10逆境生理ppt课件

1、第十三章 植物的抗性生理,第十章 植物的抗性生理,1,学习和研究逆境生理的重要性 1、探讨逆境下植物存活或死亡的原因 、采取适当措施提高植物抗逆能力,2,2010春 冷空气影响烟台,3,4,08年南方受冻害的油菜,5,2010.6.1 广西暴雨,6,7,8,2009年 广东干旱,9,河北网6月1日电 ，高邑县出现黄顶菊；5月9日，石家庄市区今年首次发现黄顶菊；截至5月11日，黄顶菊又在辛集市、元氏县出现不光石家庄，全省的黄顶菊发生面积在不断扩大。日益发展的疫情无疑给黄顶菊防控增添了紧张气氛。近日，河北省紧急打响了黄顶菊“围剿战”。,草害,10,11,12,2012早春北纬40区域极端低温,日本

2、全国各地区近期普降大到暴雪，部分地区积雪甚至会超过5米。截至2月1日，雪灾已造成至少50人丧生，超过700人受伤。,13,地球哀鸣威胁人类全球十大环境问题,（一）全球气候变暖,极地冰川融化，海平面每10年将升高6厘米,14,（二）臭氧层的耗损与破坏,15,（三）生物多样性减少,估计约有5000种植物在近年内已处于濒危状态，这些约占中国高等植物总数的20%,16,（四）酸雨蔓延,酸雨导致土壤酸化，破坏土壤的营养，使土壤贫脊化，危害植物的生长，造成作物减产，危害森林的生长 。,17,（五）森林锐减,在今天的地球上，我们的绿色屏障森林正以平均每年4000平方公里的速度消失。,18,（六）土地沙化,全

3、球陆地面积占60%，其中沙漠和沙漠化面积29%.每年有600万公顷的土地变成沙漠。,19,（七）大气污染,20,（八）水污染,21,（九）海洋污染,（十）危险性废物越境转移,22,不利环境条件对作物产量的影响,作 物 最高产量 平均产量,不同逆境引起的损失量 生物逆境 非生物逆境 病害 虫害 草害 干旱 盐渍 其它,单位：Kg/公顷,玉 米 19300 4800 850 691 511 7720 2123 3280 小 麦 14500 2580 436 134 256 6002 1500 2400 大 豆 7390 1610 369 167 230 2870 740 1250 百分比 21.6

4、 4.1 2.6 2.6 40.8 11.4 16.9 (与最高产量相比),23,第一节 逆境生理通论 第二节 寒害生理与植物抗寒性 第三节 热害生理与植物抗热性（自学） 第四节 旱害生理与植物抗旱性 第五节 涝害生理与植物抗涝性（自学） 第六节 盐害生理与植物抗盐性 第七节 病害生理与植物抗病性（自学） 第八节 虫害生理与植物抗虫性（自学） 第九节 环境污染伤害生理与植物抗性（自学）,本章主要内容,24,辐射、干旱、高温、低温、盐害、农药、洪涝等。,逆境（胁迫）：对植物生长和生存不利的各种环境因素的总称。,生物胁迫：,非生物胁迫：,病害、虫害、杂草等。,第一节 逆境生理通论,一、逆境的定义及

5、种类 ,逆境生理（抗性生理）：指不良环境对植物生命活动的影响以及植物对不良环境的抗御能力。,25,逆境种类,生物因素(感染与竞争),病害,虫害,杂草,理化因素,其它物理胁迫,辐射,化学,温度,水分,雪、雹、冰等,风、雷、电、磁等,离子辐射(、射线),可见光照射(过强或过弱),红外、紫外光,杀虫剂、除草剂、化肥,盐碱,气体污染等,低温,冷害,冻害,高温热害,淹涝灾害,土壤、大气及生理干旱,26,1.破坏细胞膜系统，细胞透性增大。,二、逆境对植物的伤害,3.光合作用下降，同化产物供应减少。,5.物质代谢：水解酶活性增强，合成酶活性下降，物质的分解大于合成。,4.呼吸作用：冻、热、盐、涝害时，呼吸速

