植物生理学习题大全——第12章植物的抗性生理44127.docx
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1、第十二章 植物的抗性生理第十二章 植物的抗性生理一. 名词解释逆境(environmental stress):又称胁迫(stress),系指对植物生存和生长不利的各种环境因素的总称。抗逆性(stress resistance):植物对逆境的抵抗和忍耐能力,简称为抗性。抗性是植物对环境的一种适应性反应,是在长期进化过程中形成的。避逆性(stress avoidance):植物通过设置物理屏障或某些特殊的代谢反应和生长发育变化,从而避免或减小逆境对植物组织施加的影响,使其仍保持较正常的生理活动,这种抵抗称为避逆性。耐逆性(stress tolerance):又称逆境忍耐。植物组织虽然经受逆境的影
2、响,但可通过代谢反应阻止、降低或者修复由逆境造成的损伤,从而保持其生存能力,这种抵抗称为耐逆性。逆境逃避(stress escape):指植物通过生育期的调整避开逆境。植物抗性生理(hardiness physiology):是指逆境对植物生命活动的影响,以及植物对逆境的抵御抗性能力。渗透调节(osmotic adjustment):植物细胞通过主动增加溶质,降低渗透势,增强吸水和保水能力,以维持正常细胞膨压的作用。交叉适应(cross adaptation):植物经历了某种逆境后,能提高对另一些逆境的抵抗能力,这种对不同逆境间的相互适应作用,称为交叉适应。逆境蛋白(stress protei
3、ns):由逆境因素诱导植物体内形成的新蛋白质(酶)。活性氧(active oxygen):是性质活泼、氧化能力很强的含氧物质的总称,包括含氧的自由基、过氧化氢、单线态分子氧等。生物自由基(biological free radical):泛指生物体自身代谢产生的带有未配对电子的基团或分子,包括含氧自由基和非含氧自由基。它们的化学性质极其活泼,不稳定。冻害(freezing injury):温度下降到零度以下,植物体内发生冰冻,因而受伤甚至死亡,这种现象称为冻害。冷害(chilling injury):零度以上低温,虽无结冰现象,但能引起喜温植物的生理障碍,使植物受伤甚至死亡,这种现象叫冷害。寒
4、害(cold injury):低温导致植物受伤或死亡的现象。热害(heat injury):由高温引起植物伤害的现象。抗性锻炼(hardiness hardening):在生活周期中,植物的抗逆遗传特性需要特定环境因子的诱导才能表现出来,这种诱导过程称为抗性锻炼。抗寒锻炼(cold resistance hardening):植物在冬季来临之前,随着气温的降低,体内发生了一系列适应低温的生理生化变化,抗寒能力逐渐增强,这种抗寒能力逐渐提高的过程称为抗寒锻炼。抗旱锻炼(drought resistance hardening):在种子萌发期或幼苗期进行适度的干旱 处理,使植物的生理代谢发生相应的
5、变化,从而增强对干旱的抵抗能力,这个过程称为抗旱锻炼。湿害(wet injury):是指土壤水分达到饱和时对旱生植物的伤害。涝害(flood injury):地面积水,淹没了植物一部分或全部而对植物产生的伤害。植保素(phytoalexin):是寄主被病原菌侵入后产生的一类对病菌有毒的物质。抗病性(disease resistance):植物对病原微生物侵染的抵抗能力。大气干旱(atmosphere drought):空气极度干燥,相对湿度极低,根系吸水赶不上蒸腾失水,因而发生水分亏缺的现象。土壤干旱(soil drought):因土壤中缺少可利用的水,导致植物体内水分亏缺,发生永久萎蔫的现象
