淺議植物抗性生理

1、植物生理學(xué)課程論文 題 目：淺議植物抗性生理 課 程：植物生理學(xué) 姓 名：xxxxx 學(xué) 院：xxxxx 學(xué) 號(hào)：xxxxx 專 業(yè)：xxxxx 指導(dǎo)老師：xxxxx 完成時(shí)間：xxxxx xxxxx摘要：植物體是一個(gè)開放體系，生存于自然環(huán)境。對(duì)植物產(chǎn)生傷害的環(huán)境稱為逆境，又稱為脅迫。脅迫包括生物脅迫和非生物脅迫。生物脅迫有病害、蟲害和雜草;非生物脅迫包括寒冷、高溫、干旱、鹽漬等。有些植物不能適應(yīng)這些不良環(huán)境，無法生存。有些植物卻能適應(yīng)這些環(huán)境，生存下去。這種環(huán)境的適應(yīng)性和抵抗力，稱為植物的抗逆性，簡稱抗性?？剐允侵参镩L期進(jìn)化過程中對(duì)逆境的適應(yīng)形成的。我國幅員遼闊，地形復(fù)雜，氣候多變，各地都有

2、其特殊的環(huán)境，抗性生理與農(nóng)林生產(chǎn)關(guān)系極為密切。我們研究植物的抗性生理，對(duì)農(nóng)作物產(chǎn)量的提高，保護(hù)森林等具有重要的意義。一、植物的抗冷性低溫冷害是指零度以上低溫對(duì)植物造成的傷害或死亡的現(xiàn)象。當(dāng)植物受到冷脅迫后, 會(huì)發(fā)生一系列形態(tài)及生理生化方面的變化。植物的這種對(duì)低溫冷害的忍受和適應(yīng)的特性, 就是植物的抗冷性。低溫脅迫是影響植物正常生長的主要障礙因子之一, 植物尤其是經(jīng)濟(jì)作物的抗冷性強(qiáng)弱直接影響作物產(chǎn)量。 1、冷害過程的生理生化變化 a、水分平衡失調(diào) b、呼吸速率大起大落 c、光合速率減弱 d、酶活性變化 2、冷害的機(jī)制 a、膜的變相 b、活性氧被破壞細(xì)胞膜的流動(dòng)性和穩(wěn)定性是細(xì)胞乃至整個(gè)植物體賴以生

3、存的基礎(chǔ)。在低溫下植物細(xì)胞膜由液晶態(tài)轉(zhuǎn)變成凝膠狀態(tài), 膜收縮; 溫度逆境不可逆?zhèn)Φ脑醴磻?yīng)發(fā)生在生物膜系統(tǒng)類脂分子的相變上。大量研究證實(shí), 膜系中脂肪酸的不飽和度或膜流動(dòng)性與植物抗寒性密切相關(guān)。膜脂上的不飽和脂肪酸成分比例越大, 膜流動(dòng)性越強(qiáng), 植物的相變溫度越低, 抗寒性越強(qiáng)。二、植物的抗凍性 植物為抵抗低溫環(huán)境,在生長習(xí)性、生理生化、遺傳表達(dá)等方面有各種特殊的適應(yīng)特性即為植物的抗凍性。1、植物對(duì)凍害生理適應(yīng) a、植株含水量下降 b、呼吸減弱 c、脫落酸含量增多 d、生長停止，進(jìn)入休眠 e、保護(hù)物質(zhì)的增多2、凍害的機(jī)制 a、膜結(jié)構(gòu)損傷 b、結(jié)冰傷害冷凍傷害及低溫馴化植物生理生化變化：研究表

4、明, 植物冷害首先發(fā)生在細(xì)胞膜系統(tǒng)。已經(jīng)證明: 膜系統(tǒng)損傷首先是冷凍引發(fā)的嚴(yán)重脫水所致。低溫引起植物胞外或胞內(nèi)結(jié)冰, 由于胞外空間冰點(diǎn)較高且有一些灰塵或冰核細(xì)菌作冰核, 所以胞外先于胞內(nèi)形成冰晶。冰晶溶液比液態(tài)溶液的水勢(shì)低得多, 并且溫度越低水勢(shì)差值越大, 因而胞內(nèi)的水分通過質(zhì)膜流出, 導(dǎo)致細(xì)胞嚴(yán)重脫水。脫水會(huì)對(duì)細(xì)胞產(chǎn)生多種傷害, 包括膜的結(jié)構(gòu)和功能低溫還會(huì)使蛋白質(zhì)變性 , 冷敏感水稻細(xì)胞液泡膜atp 酶等酶活性降低, 而質(zhì)膜a tp 酶活性變化小。植物抗凍性舉例：番茄幼苗經(jīng)12 鍛煉7 d ,甜玉米種苗經(jīng)11 鍛煉8 d 或15 d 后,番茄幼苗和甜玉米種苗對(duì)2 低溫脅迫的抗性明顯提高。經(jīng)過