6、率下降；冷、旱害时，呼吸速率先上升再下降；病害、机械损伤时，呼吸速率明显升高。,2.水分平衡丧失，造成水分胁迫。,6.活性氧伤害，细胞受损。,27,抗性（植物的抗逆性）：植物对逆境 的适应和抵抗能力。,避逆性：植物通过各种方式在时间或 空间上避开逆境的影响。,如沙漠植物在雨季生长，仙人掌肉质 茎贮水等。,三、植物对逆境的适应,抗性包括避逆性和耐逆性。,耐逆性：植物在逆境中，通过代谢的 变化来阻止、降低甚至修复由逆境造成的 损伤，从而保证正常的生理活动。,28,(一)植物对逆境的形态结构适应 ,1.根系发达、叶小以适应干旱。,2.扩大根部通气组织以适应淹水。,3.停止生长、进入休眠适应冬季低温等

7、。,29,2.逆境蛋白(胁迫蛋白)的表达：热激蛋白、 抗冻蛋白、病原相关蛋白。,(二)植物对逆境的生理适应 （重点）,1.生物膜的应变：逆境下，膜脂中碳链相 对短、不饱和脂肪酸含量多、膜脂相变 温度低，植物的抗寒性强。,3.抗氧化防御系统：逆境下，抗性强的植物 的抗氧化系统增强。,30,渗透调节物质：无机离子（K、Na、 Ca2 等）、蔗糖、甘露醇、山梨醇等和偶 极含氮化合物(如脯氨酸、多胺和甜菜碱等) 。,4.渗透调节：逆境下，提高或降低细胞内渗透 调节物质浓度，导致吸水和失水，适应逆境。,5.脱落酸(胁迫激素、应激激素、逆境激素)： 逆境下，植物体内 ABA含量增加。,31,四、植物对逆境

8、的交叉适应 （重点） 植物经历某种逆境后，能提高对其它 逆境的抵抗能力，即植物对逆境间的相互 适应作用。,交叉适应的作用物质：ABA 。,直接使用ABA或施生长延缓剂和抑制 剂间接提高ABA含量，增加植物抗性。,五、植物抗逆性的获得与信号转导（自学）,32,第二节 寒害生理与植物抗寒性,寒害：由低温引起植物伤害的现象。,寒害包括冷害和冻害。,抗寒性：植物对低温的适应性和抵抗能力。,33,(一)冷害的概念与症状 冷害：0以上低温对植物所造成的 危害。,根据对冷害的反应速度将冷害分类：,直接伤害：植物在一天之内出现伤斑 及坏死，禾本科植物出现芽枯、顶枯等。,间接伤害：植株形态在几天之后出现 组织柔

9、软、萎蔫。,一、冷害生理与抗冷性,34,(二)冷害引起的生理生化变化,3.光合作用减弱,1.细胞膜系统受损,2.根系吸收能力下降，水分平衡失调。,4.呼吸速率大起大落,5.物质代谢失调，分解大于合成。,35,第一步是膜相变，第二步是因膜损坏引起代谢紊乱，严重时导致死亡。,(三)冷害的机制,冷敏感植物受到冷害时，膜脂由液晶相变为凝胶相，膜出现裂缝，透性增大，细胞内溶质外渗，破坏离子平衡。酶受破坏，分解大于合成。,冷不敏感植物遇零上低温时，去饱和酶将膜中饱和脂肪酸转化为不饱和脂肪酸，降低膜脂的相变温度，维持膜的流动性，使植物不受伤害。,36,4.选育抗冷品种：通过基因工程、细胞工程 和杂交育种。,

