植物的理化逆境生理

植物的理化逆境生理第一頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日第一節(jié)干旱脅迫與植物的抗旱性

一、干旱脅迫的類型二、干旱脅迫下植物的生理生化變化三、植物抗旱的生理和發(fā)育機(jī)制四、提高植物抗旱性的途徑第二頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日在中國(guó)，干旱和半干旱地區(qū)約占國(guó)土面積的50%左右，大部分分布在北方，西北地區(qū)，因此，干旱是制約這一地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要限制因素。如果再加上其它非干旱地區(qū)的地區(qū)季節(jié)性干旱的影響，干旱對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響就更加嚴(yán)重。第三頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日概念旱害：指土壤水分缺乏或者大氣相對(duì)濕度過低對(duì)植物造成的危害?？购敌裕褐参飳?duì)干旱的適應(yīng)和忍耐能力。第四頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日干旱土壤干旱大氣干旱久旱無雨，土壤缺乏有效水大氣干旱，大氣RH<20%，蒸騰>>吸水，時(shí)間長(zhǎng)了也會(huì)導(dǎo)致土壤干旱。一、干旱脅迫的類型生理干旱土壤不缺水，根系不能正常吸水（溫度過低、濃度過高）第五頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日二、干旱脅迫下植物的生理生化變化1.細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)受到破壞

膜雙分子層不連續(xù)，物質(zhì)滲漏↑，電導(dǎo)↑，膜酶失活，代謝紊亂，嚴(yán)重時(shí)細(xì)胞死亡。第六頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日2.呼吸作用急劇變化與植物的種類、器官、年齡有關(guān)黃豆、玉米等——一直下降；小麥葉片——先升后降；小麥根——指數(shù)下降第七頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日3.光合作用減弱水分輕度虧缺——?dú)饪诇p小或關(guān)閉，影響CO2濃度；水分中度或重度虧缺——葉綠體結(jié)構(gòu)遭到破壞4.內(nèi)源激素代謝失調(diào)細(xì)胞分裂素↓；乙烯、脫落酸↑第八頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日5.核酸代謝受到破壞

干旱可使植株體內(nèi)的DNA、RNA含量下降6.積累滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)

通過滲透調(diào)節(jié)降低水勢(shì)：①無機(jī)離子；②有機(jī)物質(zhì)第九頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日7.保護(hù)酶活性改變SOD、POD、CAT↑8.干旱誘導(dǎo)蛋白植物在受到干旱脅迫時(shí)新合成的一類蛋白9.營(yíng)養(yǎng)失調(diào)

根量減少，影響離子的吸收；合成減少，分解增加，營(yíng)養(yǎng)虧缺。第十頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日抗旱性：植物適應(yīng)和抵抗干旱的能力包括系統(tǒng)抗旱性和細(xì)胞抗旱性系統(tǒng)抗旱性：植物在干旱條件下，通過形態(tài)結(jié)構(gòu)的改變和生理反應(yīng)來維持植物的正常生長(zhǎng)發(fā)育的能力細(xì)胞抗旱性：干旱條件下植物通過細(xì)胞生理生化變化來抵御環(huán)境干旱脅迫的能力三、植物抗旱的生理和發(fā)育機(jī)制第十一頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日1.形態(tài)結(jié)構(gòu)特征：凡是促進(jìn)吸水，減少蒸騰，體內(nèi)水分運(yùn)轉(zhuǎn)流暢的結(jié)構(gòu)都有利于抗旱。a.根系、更高的根冠比--"開源"b.葉片更厚、葉面積變小、角質(zhì)層更厚-“節(jié)流”。c.輸導(dǎo)系統(tǒng)更為發(fā)達(dá)，氣孔多且小--"流暢"（一）抗旱植物的一般特征第十二頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日2.生理生化特征細(xì)胞有很高的親水能力，防止細(xì)胞嚴(yán)重脫水。水解酶類保持穩(wěn)定，減少生物大分子分解，保持原生質(zhì)體，尤其是質(zhì)膜不受破壞。使細(xì)胞代謝不至發(fā)生紊亂異常。脯氨酸、甜菜堿和脫落酸等物質(zhì)積累降低滲透勢(shì)，保護(hù)膜系統(tǒng)。（一）抗旱植物的一般特征第十三頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日（二）植物抗旱的生理和發(fā)育機(jī)制

