生物膜与抗性word版本.ppt

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1、生物膜与抗性第一节第一节 抗性生理通论抗性生理通论n n逆境对植物代谢的伤害：逆境对植物代谢的伤害：n n植物对逆境的适应：植物对逆境的适应：n n提高作物抗逆性的生理措施提高作物抗逆性的生理措施一、逆境一、逆境(stress)对植物代谢的伤害：对植物代谢的伤害：n n逆境：逆境：使植物产生伤害的环境，又叫胁迫。包括生物因素和非生物因素。n 逆境对代谢的影响：逆境对代谢的影响：（1）破坏细胞膜结构完整性。（2）影响酶活性。（3）大分子物质分解失活 （4）内源脱落酸水平n n代谢强度与抗逆代谢强度与抗逆(hardiness)能力：能力：代谢强度越弱，抗性越强，如休眠种子、休眠芽。代谢强度越强，抗

2、性越弱，如幼苗。二、植物对逆境的适应：二、植物对逆境的适应：n n植物对逆境的适应：避逆性避逆性（stress avoidancestress avoidance）耐逆性（耐逆性（stress tolerancestress tolerance）n n生物膜n n胁迫蛋白n n活性氧n n渗透调节n n脱落酸 n n避逆性：是指植物对不良环境在时间上躲避开如沙漠中的植物只在雨季生长，阴生植物可在树荫下生长n n耐逆性：是指植物忍受逆境的作用（一）生物膜与抗性n n膜脂与抗冷膜脂与抗冷 （1 1）膜脂相变）膜脂相变）膜脂相变）膜脂相变：生物膜的膜脂在温度低到一定程度时，由液晶态变成生物膜的膜脂在

3、温度低到一定程度时，由液晶态变成凝胶态的现象。相变结果使原生质流动凝胶态的现象。相变结果使原生质流动，透性，透性，生理生，生理生化反应受伤。化反应受伤。（2 2）影响膜流动性的因素）影响膜流动性的因素）影响膜流动性的因素）影响膜流动性的因素。A A、不饱和脂肪酸：、不饱和脂肪酸：含量越高，膜流动性越强，抗冷性也越强含量越高，膜流动性越强，抗冷性也越强 B B、磷脂：、磷脂：含量高，流动性好，抗冷性强含量高，流动性好，抗冷性强生物膜结构（一）生物膜与抗性（一）生物膜与抗性n n膜脂与抗盐：膜脂中的膜脂中的MGDGMGDG（单半乳糖二甘油脂）与盐分（单半乳糖二甘油脂）与盐分进入植物体有关。进入植物

4、体有关。MGDG MGDG吸收矿质多，运输快，不抗盐吸收矿质多，运输快，不抗盐 MGDG MGDG吸收矿质少，运输慢，抗盐吸收矿质少，运输慢，抗盐n n膜脂与抗旱：饱和脂肪酸含量越高，抗旱力越强饱和脂肪酸含量越高，抗旱力越强（二）胁迫蛋白（二）胁迫蛋白n n逆境条件下，植物体内会诱导合成部分新蛋白，逆境条件下，植物体内会诱导合成部分新蛋白，这些蛋白对于植物细胞耐受逆境刺激，平稳度这些蛋白对于植物细胞耐受逆境刺激，平稳度过不良环境具有重要作用。过不良环境具有重要作用。n n这些蛋白包括：这些蛋白包括：1 1、热激蛋白：、热激蛋白：heat shock proteinheat shock prot

5、ein 2 2、冷调节蛋白：、冷调节蛋白：cold regulated proteincold regulated protein 3 3、渗压素：、渗压素：osmotinosmotin 4 4、厌氧多肽：、厌氧多肽：anaerobic polypeptideanaerobic polypeptide热激蛋白热激蛋白（三）活性氧（三）活性氧 自由基：氧化能力极强，可破坏许自由基：氧化能力极强，可破坏许多生物大分子。多生物大分子。逆境使自由基大量积累，主要危害：逆境使自由基大量积累，主要危害：（1 1）膜脂过氧化，膜完整性被破坏。）膜脂过氧化，膜完整性被破坏。（2 2）膜脂产生脱脂化作用，磷脂游