10、1.抗冷锻炼：提高喜温植物的抗冷性。,3.合理施肥：低温来临前，适当多施P、K 肥，少施或不施速效N肥。,2.化学诱导：施用ABA、油菜素内酯等提高 植物抗冷性。,(四)提高植物抗冷性的途径,37,二、冻害生理与植物抗冻性,冻害：冰点以下的低温使植物组织内 结冰引起的伤害 。,抗冻性：植物对零下低温的适应能力。,38,(一)冻害的类型及危害 ,1.细胞间隙结冰(胞间结冰)伤害：温度缓 慢降到冰点以下，使胞间结冰，造成原 生质脱水、机械损伤、融冰伤害。,2.胞内结冰伤害：温度骤然降到冰点以下， 胞内胞外都结冰，造成机械损伤，导致 代谢紊乱和细胞死亡。,39,融冰伤害：突然升温，冰晶融化，胞壁易恢

11、复原状，原生质体来不及吸水膨胀而被撕破。,冻害的症状：叶片像烫伤，细胞失 去膨压，组织变软，叶色变褐，严重时 导致死亡。,40,(二)冻害的机制,1.膜伤害假说：结冰引起膜系统损伤，使 膜选择透性丧失，细胞内物质大量外渗， 膜相变使膜上酶因游离而失活，光合磷 酸化和氧化磷酸化解偶联，ATP形成明显 下降，代谢失调，严重时导致植株死亡。,2.巯基假说：结冰使原生质收缩，蛋白分 子靠近，相邻巯基氧化形成二硫键，解 冻时二硫键保留，肽链的空间位置改变、 蛋白结构破坏，引起细胞伤害和死亡。,41,(三)提高植物抗冻性的途径,1.抗冻锻炼(低温驯化)：霜冻来前，缓慢降 温，使植物逐渐完成适应低温的一系列

12、代 谢变化，增强抗冻能力。,2.化学调控：用多效唑、矮壮素提高树木、 小麦和水稻及油菜等的抗寒性。,3.农业措施：选育抗寒品种，适种、培土、 增施磷钾肥、熏烟、冬灌、盖草、地膜覆 盖等保护植物、预防寒害。,42,三、植物对低温的适应性及信号转导,抗寒锻炼：植物在冬季来临之前， 随着气温的逐渐降低，体内发生了一系 列的适应低温的生理生化变化，抗寒力 逐渐加强的过程。,植物适应冬季低温的方式：种子（ 一年生植物）、地下的延存器官（多年 生草本）、休眠芽和落叶(多年生木本)。,(一)低温下植物的适应性变化,如拟南芥在1-55天后，可在-8-12 条件下存活。,43,经抗寒锻炼植物发生的适应性变化：,

13、1.含水量降低，束缚水的相对含量增加。,2.呼吸减弱：消耗糖分少，代谢活动低。,3.ABA含量增加，生长停止，进入休眠。,4.保护物质累积： 淀粉转变为可溶性糖（G、蔗糖）， 降低冰点。 脂肪 集中在细胞质表层，水分不易透过，代谢降低，细胞内不易结冰，也能防止细胞脱水。,5.低温诱导蛋白形成,(二)植物的冷驯化及冷信号转导 （自学）,44,第四节 旱害生理与植物的抗旱性,45,一、干旱的类型 旱害：土壤缺水或大气相对湿度过低对植物的危害。 1、大气干旱 高温、强光、大气相对湿度过低（10%20%） 2、土壤干旱 土壤缺乏可利用水 3、生理干旱 土壤温度过低、溶液浓度过高、土壤缺氧、有毒物质存在

14、,46,二、干旱对植物的伤害,1.萎蔫：植物受到旱害后，细胞失去紧张度， 叶片和幼茎下垂的现象。,(1)暂时萎蔫：降低蒸腾就能消除水分亏缺 而恢复植物挺立状态的萎蔫。,(2)永久萎蔫：土壤中已无植物可利用的水， 引起植物整体缺水，根毛死亡，即使经过 夜晚也不会恢复的萎蔫。,永久萎蔫时间过久造成植物死亡,(一)形态上,2.叶色变黄或暗淡,47,(二)生理上,3.光合作用减弱,5.植物体内水分重新分配,1.细胞膜结构遭到破坏,4.破坏正常代谢抑制合成代谢，加强分解代谢。 呼吸加强；激素平衡打破；脯氨酸增加；核酸降解；保护酶活性降低。,2.生长受抑制,6.细胞原生质机械损伤,48,(一)植物的抗旱类