避旱性御旱性耐旱性抗旱性第十四頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日沙漠中生長(zhǎng)的一種叫短命菊的植物，這種植物的種子在稍有雨水濕潤(rùn)的情況下，就迅速萌芽生長(zhǎng)，開花結(jié)實(shí)。整個(gè)生命周期，只有短短的三四個(gè)星期。1、避旱性：指植物在土壤和自身發(fā)生嚴(yán)重的水分虧缺之前，完成其生活史。

第十五頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日

2.御旱性：指植物在干旱脅迫下保持植株內(nèi)部組織高水勢(shì)或高含水量，維持其一定程度地生長(zhǎng)發(fā)育能力。

如仙人掌，其一方面在組織內(nèi)貯藏大量的水分；另一方面，在白天關(guān)閉氣孔，降低蒸騰，這樣就避免干旱對(duì)它的影響。第十六頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日3.耐旱性：指植物在受到干旱脅迫時(shí)能夠在較低的細(xì)胞水勢(shì)或含水量下生存的能力。

如植物遇到干旱時(shí)，細(xì)胞內(nèi)的滲透物質(zhì)會(huì)增加，以提高細(xì)胞抗性。第十七頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日四、提高植物抗旱性的途徑1.抗旱育種

提取抗旱基因并加以利用，培育抗旱品種2.采取抗旱栽培措施加蓋遮陽(yáng)膜第十八頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日3.抗旱鍛煉種子萌動(dòng)露出胚根時(shí)，在陰涼處風(fēng)干，再吸水，再風(fēng)干，反復(fù)數(shù)次，增強(qiáng)原生質(zhì)的親水性。“蹲苗”：在苗期適當(dāng)控制水分，抑制生長(zhǎng)，以鍛煉其適應(yīng)干旱的能力。（玉米、棉花等）“擱苗”：蔬菜移栽前讓其適當(dāng)萎蔫一段時(shí)間后再栽?！梆I苗”：紅薯剪下的藤苗很少立即扦插，一般在陰涼處放置1～3d甚至更長(zhǎng)的時(shí)間。第十九頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日4.合理施肥

多施P、K肥，促進(jìn)生根。P素促進(jìn)蛋白質(zhì)的合成，增大原生質(zhì)的水合度，K做為滲透物質(zhì)和促進(jìn)碳水化合物運(yùn)輸，降低滲透勢(shì)。四、提高植物抗旱性的途徑第二十頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日5.化學(xué)調(diào)控技術(shù)a：浸種0.25%CaCl2浸種，0.05%ZnSO4b：噴施激素和生長(zhǎng)延緩劑，ABA－促進(jìn)氣孔關(guān)閉。CCC－抑制生長(zhǎng)，提高根冠比，增加葉片保水能力。C：噴施抗蒸騰劑。四、提高植物抗旱性的途徑第二十一頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日第二節(jié)澇脅迫與植物的抗?jié)承?/p>

一、水澇脅迫下植物的生理生化變化二、植物抗?jié)车纳砗桶l(fā)育機(jī)制三、提高植物抗?jié)承缘耐緩降诙?yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日澇脅迫：陸生植物生長(zhǎng)環(huán)境水分過多澇害：由澇脅迫對(duì)植物產(chǎn)生的傷害澇害本質(zhì)：缺氧廣義的澇害包括澇害和濕害概念第二十三頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日澇害：指地面積水，淹沒了作物的全部或一部分。

第二十四頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日濕害：旱田作物在土壤水分過多（飽和）時(shí)所受的影響。第二十五頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日一、水澇脅迫下植物的生理生化變化（1）水澇對(duì)植物形態(tài)與生長(zhǎng)的效應(yīng)生長(zhǎng)↓，葉發(fā)黃（營(yíng)養(yǎng)缺乏），根變黑（土壤氫還電位低），葉柄偏上生長(zhǎng)（ETH）；細(xì)胞器－線粒體脊少－缺O(jiān)2不發(fā)育；

第二十六頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日（2）水澇對(duì)植物代謝的效應(yīng)

