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植物逆境生理ppt

這是植物逆境生理ppt,包括了逆境生理通論,逆境的概念及種類,逆境對植物的危害,植物對逆境的適應,植物抗逆性的獲得及整體抗逆性等內容,歡迎點擊下載。

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第一節 逆境生理通論 主要內容: 逆境的概念及種類 逆境對植物的危害 植物對逆境的適應 植物抗逆性的獲得及整體抗逆性 一、逆境的定義及種類 (一)概念 逆境 是指對植物生長發育和生存不利的 各種環境因素總和 。 逆境生理 植物對不良環境的適應和抵抗力的生理基礎和分子機制。 抗逆性 植物在長期的系統發育中形成的對逆境的適應性和抵抗能力; 而這種適應性形成的過程稱為抗性鍛煉。 (二)逆境的種類 逆境脅迫類型 二、逆境對植物的危害 干旱 冬玉米低溫冷害 脅迫因子對植物產生的傷害效應類型 (一)質膜損傷 膜透性增大,細胞物質交換平衡破壞; 酶活性降低; 膜蛋白損傷,蛋白質空間結構被破壞; (二)活性氧傷害 自由基破壞膜結構,損傷生物大分 子,引起代謝紊亂,導致植物死亡。 (三)代謝失調 水分代謝失調 光合速率下降 呼吸速率不穩定 物質代謝變化 2、光合速率下降 各種逆境條件都可導致光合作用降低。光合降低的原因有: 氣孔關閉 CO2供應減少 光合酶鈍化或失活 細胞膜結構破壞 3、呼吸速率不穩定 呼吸代謝途徑的變化:EMP—TCA途徑減弱,PPP途徑相對加強。 4、物質代謝變化 分解代謝大于合成代謝 三、植物對逆境的適應 兩種形式 一是避逆性 植物通過時間或空間上避開逆境; 如仙人掌肉質莖儲 存大量水分 二是耐逆性 植物通過代謝變化來阻止,降低甚至修復由逆境造成的損傷 。 耐逆性與原生質特性和內部生理機制有關。 避逆性多決定于植物的生長周期特性、形態和解剖學特點。 同一種植物可以同時表現出兩種抗性。 避逆性與耐逆性的特點 (一)形態結構適應 如干旱條件的植物一般根系發達,葉小以適應; 淹水條件的植物會擴大通氣組織; 冬季低溫植物進入休眠,停止生長; (二)生理適應 生物膜的應變 由于質膜中的碳鏈相對短、不飽和脂肪酸含量多,膜脂相變溫度低,植物抗寒性強。 如楊樹、蘋果等進入越冬期間,膜脂含量增高,抗凍性增強。 逆境蛋白的表達 1、逆境蛋白的概念 逆境能誘導合成一些與逆境相適應的蛋白質,以提高植物對各種逆境的抵抗能力。 2、逆境蛋白的多樣性 3、逆境蛋白的生理意義 逆境蛋白是在特定的環境條件下產生的,通常使植物增強對相應逆境的適應性。有些逆境蛋白與酶抑制蛋白有同源性。有的逆境蛋白與解毒作用有關。 逆境蛋白的產生是植物對多變外界環境的主動適應。 逆境蛋白的多樣性 抗氧化防御系統 抗逆性強的植物在逆境脅迫下可誘導產生更多的抗氧化酶及其它非酶類抗氧化劑,從而提高抗逆性。 滲透調節 在細胞的含水量不變時,通過增加或降低細胞內的溶質濃度,改變細胞的滲透勢,從而調節細胞內外的滲透平衡。 1、滲透調節物質的種類 主要包括兩類 一類是有外界進入細胞中的無機離子,另一類是在細胞內合成的有機溶質。 (1) 無機離子 逆境下細胞內常常累積無機離子以調節滲透勢,特別是鹽生植物主要靠細胞內無機離子的累積來進行滲透調節。 