6、）膜脂产生脱脂化作用，磷脂游离，膜结构破坏。离，膜结构破坏。自由基的消除：自由基的消除：SOD SOD（超氧化物歧化酶），（超氧化物歧化酶），H H2 2O O2 2酶可有效清除自由基，消除危酶可有效清除自由基，消除危害。害。（四）渗透调节（四）渗透调节n n渗透调节：渗透调节：渗透调节：渗透调节：水分胁迫时植物体内积累某些有机物质，提高细胞液浓度，水分胁迫时植物体内积累某些有机物质，提高细胞液浓度，降低其渗透势，使植物得以保存体内水分，适应缺水环境的降低其渗透势，使植物得以保存体内水分，适应缺水环境的现象。现象。n n渗透调节物质：渗透调节物质：渗透调节物质：渗透调节物质：（1 1）脯氨酸（

7、）脯氨酸（ProPro）A A作为渗调物质，维持胞内渗透压，防止水分丧失。作为渗调物质，维持胞内渗透压，防止水分丧失。B B保持膜完整性，增强膜蛋白分子之间的水和作用。保持膜完整性，增强膜蛋白分子之间的水和作用。（2 2）甜菜碱：）甜菜碱：（3 3）K+K+（五）脱落酸（五）脱落酸逆境时脱落酸的变化：逆境促进胞内脱落酸水平升高，提高植物的抗性。逆境促进胞内脱落酸水平升高，提高植物的抗性。（1 1）减少膜伤害）减少膜伤害 （2 2）减少自由基对膜的破坏）减少自由基对膜的破坏 （3 3）促进渗透物质积累）促进渗透物质积累 （4 4）减少水分丢失）减少水分丢失交叉适应：cross adaptatio

8、n 植物与不良环境反应之间的相互适应作用。植物与不良环境反应之间的相互适应作用。交叉适应引起物质：交叉适应引起物质：脱落酸脱落酸第二节第二节 植物的抗冷性植物的抗冷性n n一.冷害过程的生理变化n n二.冷害的机制n n三.影响冷害的内外条件（一）冷害过程的生理生化变化（一）冷害过程的生理生化变化n n1.胞质环流减慢或停止n n2.水分平衡失调n n3.光合速率减慢n n4.呼吸速率大起大落（二）冷害的机制（二）冷害的机制n n膜脂的物理状态影响膜蛋白的活性，可以调节离子和其他溶膜脂的物理状态影响膜蛋白的活性，可以调节离子和其他溶质的运输质的运输脂肪酸含量脂肪酸含量抗冷植物抗冷植物不抗冷植物

9、不抗冷植物主要脂主要脂肪酸肪酸花椰菜芽花椰菜芽 萝卜根萝卜根 豌豆苗豌豆苗菜豆苗菜豆苗 甘薯甘薯 玉米苗玉米苗棕榈酸棕榈酸硬脂酸硬脂酸油酸油酸亚油酸亚油酸亚麻酸亚麻酸不饱和不饱和比饱和比饱和21.3 19.0 12.821.3 19.0 12.8 1.9 1.1 2.9 1.9 1.1 2.9 7.0 12.2 3.1 7.0 12.2 3.116.4 20.6 61.9 16.4 20.6 61.9 49.4 44.9 13.249.4 44.9 13.23.2 3.9 3.83.2 3.9 3.824.0 24.9 28.324.0 24.9 28.32.2 2.6 1.62.2 2.6

10、1.63.8 0.6 4.63.8 0.6 4.643.6 50.8 54.643.6 50.8 54.624.3 10.6 6.824.3 10.6 6.82.8 1.7 2.12.8 1.7 2.1（三）影响冷害的内外条件（三）影响冷害的内外条件n n（一）内部条件不同作物对冷害的敏感不同n n（二）外界环境低温锻炼对提高喜温的抗寒性是有一定效果的植物生长速率与抗寒性强弱呈负相关提高植物抗冷性的措施提高植物抗冷性的措施 第三节第三节 植物的抗冻性植物的抗冻性n n植物对冻害的生理适应植物对冻害的生理适应n n内外条件对植物抗冻性的影响内外条件对植物抗冻性的影响5n n冻害的机制冻害的机制n