光合下降，氣孔堵塞或關(guān)閉，CO2進(jìn)入受阻，無O2呼吸↑，產(chǎn)生乙醇，乙醛，NH3，乳酸等。（3）水澇引起CO2積累對(duì)植物的效應(yīng)抑制有氧呼吸，促進(jìn)無氧呼吸（4）水澇引起乙烯增加對(duì)植物的效應(yīng)葉片卷曲、偏上生長(zhǎng)、脫落、根系生長(zhǎng)減慢等

第二十七頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日5.水澇引起的水分虧缺效應(yīng)供養(yǎng)不足、能量減少、有毒物質(zhì)積累、激素刺激等造成根系吸水不足，引起水分虧缺。6.水澇引起的營(yíng)養(yǎng)失調(diào)效應(yīng)吸收能力下降，土壤N、P、K、Ca等流失，引起缺乏癥，另外，淹水后O2氧化還原電位下降，H2S、Fe、Mn以及丁酸↑，引起微量元素中毒。7.水澇引起的活性氧積累效應(yīng)第二十八頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日二、植物抗?jié)车纳砗桶l(fā)育機(jī)制水生植物>陸生植物；作物中水稻>油菜>麥子；秈>糯>粳不同生育時(shí)期也不一致一般是苗期耐澇，幼穗分化、開花期最不耐澇。“寸麥不怕尺水,尺麥怕寸水”。第二十九頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日1)植物抗?jié)车男螒B(tài)和解剖特征

發(fā)達(dá)的通氣組織有利于把地上部吸收的O2轉(zhuǎn)送到根部或缺O(jiān)2部位。2)植物抗?jié)车纳硖卣骶€粒體正常，琥珀酸脫氫酶活力↑，抗乙醇和耐乙醇能力提升。甜茅屬：PPP代替EMP二、植物抗?jié)车纳砗桶l(fā)育機(jī)制第三十頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日三、提高植物抗?jié)承缘耐緩?.水澇后逐漸放水2.篩選抗?jié)称贩N第三十一頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日第三節(jié)高溫脅迫與植物的抗熱性

一、高溫脅迫下植物的生理生化變化二、植物抗熱的生理和發(fā)育機(jī)制三、提高植物抗熱性的途徑第三十二頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日概念溫度脅迫：對(duì)植物產(chǎn)生有害效應(yīng)的過高或過低

環(huán)境溫度。熱脅迫：過高溫度對(duì)植物產(chǎn)生的有害效應(yīng)，造

成的傷害稱為熱害。南方：太陽(yáng)暴曬；北方：干熱風(fēng)第三十三頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日熱害的癥狀：葉片有明顯死斑；器官脫落；木本植物向陽(yáng)部分干裂等。第三十四頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日1.直接傷害（1）膜脂液化在高溫下膜脂從液晶態(tài)變?yōu)橐夯瘧B(tài)，產(chǎn)生子油滴，脂和蛋白質(zhì)分離。飽和脂肪酸含量高，液化溫度高，相變溫度也高。一、高溫脅迫下植物的生理生化變化第三十五頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日（2）蛋白質(zhì)變性

高溫使分子內(nèi)能提高，原維持蛋白質(zhì)4級(jí)、3級(jí)甚至2級(jí)結(jié)構(gòu)的氫鍵，疏水鍵斷裂，蛋白質(zhì)失去空間結(jié)構(gòu)，有的還會(huì)引起新－S－S－橋，從面使蛋白質(zhì)變性凝固。第三十六頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日2.間接傷害（1）水分代謝失調(diào)蒸騰失水過度（2）代謝性饑餓

植物光合最高溫度比熱害的溫度要低3－12℃，而呼吸作用的最高溫度比光合要高，所以在熱害時(shí)呼吸超過光合。第三十七頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日（3）有毒物質(zhì)積累

乙醇，乙醛――誘發(fā)無氧呼吸。NH3、胺――線粒體膜受損P/O下降蛋白質(zhì)合成受阻分解加速。自由基－尤其是超氧物自由基。第三十八頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日（4）蛋白質(zhì)合成受阻下蛋白酶，核酸酶↑。水解加劇，超氧物自由基對(duì)它們的直接破壞及ATP等能量缺乏，核糖體水解，使蛋白質(zhì)分解加快，合成下降。最后膜系統(tǒng)破壞，導(dǎo)致溶酶體破裂，細(xì)胞自溶。（5）生理活性物質(zhì)缺乏生物素，核苷酸等生物大分子被破壞。第三十九頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日二、植物抗熱的生理和發(fā)育機(jī)制1)蛋白質(zhì)在高溫下保持高度穩(wěn)定高溫下光合能力強(qiáng)，蛋白質(zhì)中－S－S－多，蛋白質(zhì)不易變性和水解。2)含水量降低干種子，休眠芽，束縛水含量高，自由水含量低。第四十頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日3)飽和脂肪酸含量高4)有機(jī)酸含量