5、低溫鍛煉的番茄幼苗和甜玉米種苗脯氨酸含量較常溫下(26 p21 ) 生長的顯著增加。電鏡細(xì)胞化學(xué)觀察結(jié)果表明,甜玉米種苗經(jīng)11 8 d 鍛煉后,其質(zhì)膜ca2 + 2atpase 在2 冷脅迫后仍保持高活性,甚至有某些提高。而未經(jīng)鍛煉的種苗在同樣低溫處理后,質(zhì)膜ca2 + 2atpase 活性喪失,遭受冷害。植物的抗凍蛋白：植物抗凍蛋白(a fp)是植物體經(jīng)低溫誘導(dǎo)后產(chǎn)生的一類具有熱滯活性和重結(jié)晶抑制活性的抗逆蛋白, 普遍存在于越冬植物體內(nèi), 通過抑制細(xì)胞外重結(jié)晶和控制冰晶生長, 從而避免了大冰晶對(duì)機(jī)體的損傷。三、植物的抗熱性溫度是影響植物生理過程的重要因子，全球變化使得高溫?zé)岷ψ兊梅浅Ｍ怀?，?/p>

6、為限制植物分布，生長和生產(chǎn)力的一個(gè)主要環(huán)境因子。干旱對(duì)植物生長和繁殖、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和社會(huì)生活有著極其重要的影響，其對(duì)世界作物產(chǎn)量的影響，在諸多自然逆境中占首位，其危害程度相當(dāng)于其他自然災(zāi)害之和。因此，干旱是制約植物生長發(fā)育的主要逆境因素，研究植物的抗旱性對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐及穩(wěn)定荒漠生態(tài)具有極其重要的作用。 1、干旱對(duì)植物的傷害a、各部位間水分重新分配b、膜受損傷c、光合作用減弱d、滲透調(diào)節(jié)（1）高溫對(duì)細(xì)胞膜的傷害：細(xì)胞膜作為聯(lián)系植物細(xì)胞與外界環(huán)境的介質(zhì)，它的組成，性質(zhì)與外界環(huán)境息息相關(guān)，外界環(huán)境對(duì)植物的脅迫危害首先在膜系統(tǒng)中表現(xiàn)出來。高溫是改變細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的一個(gè)重要脅迫因子，所以細(xì)胞膜被認(rèn)為受熱害最主要

7、的部位。（2）與高溫有關(guān)的生理生化效應(yīng)：高溫下，與呼吸作用有關(guān)的酶鈍化，發(fā)生不可逆失活，提高了生物合成，運(yùn)輸?shù)鞍踪|(zhì)周轉(zhuǎn)速率而導(dǎo)致能量需求增加。溫度升高到對(duì)植物造成脅迫時(shí)，氣孔開度減小，蒸騰作用隨之減小，影響植物對(duì)礦質(zhì)離子的運(yùn)輸和水分需求。（3）干旱對(duì)植物的影響干旱對(duì)植物的生長發(fā)育及生理生化代謝的影響主要集中在以下幾個(gè)方面：破壞膜透性，使細(xì)胞內(nèi)容物外滲， 影響細(xì)胞器的結(jié)構(gòu)和膜脂蛋白質(zhì)組分。膨壓降低，細(xì)胞分裂減慢甚至停止，因而細(xì)胞生長受抑制，同時(shí)造成水分按水勢(shì)大小重新分配，以致使老葉過早枯萎、脫落。設(shè)法關(guān)閉氣孔，減少co2的供應(yīng)，以影響葉綠體的結(jié)構(gòu)而造成光合作用減弱。減少內(nèi)源激素中促進(jìn)生長的激素，

8、延緩或抑制生長，使aba 大量增加，而ctk減少，刺激乙烯的產(chǎn)生。根系合成的aba 又作為一種根源信號(hào)物質(zhì)，通過木質(zhì)部蒸騰流到達(dá)地上部分，調(diào)節(jié)地上部分的生理過程，而實(shí)現(xiàn)植物對(duì)干旱脅迫的適應(yīng)。減少蛋白質(zhì)合成，使游離氨基酸和甜菜堿增多。促進(jìn)活性氧積累，導(dǎo)致脂質(zhì)過氧化。2、提高作物抗旱性的途徑 a、抗旱鍛煉 b、合理施肥 c、施用抗蒸騰劑四、植物的抗?jié)承?、澇漬脅迫對(duì)植物的危害水澇脅迫主要限制光合作用與有氧呼吸, 而促進(jìn)無氧呼吸, 也有一些植物在水澇脅迫下光合本身并不改變, 但光合產(chǎn)物輸出受阻, 因產(chǎn)物抑制而降低了光合速率。淹水除了造成土壤缺o 2 外, 對(duì)植物還有“水套作用”, 引起植物體無氧呼吸