11、 n冻害基因和抗冻蛋白冻害基因和抗冻蛋白（一）（一）植物对抗寒的生理适应植物对抗寒的生理适应 1 1适应方式：适应方式：（1 1）形成干种子、埋于土中的延存器官（鳞茎、块茎）。）形成干种子、埋于土中的延存器官（鳞茎、块茎）。（2 2）抗寒锻炼：）抗寒锻炼：2 2抗寒锻炼中发生的生理生化反应：抗寒锻炼中发生的生理生化反应：（1 1）植物含水量下降）植物含水量下降 （2 2）呼吸减弱）呼吸减弱 （3 3）脱落酸含量增多）脱落酸含量增多 （4 4）生长停止，进入休眠）生长停止，进入休眠 （5 5）保护物质增多）保护物质增多（二）内外条件对抗寒性的影响（二）内外条件对抗寒性的影响内部因素：内部因素：内

12、部因素：内部因素：外界条件：外界条件：外界条件：外界条件：（1 1）温度：逐渐降温促使植物进入休眠，抗寒力提高。）温度：逐渐降温促使植物进入休眠，抗寒力提高。（2 2）日照：短日）日照：短日 脱落酸脱落酸休眠，抗性休眠，抗性 （3 3）光强）光强 （4 4）土壤含水）土壤含水 （5 5）土壤中元素）土壤中元素光照长短对叶子的影响光照长短对叶子的影响(三三)、冷害的机制、冷害的机制细胞间结冰伤害（通常温度下降的时候，细胞间隙中细胞壁附近的水分结成冰）细胞内结冰伤害（温度迅速下降，胞间隙结冰，胞内也结冰，然后液泡结冰）（四）抗冻基因和抗冻蛋白抗冻基因（angtifreeze gene)angtif

13、reeze gene)如拟南芥如拟南芥cor15,cor6.6cor15,cor6.6等基因，油菜的等基因，油菜的BN28,BN15BN28,BN15抗冻基因（antifreeze proteinantifreeze protein）当植物遭遇低温）当植物遭遇低温时，叶片表皮细胞饿细胞间隙周围的细胞会形成时，叶片表皮细胞饿细胞间隙周围的细胞会形成特殊的蛋白质，与水晶表面结合，抑止或减缓水特殊的蛋白质，与水晶表面结合，抑止或减缓水晶进一步向内生长晶进一步向内生长抗冻植物金金丝丝瓜瓜木木麻麻第四节第四节 植物的抗热性植物的抗热性高温对植物的危害：高温对植物的危害：间接危害(饥饿、氨中毒、蛋白质破坏

14、）直接伤害（生物膜破坏，蛋白质变性）内外条件对耐热性的影响：内外条件对耐热性的影响：（1）内部因素：）内部因素：喜冷植物：0-15最适生长。中生植物：10-30最适生长。喜温植物：30-65喜温植物：45以上受害 极度喜温植物：65-100受害 （2）外部条件：）外部条件：温度、湿度。热激蛋白（heat shock protein,HSP）抗热植物柳柳蒿蒿第五节第五节 植物的抗旱性植物的抗旱性1.干旱对植物的伤害：（干旱对植物的伤害：（各部位间水分重新分配膜受损伤光合作用减弱渗透调节）2.作物抗旱的形态，生理特征：作物抗旱的形态，生理特征：1形态特征：根须发达，根冠比大，叶片细胞小，单位面积气

15、孔多。2生理特征：细胞渗透势低，气孔关闭晚，代谢能力强。3.提高作物抗旱性的生理措施：提高作物抗旱性的生理措施：1抗旱锻炼：例如将吸水24小时的种子在20度下萌动，然后风干，反复3次后播种，可提高抗旱性。2合理施肥：合理使用磷钾肥，适当控制氮肥，可提高作物的抗旱性。3施用抗蒸腾剂（antitranspirant）：是一些能降低蒸腾作用的化学药剂。1代谢型2薄模型3反光型抗旱植物蝎蝎子子草草骆驼蓬骆驼蓬第六节植物的抗涝性一涝害对植物的伤害（一）代谢紊乱（二）营养失调（三）乙烯增加二植物对涝害的适应植物是否适应淹水胁迫，很大程度上决定于植物体有无通气组织(图)抗涝植物可以用于绿化造林可以用于绿化造

