第11章-植物的逆境生理

1、 植物逆境生理通论植物逆境生理通论 寒害与植物的寒害与植物的抗寒性抗寒性 热害与植物的抗热性热害与植物的抗热性 旱害与植物的旱害与植物的抗旱性抗旱性 涝害与植物的抗涝性涝害与植物的抗涝性 1.逆境逆境：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.逆境生理逆境生理：植物在逆境下的生理反应。 3.植物适应性植物适应性：植物自身对逆境的适应能力。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。 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。 （stress avoidance）指植物具有一定的防御环指植物具有一定的防

2、御环境胁迫的能力，且在逆境境胁迫的能力，且在逆境条件下仍能保持正常状态。条件下仍能保持正常状态。（stress tolerance）是指植物处于逆境时，通是指植物处于逆境时，通过自身的生理生化变化来过自身的生理生化变化来阻止、降低或修复由逆境阻止、降低或修复由逆境造成的损伤，使其仍保持造成的损伤，使其仍保持正常的生理活动。正常的生理活动。植物抗逆性强弱取决于植物抗逆性强弱取决于遗传潜力遗传潜力抗逆锻炼抗逆锻炼指植物在逆境下，逐渐形成了对逆境的适指植物在逆境下，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。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

3、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，这种现象称为力也会增强，这种现象称为。CK40诱导后诱导后 生长在生长在45 条件下条件下未进行高温诱导未进行高温诱导 直接生长在高温下直接生长在高温下 干旱干旱-叶片和嫩茎萎蔫，气孔开度减小甚至关闭叶片和嫩茎萎蔫，气孔开度减小甚至关闭; 淹水淹水-叶片黄化，枯干叶片黄化，枯干;根系褐变，腐烂根系褐变，腐烂 高温高温-叶片变褐，出现死斑，树皮开裂叶片变褐，出现死斑，树皮开裂 病原菌侵染病原菌侵染-叶片出现病斑叶片出现病斑 1.水分代谢水分代谢: 吸水量 ，蒸腾量 ，但蒸腾大于吸水，植物萎蔫。2.光合作用光合作用: 气孔关闭，叶绿体损伤，光

4、合酶失活或变性。3.呼吸作用呼吸作用: 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。 膜脂不饱和脂肪酸越多，抗性越强；膜脂不饱和脂肪酸越多，抗性越强；膜蛋白损伤（巯基假说）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、白）如：热激蛋白、低温诱导蛋白、渗调蛋白、病原相关蛋白等。病原相关蛋白等。胁迫条件下，细胞主胁迫条件下，细胞主动形成渗透调节物质，动形成渗透调节物质，提高溶质浓度，适应提高溶质

5、浓度，适应逆境胁迫的现象。逆境胁迫的现象。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：温度低于最低温度产生的伤害，包：温度低于最低温度产生的伤害，包括冷害和冻害。括冷害和冻害。 零上低温零上低温对植物的危害称为对植物的危害称为，植物对，植物对零上低温的适应能力叫做抗冷性。零上低温的适应能力叫做抗冷性。 零下低温零下低温对植物的危害称为对植物的危害称为，植物对植物对00以下低温的适应能力叫抗冻性。以下低温的适应能力叫抗冻性。 冷害虽然没有结冰现象，但会引起喜温植物冷害虽然没有结冰现象，但会引起喜温植物的生理障碍。的生理障碍

6、。两种类型两种类型直接伤害直接伤害间接伤害间接伤害短时间短时间内发生的伤害。不可逆内发生的伤害。不可逆主要特征：主要特征：质膜透性增大质膜透性增大，导致细胞内，导致细胞内含物向外渗漏含物向外渗漏-出现伤斑。出现伤斑。缓慢降温引起的，低温胁迫可持续几天缓慢降温引起的，低温胁迫可持续几天乃至几周。可逆乃至几周。可逆主要特征：主要特征：代谢失调代谢失调组织柔软，萎蔫组织柔软，萎蔫。例：我国冷害发生例：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。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。晚秋，晚稻空瘪粒；棉花霜后棉。（一）冷害引起的生理生化变

7、化（一）冷害引起的生理生化变化 1. 细胞膜系统受损：细胞膜系统受损：膜透性加大膜透性加大 2. 根系吸收能力下降根系吸收能力下降 3. 光合作用减弱：光合作用减弱：叶绿素分解大于合成；暗反应受影响叶绿素分解大于合成；暗反应受影响 4. 呼吸代谢失调：呼吸代谢失调：大起大落。先期升高保护，然后降低大起大落。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）（升高放热保护，时间长后，原生质停止流动，无氧呼吸） 5. 物质代谢失调物质代谢失调（二）冷害机理（二）冷害机理 1膜相变引起膜结合酶失活膜相变引起膜结合酶失活 2膜损坏增加引起代谢紊乱膜损坏增加引起代谢紊乱（三）（

