮肥过多、过少 ，抗旱

10、性差，所以要适量；硼在抗旱中的作 用与钾类似。施用生长延缓剂 ，如矮壮素等。8 . SO2危害植物的原因是什么 ？ 8 . SO2通过气孔进入叶内，溶化浸润于细胞壁的水分中，成为重亚硫酸离子（HSO-3）和亚硫H+降低细胞的pH值，干扰酸离子（SO2 -3）,并产生氢离子。这三种离子会伤害植物细胞。代谢过程，SO2 -3和HSO-3直接破坏蛋白质的结构，使酶失活。间接影响是因产生更多的自 由基（如O-.2、OH等），伤害细胞，比直接影响更大。9 .作物适应干旱的形态和生理特征有哪些？10 .形态特征：根系发达而深扎，根冠比大，叶片细胞小，叶脉致密，单位面积气孔数目多。生理特 征:细胞液的渗透势

11、低，在缺水情况下气孔关闭较晚，光合作用不立即停止，酶的合成活动仍占 优势。11 .植物在环境保护中有什么作用 ？10 .植物通过光合作用不断从空气中吸收二氧化碳，释放氧气，可以维持大气中二氧化碳和氧的平衡。植物可以吸收环境中的污染物，并加以分解。如垂柳吸收 SO2和氟化物的能力都较强。植物吸收污染物后，有的分解成营养物质，有的形成络合物，从而降低了毒性。植物 叶片表面的绒毛、皱纹及分泌物等可以阻挡、吸附或粘着粉尘。植物对某些污染物的高度敏感性，可以用做环境监测或生物报警，如唐昌蒲对氟化氢非常敏感，可以监测大气中氟化氢 的浓度变化。七、论述题1 . O3对植物的伤害主要表现在哪些方面？1 .植物

12、受O3伤害的症状一般出现在成熟的叶片上，它对植物的伤害主要表现在 ：破坏质 膜。O3能氧化质膜的组成成分，如蛋白质和不饱和脂肪酸等 ，破坏质膜选择透性，使细胞内含 物外渗。破坏细胞正常的氧化还 原过程。由 于O3氧化SH基为一SS一键，破坏了以SH基为活性基的酶（如多种脱氢酶）的活性，从而导致细胞内正常的氧化还原过程受扰 ，影响 各种代谢过程。 O3破坏叶绿素及其合成，使光合速率降低。改变呼吸途径。 O3不仅降 低氧化磷酸化水平，同时还抑制糖酵解，促进戊糖磷酸途径。2 .逆境对植物代谢有何影响 ？2 .逆境导致水分胁迫，细胞脱水，膜系统受害，透性加大。光合速率下降，同化产物减少；缺 水引起气孔

13、关闭，叶绿体受损伤，RuBPC等失活或变性。冰冻、高温、淹水时，呼吸速率逐渐下降；冷害、干旱胁迫时，呼吸先升后降；感病时呼吸显著升高。逆境导致糖类和蛋白质转 变成的可溶性含氮化合物增加，这与合成酶作用减弱、水解酶活性增强有关。组织内脱落酸含量迅速升高。3 .病害对植物生理生化有何影响 ？作物抗病的生理基础如何 ？3 .病害对植物生理生化的影响如下 ：水分平衡失调。许多植物感病后发生萎鬻或猝倒。呼吸作用加强。染病组织一般比健康组织的呼吸速率可增加许多倍，且氧化磷酸化解偶联，大，叶部分能量以热能形式释放出去 ，所以染病组织的温度大大升高。光合作用下降。染病后IAA、绿体被破坏，叶绿素含量减少，光合

14、速率显著下降。生长改变。有些植物染病后由于GA增加，引起植物徒长，偏上生长，形成肿瘤等。作物抗病的生理基础是：加强氧化酶（抗坏血 酸氧化酶、过氧化物酶）的活性，可以分解毒素，促进伤口愈合，抑制病菌水解酶活性。植物 染病后产生过敏性组织坏死 ，使有些只能寄生于活细胞的病原菌死亡。产生抑制物质。如 马铃薯植株产生绿原酸，可以防止黑疤病菌的感染；亚麻的根分泌一种含氧化物的物质，抑制微生物的呼吸。作物还具有免疫反应，即在病菌侵入时，体内产生某种对病原菌有毒的化合物（多为酚类化合物），防止病菌侵染。此外，作物体内还含有一些化学物质 ，如生物碱、单宁、 苦杏仁甘等，对侵入的病菌有毒杀作用或防御反应，能减轻

15、病害。4 .什么叫植物的交叉适应 ？它具有什么特点？5 .植物和动物一样，在经历了某种逆境之后能提高植物对另一些逆境的抵抗能力，这种对于不良环境之间的相互适应作用 ，称为交叉适应。其特点如下：在干旱、盐渍等多种逆境条件 下，植物体内的脱落酸、乙烯等卞物激素含量都有增加，从而可以提高植物对多种逆境的抵抗能力。植物在遭受多种逆境胁迫下，同时会有多种保护酶参与作用，如超氧化物歧化酶（SOD ）、过氧化物酶（POD ）、过氧化氢酶（CAT ）、抗坏血酸过氧化物酶、谷胱甘肽还原酶 等。植物在一种逆境下可以产生多种逆境蛋白，而在多种逆境下则又可以产生类似的逆境蛋白，如在高温、干旱、盐渍等胁迫下都能诱导热激

16、蛋白的合成。在多种逆境条件下植物都会积累脯氨酸、甜菜碱等渗透调节物质，通过渗透调节作用来提高自身对逆境的抵抗力。干旱、盐处理可提高水稻的抗冷性，就是植物发生交叉适应反应的例证。6 .环境污染中的“五毒”是什么 ？它们是如何危害植物的？5 .通常讲环境污染中的“五毒”是指酚、鼠、汞、铭、神。其中，酚会损害细胞质膜，破坏膜的选择透性，影响植物对水分、矿质元素的吸收和代谢，导致根腐烂、叶片发黄，生长受阻。鼠化物会抑制细胞色素氧化酶、抗坏血酸氧化酶的活性，呼吸作用受阻，植株生长不良，分篥少,植株矮小，甚至停止生长。铭会导致水稻叶鞘出现褐斑，叶片失绿枯黄，根系发育不良植株矮小。汞会破坏叶绿素，叶子发黄，光合速率明显下降 植株矮小，根系不发达，分篥受抑制。神可 使叶片变为绿褐色，叶柄基部出现褐色斑点，根系发黑 植株枯萎。其伤害的机理可能与蛋白质 变性有关。6 .渗透调节物质有哪些？渗透调节的主要生理功能是什么 ？6 .植物渗透调节物质可分为两大类。一类是由外界引入细胞中的无机离子，包括钾、钠、钙、镁、氯等；二类是在细胞内合成的有机溶质 ，主要是蔗糖、山梨醇、脯氨酸、甜菜碱等。其主 要的生理功能包括：维持细胞膨压稳定，有利于其它生理生化过程的进行。维持气孔开放以保证光合作用较正常的进行。7 .植物在逆境下可以合成哪些逆境蛋白？它们有什么生理功能？8 .植物在逆境条件下合成