CAM--非常耐熱原因，含有大量有機(jī)酸。

可以減輕或防止NH3中毒。第四十一頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日三、提高植物抗熱性的途徑1.高溫鍛煉2.培育和選用耐熱作物和品種3.改善栽培措施4.化學(xué)藥劑處理第四十二頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日一、冷害的表現(xiàn)類型二、冷脅迫下植物的生理生化變化三、植物抗冷的生理生化機(jī)制四、提高植物抗冷性的途徑第四節(jié)冷脅迫與植物的抗冷性第四十三頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日概念低溫脅迫：對(duì)植物產(chǎn)生不利效應(yīng)的低溫寒害：植物受低溫脅迫造成的傷害

冷害寒害凍害第四十四頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日冷脅迫：冰點(diǎn)以上的低溫對(duì)植物產(chǎn)生不利效應(yīng)冷害：0℃以上低溫對(duì)植物產(chǎn)生的傷害冷害的癥狀：生長(zhǎng)變慢，葉片變色，有時(shí)出現(xiàn)傷斑第四十五頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日植物在不同生育期遭遇冷脅迫：延遲型冷害營(yíng)養(yǎng)期障礙性冷害生殖期混合型冷害

一、冷害的表現(xiàn)類型

第四十六頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日一、冷害的表現(xiàn)類型

(1)直接傷害

植物受低溫影響幾小時(shí)，最多在一天之內(nèi)即出現(xiàn)傷斑及壞死。由膜結(jié)構(gòu)被破壞而引起的。

(2)次生傷害

冷脅迫引起的其它脅迫對(duì)植物產(chǎn)生的傷害

第四十七頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日（3）間接傷害植物在受到低溫危害后，至少在幾天之后才出現(xiàn)組織柔軟、萎蔫。由代謝失調(diào)引起的。即低溫引起代謝失常、生物化學(xué)的緩慢變

化而造成的細(xì)胞傷害。第四十八頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日二、冷脅迫下植物的生理生化變化1.生化反應(yīng)失調(diào)植株受冷害后，酶促反應(yīng)失調(diào)，水解大于合成，不僅蛋白質(zhì)分解加劇，而且多種生物大分子都減少。2．呼吸代謝失調(diào)植物在剛受到冷害時(shí)，呼吸速率會(huì)比正常時(shí)還高，這是一種保護(hù)作用。因?yàn)楹粑仙?，放出的熱量多，?duì)抵抗寒冷有利。時(shí)間較長(zhǎng)以后，呼吸速率便大大降低，這是因?yàn)樵|(zhì)停止流動(dòng)，氧供應(yīng)不足，無氧呼吸比重增大。第四十九頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日二、冷脅迫下植物的生理生化變化3.光合作用受阻

低溫使葉綠素合成受阻、光合酶活性低，光合速率下降;4.原生質(zhì)流動(dòng)受阻

冷害使細(xì)胞膜透性增加，細(xì)胞內(nèi)可溶性物質(zhì)大量外滲，植物代謝失調(diào);第五十頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日5．吸收機(jī)能減弱

低溫下根生長(zhǎng)減慢，吸收面積減少，細(xì)胞原生質(zhì)粘性增加，流動(dòng)性減慢，呼吸減弱，供能不足，導(dǎo)致植物體內(nèi)礦質(zhì)元素的吸收與分配受到限制，同時(shí)失水大于吸水，水分平衡遭到破壞，導(dǎo)致植株萎蔫、干枯。第五十一頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日三、植物抗冷的生理生化機(jī)制1.膜脂變化與抗冷性：即在低溫的作用下，膜由液晶態(tài)變?yōu)槟z態(tài)。第五十二頁(yè)，共五十九頁(yè)，2022年，8月28日膜脂不飽和脂肪酸越多，不飽和程度越大膜的流動(dòng)性大，固化溫度越低，抗寒性越強(qiáng)。膜脂中的磷脂含量提高有利于抗寒性