15、型,2.旱生植物的类型：,三、植物抗旱性类型和特征,1.抗旱性：植物对干旱的适应和抵抗能力。,(1)逃旱性：缩短生育期逃避干旱缺水季节。 如某些沙漠植物。,(2)御旱性：利用形态结构保水，适应干旱。,(3)耐旱性：具有忍受脱水而不受永久性伤 害的能力。包括耐缺水和耐干化。,49,1.抗旱植物的形态特征,(1)根系发达、深扎，根冠比大，有效地吸收土壤中的水分，特别是土壤深层水分。,(二)抗旱植物的一般特征 ,(2)叶片细胞体积小，利于减少细胞吸水膨胀和失水收缩时产生的细胞损伤。,(3)叶片气孔多而小，叶脉较密，输导组织发达，茸毛多，角质化程度高或脂质层厚，利于水分的贮存与供应，减少水分散失。,5

16、0,(1)细胞渗透势较低，吸水和保水能力强。,2.抗旱植物的生理特征,四、植物干旱诱导蛋白 （自学）,(2)原生质具较高的亲水性、黏性与弹性， 抗过度脱水，减轻脱水时的机械损伤。,(3)缺水时，合成代谢大于分解代谢，原生 质稳定，生命活动正常。,51,五、提高植物抗旱性的途径 ,(一)抗旱锻炼：种子播前用双芽法处理、蹲苗、 饿苗、搁苗。,(二)合理施肥：适当多施P、K肥，少施N肥,(三)施用生长延缓剂和抗蒸腾剂：施用ABA减少 蒸腾，施用矮壮素增加细胞保水能力。 抗蒸腾剂：薄膜型(十六烷醇)、反光型(高岭 土)、生物活性物质型(黄腐酸) 。,根本途径是选育抗旱品种,(四)节水、集水、发展旱作农

17、业,52,第六节 盐害生理与植物抗盐性,自然界中造成盐胁迫的主要盐份： NaCl、Na2SO4、Na2CO3、NaHCO3,盐减土：含盐量为土壤干重的0.610,盐土,碱土,（重点）,我国的盐碱土主要分布在西北、华北、 东北和滨海地区。,53,(一)渗透胁迫：植物吸水困难，造成生理干旱。,一、盐害对植物的伤害,盐害：土壤盐分过多对植物造成的危害。,(二)质膜伤害：Na+ 置换质膜上的Ca2+，活性氧 增加启动膜脂过氧化，导致膜结构破坏，选 择透性丧失，胞内K+、P和有机质等外流。,(三)离子失调：小麦吸Na+过多，体内缺K+， Ca2+、Mg2+吸收受阻。,(四)代谢紊乱：光合下降，呼吸不稳，

18、蛋白质合 成受阻，有毒物质累积。,54,(一)根据植物抗盐能力的大小分类,1.盐土植物：生长的盐度范围是1.52% 。,2.甜土植物：生长的盐度范围是0.20.8%,二、植物的抗盐性,如碱蓬、海蓬子等。,如甜菜、棉花、水稻、高梁等。,抗盐性：植物对土壤盐分过多的适应 和抵抗能力。,55,(二)植物对盐渍环境的适应机理分类 1.避盐：生长在盐渍环境中，但细胞质内 盐分含量低，避免盐分过多造成伤害的 适应能力。,有拒盐、排盐(泌盐)和稀盐3种形式。,2.耐盐：在盐分胁迫下，通过自身的生理 代谢变化来适应或抵抗进入细胞的盐分 危害的忍耐能力。,56,(二) 使用生长调节剂： 如播前用IAA浸种，加速生长，稀盐。,四、提高植物抗盐性的途