16、林第七节植物的抗盐性一盐胁迫对植物的伤害盐胁迫（salt stress）土壤盐分过多对植物造成的危害（一）吸水困难土壤盐分过多,降低溶液的渗透势,植物吸水困难,不但种子不能发芽,生长的植物不能吸水或很少,形成干旱.（二）生物膜破坏高浓度的氯化钠置换细胞膜的钙离子,膜结构破坏,功能改变细胞内的钾、磷和有机溶剂外渗。（三）生理紊乱盐碱土中的钠、氯、镁、硫酸离子的浓度过高，阻碍钾、磷酸、硝酸离子的吸收。二植物对盐胁迫的适应抗盐能力不同分为盐生植物（1.52.0）和甜土植物(0.20.8)海海蓬蓬子子 三.盐胁迫机理1.生理干旱学说生理干旱学说 土壤中盐分过多使土壤溶液水势下降，导致植物吸水困难，土壤

17、中盐分过多使土壤溶液水势下降，导致植物吸水困难，甚至体内水分有外渗的危险，造成生理干旱甚至体内水分有外渗的危险，造成生理干旱 2.质膜伤害学说质膜伤害学说 离子胁迫致使植物细胞质膜损伤，胞内大量离子和有机物离子胁迫致使植物细胞质膜损伤，胞内大量离子和有机物质外渗，外界有毒离子进入，导致细胞内一系列生理生质外渗，外界有毒离子进入，导致细胞内一系列生理生化反应受到干扰。化反应受到干扰。3.代谢影响学说代谢影响学说 胁迫效应破坏正常代谢。光合作用下降，叶绿体解体；胁迫效应破坏正常代谢。光合作用下降，叶绿体解体；蛋白质合成受抑制，但分解加强，产生有毒的产物，对蛋白质合成受抑制，但分解加强，产生有毒的产

18、物，对细胞产生毒害细胞产生毒害第八节植物的抗病性一病原微生物对作物的伤害（一）水分平衡失调（二）呼吸作用加强（三）光合作用下降（四）生长的改变二作物对病原微生物的抵抗加强氧化酶活性A分解毒素B促进伤口愈合C抑止病原菌水解酶活性促进组织坏死三 产生抑止物质1.植物防御素2.木质素3.抗病蛋白(几丁质酶chitinase,病原相关蛋白pathogenesis-related protein,植物凝集素lectin)4.激发子(系统获得性抗性SAR)几丁质酶:能水解许多病原菌细胞壁的几丁质.病原相关蛋白:是植物感染后产生的一种或多种新的蛋白质.植物凝集素:是一类能与多糖结合或使细胞凝集的蛋白.系统获

19、得性抗性:植株某一部分受一病原体侵染,不只该处增加抵抗,也把防御广泛病原体的能力扩展到全株.病原体入侵后病原体入侵后,植物防御感染的各种方式植物防御感染的各种方式细菌破坏番茄的防御系统细菌破坏番茄的防御系统植物靠气孔防御植物靠气孔防御抗病植物练习题1、当植物在短时间内遇到洪涝、干旱、冷害、冻害和病虫害等逆境时，它们都具有一定的忍受能力及抵抗能力，试分析其原因。2、冷害和冻害是怎样伤害植物的？3、洪涝、干旱、冷害、冻害和病虫害每年给我国的农业生产带来了哪些危害？4、为什么脱落酸在交叉适应中起作用？5、北方在路灯下的树枝容易受冻害，为什么？6、在南方寒潮过后，紫云英叶变红，为什么？7、试述植物逆抗蛋白产生的生物学意义。8、比较生物膜在各种抗性中的特点。此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