8、三） 提高植物抗冷性途径提高植物抗冷性途径 低温锻炼低温锻炼（炼苗）（炼苗） 植物对低温的抵抗是一个适应过程，许多植物如果预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，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。如蕃茄幼苗移出温室前，用而不受到伤害。如蕃茄幼苗移出温室前，用10的低温的低温处理处理12天，移栽后可抗天，移栽后可抗5的低温。的低温。 化学诱导化学诱导 植物生长调节剂（植物生长调节剂（CTK、ABA等）等） 合理施肥合理施肥 调节调节N、P、K的比例，增加的比例，增加P、K肥比例肥比例 冻害对植物的危害主要是由于组

9、织或细胞结冰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。引起的伤害。胞间结冰胞间结冰胞内结冰胞内结冰温度缓慢下降时细温度缓慢下降时细胞间隙和细胞壁附胞间隙和细胞壁附近的水分结冰。近的水分结冰。温度迅速下降，除温度迅速下降，除了胞间结冰外，细了胞间结冰外，细胞内的水分也冻结胞内的水分也冻结。（一）植物对冻害的适应性（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、GA等减少；4. 保护物质增多：不饱

10、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）（二） 提高植物抗冻性途径提高植物抗冻性途径 抗冻锻炼抗冻锻炼 化学控制化学控制 农业措施农业措施 合理水肥管理； 薄膜苗床， 地膜覆盖； 冬灌熏烟 ，盖草等。由高温引起植物伤害的现象称为由高温引起植物伤害的现象称为 植物对高温胁迫的适应则称为植物对高温胁迫的适应则称为高温对植物的伤害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。伤害症状：树干干燥、裂开；叶片出现死斑等。 直接伤害直接伤害（蛋白质变性，膜脂液化） 间接危害间接危害 ( 代谢性饥饿、有毒物质积累、蛋白质破坏）二二

11、. 提高植物抗热性的途径提高植物抗热性的途径 1）高温锻炼）高温锻炼 2）改善栽培措施）改善栽培措施 3）化学制剂处理）化学制剂处理 1. 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。2 .大气干旱大气干旱：大气相对湿度过低；：大气相对湿度过低； 蒸腾失水过多蒸腾失水过多土壤干旱土壤干旱：土壤中缺少可利用水土壤中缺少可利用水 根系吸水不足根系吸水不足生理干旱生理干旱：土壤水分不缺少，因土壤低温，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吸收土壤中的水分。1.机械损伤假说机械损伤假

12、说 2.SH基假说基假说 3.膜伤害假说膜伤害假说 4.自由基假说自由基假说三、植物对干旱的适应方式三、植物对干旱的适应方式植植物物抗抗旱旱类类型型整个生长发育过程不与干旱逆境相遇，逃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。如避干旱的危害的植物类型。如沙漠中的短沙漠中的短命植物命植物。有一系列防止水分散失的结构和代谢功能，有一系列防止水分散失的结构和代谢功能，或具有发大的根系来维持正常的吸水的植物或具有发大的根系来维持正常的吸水的植物类型。如类型。如景天科植物仙人掌等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具有细胞体积小、渗透势低和束缚水含量高等特点，可忍耐

13、干旱逆境。主要表现在高等特点，可忍耐干旱逆境。主要表现在对对细胞渗透势的调节能力细胞渗透势的调节能力上。上。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。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。选育抗旱品种选育抗旱品种是提高作物抗旱性最根本的途径，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。此外，也可以通过以下措施来提高植物的抗旱性。例如种子吸涨，风干反复三次后例如种子吸涨，风干反复三次后播种。蹲苗，搁苗，饿苗，双芽法等。播种。蹲苗，搁苗，饿苗，双芽法等。合理施用磷、钾和钙，适当控制合理施用磷、钾和钙，适当控制氮肥氮肥。例如施用例如施用外源外源ABA、高岭土和脂肪醇等可促进气孔、高岭土和脂肪醇等可促进气孔关闭，减少蒸腾。关闭，减少蒸腾。收集保存雨收集保存雨水备用；采用不同根区交替灌水；以肥调水备用；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。墒；掌握作物需水规律，