植物的逆境生理(2).ppt

第第11章章 植物的逆境生理植物的逆境生理内容提要内容提要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第一节第一节 植物逆境生理通论植物逆境生理通论一、概念一、概念 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。避逆性：避逆性：避逆性：避逆性：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。抗逆性：抗逆性：抗逆性：抗逆性：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。御逆性御逆性（stressavoidance）指植物具有一）指植物具有一定的防御环境胁迫的能力，定的防御环境胁迫的能力，且在逆境条件下仍能保持且在逆境条件下仍能保持正常状态。正常状态。耐逆性耐逆性（stresstolerance）是指植物处于）是指植物处于逆境时，通过自身的生理逆境时，通过自身的生理生化变化来阻止、降低或生化变化来阻止、降低或修复由逆境造成的损伤，修复由逆境造成的损伤，使其仍保持正常的生理活使其仍保持正常的生理活动。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，逐指植物在逆境下，逐渐形成了形成了对逆境的适逆境的适应与抵抗能力。与抵抗能力。这一一过程称程称为抗逆抗逆锻炼。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，这种现象称为植物的交叉适应植物的交叉适应植物的交叉适应植物的交叉适应。大豆幼苗耐热性诱导实验大豆幼苗耐热性诱导实验CK40诱导后后 生生长在在45 条件下条件下未未进行高温行高温诱导 直接生直接生长在高温下在高温下二二植物在逆境下的形态与代谢变化植物在逆境下的形态与代谢变化（一）形态结构变化（一）形态结构变化（一）形态结构变化（一）形态结构变化干旱干旱-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(二二二二)代谢变化代谢变化代谢变化代谢变化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。合成分解合成分解合成分解合成分解 三三 植物对逆境的生理适应植物对逆境的生理适应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。第二节第二节 寒害与植物的抗寒性寒害与植物的抗寒性寒害寒害：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冷害冷害，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冻害冻害，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。一、冷害与冷害的机理一、冷害与冷害的机理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。两两种种类类型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组织柔软，萎蔫织柔软，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）（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，而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，用不受到伤害。如蕃茄幼苗移出温室前，用10的低温处的低温处理理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肥比例肥比例二、冻害与植物抗冻性二、冻害与植物抗冻性冻害对植物的危害主要是由于组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。第三节第三节 热害与植物抗热性热害与植物抗热性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热害热害。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抗热性抗热性。一一.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.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）化学制剂处理理 第四节第四节 旱害与植物的抗旱性旱害与植物的抗旱性一一.旱害及其类型旱害及其类型1.旱害旱害旱害旱害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抗旱性抗旱性抗旱性抗旱性。2.干干干干旱旱旱旱类类类类型型型型大气干旱大气干旱：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。二二.旱害的机理旱害的机理1.机械损伤假说机械损伤假说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、植物三、植物对干旱的适干旱的适应方式方式植植物物抗抗旱旱类型型避旱型避旱型避旱型避旱型御旱型御旱型御旱型御旱型耐旱型耐旱型耐旱型耐旱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。抗旱植物的一般特征抗旱植物的一般特征1）形态特征）形态特征 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。2）生理特征）生理特征 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。四四.提高植物抗旱性的途径提高植物抗旱性的途径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。1.抗旱锻炼抗旱锻炼：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。2.合理施肥合理施肥：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。3.施用生长延缓剂及抗蒸腾剂施用生长延缓剂及抗蒸腾剂：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。4.节水、集水发展旱作农业节水、集水发展旱作农业：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，合理用水。第五节第五节 涝害与植物抗涝性涝害与植物抗涝性水分过多对植物的危害称为涝害涝害涝害涝害。植物对积水或土壤中过湿的适应力称植物的抗涝性抗涝性抗涝性抗涝性。一涝害对植物的伤害一涝害对植物的伤害（一）对植物形态和生长的伤害（二）乙烯增加（三）代谢紊乱二植物对涝害的适应二植物对涝害的适应植物抗涝性的强弱决定于对缺氧的适应能力。1）发达的通气系统 2）提高抗缺氧能力水生植物抗涝的机理：发达的胞间隙；水生植物抗涝的机理：发达的胞间隙；柳树的耐涝的机理：利用柳树的耐涝的机理：利用NO3-作为作为O2供体。供体。ThankYou!