6、。干旱(drought)与生理干旱(physiological drought):水分过度亏缺的现象称为干旱。由于土壤中盐分过多,引起土壤水势降低,植物根系吸收水分困难,甚至发生体内水分外渗的受旱现象,叫生理干旱。过冷却(supercooling):是指细胞液在其冰点以下仍然保持非冰冻状态。温度补偿点(temperature compensation point):当呼吸速率与光合速率相等时的温度。萎蔫(wilting):植物在水分亏缺时,细胞失去紧张,叶片和茎的幼嫩部分下垂的现象。盐害(salt injury):也称盐胁迫(salt stress),是指土壤盐分过多对植物造成的危害。二. 符
7、号缩写CAT : 过氧化氢酶 MDA: 丙二醛 O2-. : 超氧自由基 1O2 : 单线态氧 OH : 羟基自由基 POD: 过氧化物酶P: 蛋白质自由基 RO: 烷氧自由基 UFAI: 不饱和脂肪酸指数 RuFA: 多元不饱和脂肪酸 SOD: 超氧化物歧化酶 ROO : 脂质过氧化物HSPs: 热激蛋白 PRs: 病程相关蛋白 HF : 氟化氢三. 简答题1. 逆境对植代谢物的影响。逆境导致水分胁迫,细胞脱水,膜系统受害,透性加大。光合速率下降,同化产物减少;缺水引起气孔关闭,叶绿体受损伤,蛋白质等失活或变性。冰冻、高温、淹水时,呼吸速率逐渐下降;冷害、干旱胁迫时,呼吸先升后降;感病时呼吸
8、显著升高。逆境导致糖类和蛋白质转变成的可溶性含氮化合物增加,这与合成酶作用减弱、水解酶活性增强有关。组织内脱落酸含量迅速升高。2. 逆境胁迫时,植物细胞如何发生变化?逆境感受:例如低温胁迫时,质膜液化;信号转导:例如水分胁迫时,根部形成的信号分子会转导至地上部分;基因表达:冷冻胁迫时会产生抗冻基因;蛋白质合成:抗冻基因合成抗冻蛋白;酶活性增加:生成各种用于抵御或适应逆境的物质。3. 植物在逆境下可以合成哪些逆境蛋白?它们有什么生理功能?热激蛋白(HSPs):可以和受热激伤害后的变性蛋白质结合,维持它们的可溶状态或使其恢复原有的空间构象和生物活性。热激蛋白也可以与一些酶结合成复合体,使这些酶的热
9、失活温度明显提高。低温诱导蛋白:亦称抗冻蛋白,它与植物抗寒性的提高有关。由于这些蛋白具有高亲水性,所以具有减少细胞失水和防止细胞脱水的作用。渗调蛋白:有利于降低细胞的渗透势和防止细胞脱水,提高植物的抗盐性和抗旱性。病原相关蛋白(PRs):与植物局部和系统诱导抗性有关。还能抑制真菌孢子的萌发,抑制菌丝生长,诱导与其它防卫系统有关的酶的合成,提高其抗病能力。4. 渗透调节物质有哪些?渗透调节的主要生理功能是什么?植物渗透调节物质可分为两大类:一类是由外界引入细胞中的无机离子,包括钾、钠、钙、 镁、氯等;二类是在细胞内合成的有机溶质,主要是蔗糖、山梨醇、脯氨酸、甜菜碱等。其主要的生理功能包括:维持细
10、胞膨压稳定,有利于其它生理生化过程的进行。维持气孔开放,以保证光合作用较正常的进行。5. 在逆境中,植物体内累积脯氨酸有什么作用?作为渗透调节物质:适合于用来保持原生质与环境的渗透平衡,防止水分散失。保持膜结构的完整性:因为脯氨酸与蛋白质相互作用,能增加蛋白质的可溶性和减少可溶性蛋白的沉淀,增强蛋白质和蛋白质间的水合作用。6. 外施ABA提高植物抗逆性的原因是什么?可能减少膜的伤害;减少自由基对膜的破坏;改变体内代谢;减少水分丧失,提高抗旱、抗冷、抗寒和抗盐的能力。交叉适应:植物在一种逆境条件下,会提高脱落酸的含量以适应该不良环境,而脱落酸含量提高又能增强另一种抗逆能力。7. 写出植物体内能消