無機離子進入細胞后,主要累積在液泡中,成為液泡的重要滲透調節物質。 (2) 脯氨酸 脯氨酸(proline)是最重要和有效的有機滲透調節物質。 幾乎所有的逆境,如干旱、低溫、高溫、冰凍、鹽漬、低pH、營養不良、病害、大氣污染等都會造成植物體內脯氨酸的累積,尤其干旱脅迫時脯氨酸累積最多,可比處理開始時含量高幾十倍甚至幾百倍。 大麥葉子成活率和葉中 脯氨酸含量的關系 在-2.0MPa的聚乙二醇中 h為處理小時數 脯氨酸累積的原因: 蛋白質合成減慢,Pro參與蛋白質合成量減少; Pro合成酶活化,Pro合成增加; Pro氧化酶活性降低,導致它的氧化解速度減慢; Pro在抗逆中的作用: 作為滲透物質 保護生物大分子的結構和功能的穩定 水分脅迫期間,能起到解毒作用,植物可直接利用氮源 (3) 甜菜堿 是細胞質滲透物質,化學名稱為N-甲基代氨基酸,通式為R4·N·X。 植物中的甜菜堿主要有12種,其中甘氨酸甜菜堿、丙氨酸甜菜堿、脯氨酸甜菜堿都是比較重要的甜菜堿。 在水分虧欠時,甜堿菜積累和降解比脯氨酸慢。 正常植物中甜堿菜含量高于Pro。 (4)可溶性糖 可溶性糖是另一類滲透調節物質,包括蔗糖、葡萄糖、果糖、半乳糖等。 主要來源于淀粉等碳水化合物的分解,以及光合產物如蔗糖等。 不同植物可能有不同的滲透調節物質,但有機物質做為滲透物質,必須具有幾個條件: (1)分子量小,可溶性強; (2)能為細胞膜保持而不易滲漏; (3)在生理PH范圍內不帶正電荷,不影響細胞的酸堿度(PH); (4)對細胞器無毒害作用; (5)生物合成迅速,并在細胞內迅速積累。對酶活性影響小,不易分解。 5. 植物激素 (1) 脫落酸   ABA是一種脅迫激素 ABA主要通過關閉氣孔,保持組織內的水分平衡,增強根的透性,提高水的通導性等來增加植物的抗性。 在低溫、高溫、干旱和鹽害等多種脅迫下,體內ABA含量大幅度升高。 (2) 乙烯與其它激素 植物在干旱、大氣污染、機械剌激、化學脅迫、病害等逆境下,體內逆境乙烯成幾倍或幾十倍的增加,當脅迫解除時則恢復正常水平。 葉片缺水時,內源赤霉素活性迅速下降,ABA含量增加和細胞分裂素含量減少。 (三)交叉適應 植物經歷了某種逆境后,能提高對另一些逆境的抵抗能力,這種對不良環境之間的相互適應作用,稱為交叉適應。 多種逆境條件下植物體內的ABA、乙烯含量增加,從而提高對多種逆境的抵抗能力。 逆境蛋白的產生是交叉適應的表現。 四、植物抗逆性的獲得及整體抗逆性 ►逆境反應:逆境下產生的變異只表現在細胞生理反應和表型上。 表現:激活酶和引起細胞運動 ►抗逆性的獲得:逆境下產生的變異發生基因型變化。 表現:干旱條件下,植物葉形發生變異,光合途徑由C3途徑轉向CAM途徑等; ►植物整體抗逆性 (1)概念:具有由基因控制的、能夠抵抗各種環境的脅迫能力,反映在分子、細胞、組織器官、個體植株、群體甚至整個生態系統的不同水平上。 (2)植物整體抗逆性主要是通過自身適應(自然雜交)和良種改良(通過誘變篩選、雜交育種、基因工程等)獲得。 (3)植物整體抗逆性主要包括有 交叉適應性 形式多樣性 抗逆的階段性 遺傳的持久性 效應的整體性

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