11、除自由基的抗氧化物质与抗氧化酶类。抗氧化物质有:锌、硒、硫氢基化合物(如谷胱甘肽、半胱氨酸等)、Cytf、PC、类胡萝卜素、维生素A、维生素C、维生素E、辅酶A、辅酶Q、甘露醇、山梨醇等。抗氧化酶类有:超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶、谷胱甘肽过氧化物酶、谷胱甘肽还原酶等。8. O3对植物的伤害主要表现在哪些方面?破坏质膜:O3能氧化质膜的组成成分,如蛋白质和不饱和脂肪酸等,破坏质膜选择透性,使细胞内含物外渗。破坏细胞正常的氧化还原过程:由于O3能氧化SH基,破坏了以SH基为活性基的酶(如多种脱氢酶)的活性,从而导致细胞内正常的氧化还原过程受扰,影响各种代谢过程。O3破坏叶绿素及其合成,
12、使光合速率降低。改变呼吸途径:O3不仅降低氧化磷酸化水平,同时还抑制糖酵解,促进戊糖磷酸途径。9. 什么叫植物的交叉适应?它具有什么特点?植物和动物一样,在经历了某种逆境之后能提高植物对另一些逆境的抵抗能力,这种对于不良环境之间的相互适应作用称为交叉适应。 其特点如下:在干旱、盐渍等多种逆境条件下,植物体内的脱落酸、乙烯等植物激素含量都有增加,从而可以提高植物对多种逆境的抵抗能力。植物在遭受多种逆境胁迫下,同时会有多种保护酶参与作用,如超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶( CAT )、抗坏血酸过氧化物酶、谷胱甘肽还原酶等。植物在一种逆境下可以产生多种逆境蛋白,而在多种逆
13、境下则又可以产生类似的逆境蛋白,如在高温、干旱、盐渍等胁迫下都能诱导热激蛋白的合成。在多种逆境条件下,植物都会积累脯氨酸、甜菜碱等渗透调节物质,通过渗透调节作用来提高自身对逆境的抵抗力。干旱、盐处理可提高水稻的抗冷性,就是植物发生交叉适应反应的例证。10. 冷害过程中植物的生理生化变化。水分平衡失调:植物在低温胁迫下,ABA的合成与运输受到抑制,叶片气孔关闭能力减弱,造成水分丢失;另一方面,低温使根细胞吸水能力急剧降低,因而导致植物萎蔫。呼吸速率大起大落:冷害病症出现前,呼吸速率加快,释放的能量转变为热能;随之低温的加剧或时间延长,呼吸速率大大下降。光合速率减弱:低温影响叶绿素的生物合成和光合
14、进程,同时低温降低糖分的运输速率。酶活性变化:冷害引起一系列合成酶的活性降低,但能使水解酶活性升高。原生质流动减慢或停止。11. 膜脂组成与植物的抗冷性有何关系?一般生物膜脂呈液晶态,当温度下降到一定程度时,膜脂由液晶态变为凝胶态,从而导致原生质停止流动,透性加大,水溶性物质外渗,破坏了原来的离子平衡。由于膜相的改变,也使结合在膜上的酶系统活性降低,有机物分解占优势。膜脂碳链越长,固化温度越高。碳链长度相同时,不饱和键数越多,固化温度越低,即不饱和脂肪酸越多,植物的抗冷性就越强。12. 零上低温对植物组织的伤害大致分为几个步骤?(冻害的机制)膜相的改变:在低温时膜从液晶态转变为凝胶态,膜收缩,
15、出现裂缝或通道,使膜的透性增加,水溶性物质外渗,破坏了原来的离子平衡。由于膜损伤而引起代谢紊乱,导致死亡。膜相的改变,使结合在膜上的酶系统活性降低,有机物分解占优势。膜蛋白活性降低,破坏其运输及能量转换功能。13. 影响冷害的因素。内部因素:不同植物对冷害的敏感性不同,同一植物不同品种或类型的抗寒性不同,同一植物不同生长期的抗寒性也不相同。外界因素:低温锻炼对提高喜温植物的抗寒性有一定效果;植物的生长速率与抗寒性的强弱呈负相关,低温来临之前,合理施用磷钾肥,少施氮肥,控制植物生长速率,可提高其抗寒性。14. 植物对冻害的生理适应。植株含水量下降:随着温度下降,植株吸水减少,细胞内亲水性胶体加强
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