9、, 產(chǎn)生乙醇等有毒中間產(chǎn)物, 從而使植物發(fā)生某些適應(yīng)性變化, 如促進(jìn)葉片衰老、脫落, 莖直徑增加, 通氣組織形成, 產(chǎn)生不定根等, 其本質(zhì)是淹水引起生長素和乙烯相互作用, 引起植物體各部分生長變化。2、不同林木基因型對(duì)澇漬的反應(yīng)不同木本植物耐澇性有較大差異, 種源、家系和無性系間耐澇性也有顯著差異。澇漬脅迫下, 抗性不同的植物根系生長情況和生物量差異很大, 抗?jié)承詮?qiáng)的植物僅部分初生根死亡, 莖基部形成不定根。五、植物的抗鹽性 1、鹽脅迫對(duì)植物的傷害 a、吸水困難 b、生物膜破壞 c、生理紊亂 通常土壤含鹽量在0.2%0.5%即不利于植物的生長,而鹽堿土的含量卻高達(dá)0.6%10%,嚴(yán)重地傷害植物

10、。鹽害對(duì)植物的傷害主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:（1)水分脅迫: 由于土壤含鹽量增加, 土壤溶液水勢(shì)不斷降低, 植物吸水能力減少, 由此而導(dǎo)致植物生理干旱。（2)離子脅迫: 植物細(xì)胞內(nèi)許多酶只能在很窄的離子濃度范圍內(nèi)才具有活性, 而生長在鹽堿土中的植物由于土壤中過量的cl- 和ca2+滲入植物細(xì)胞內(nèi), 使細(xì)胞原生質(zhì)凝集、葉綠素破壞、蛋白質(zhì)合成受到破壞、蛋白質(zhì)水解作用加強(qiáng), 造成植物體內(nèi)氨基酸積累, 這些累積的氨基酸在細(xì)胞中轉(zhuǎn)化為丁二胺、戊二胺以及游離胺, 當(dāng)積累到一定程度時(shí), 細(xì)胞就會(huì)中毒死亡。（3)光合作用下降: 鹽脅迫一方面使葉綠體中類囊體成分與超微結(jié)構(gòu)發(fā)生變化, 另一方面影響光能吸收和轉(zhuǎn)換以及

11、影響電子傳遞與碳同化?？傮w上導(dǎo)致植物光合作用下降。（4)呼吸作用不穩(wěn): 土壤鹽分濃度將直接影響植物的呼吸作用, 低鹽促進(jìn)呼吸, 高鹽抑制呼吸。（5)蛋白質(zhì)合成受阻: 鹽分過多使許多植物蛋白質(zhì)合成受阻, 而降解過程加快。其原因一方面是鹽脅迫迫使核酸分解大于合成, 從而抑制蛋白質(zhì)合成, 同時(shí)高鹽下氨基酸生物合成受阻。（6)有毒物質(zhì)積累: 鹽脅迫使植物體內(nèi)積累有毒物質(zhì), 如大量氮代謝中間產(chǎn)物, 包括氨和某些游離氨基酸轉(zhuǎn)化成具有毒性的腐氨和尸氨, 從而對(duì)植物細(xì)胞造成一定的傷害。 隨著時(shí)代的進(jìn)步，人類對(duì)農(nóng)林方面的保護(hù)意識(shí)逐步加強(qiáng)，綠色植物與人們的生活息息相關(guān)。但是近來森林遭遇蟲害、凍害、干旱而被破壞的消息日益增多，所以植物的抗性生理的研究對(duì)保護(hù)森林植被具有重要意義，具有廣闊發(fā)展前景。衣食住行是人們最切身，也是最關(guān)心的問題，農(nóng)作物與“食”密不可分。在進(jìn)行農(nóng)作物生產(chǎn)的時(shí)候，我們不僅追求“有”，我們還得追求“高”，就是農(nóng)作物的產(chǎn)量要提高。在這過程中，植物的抗性生理與之有著密切的關(guān)系，它是農(nóng)作物產(chǎn)量提高的有力保障。所以植物的抗性生理與我們的生活息息相關(guān)，具有極高的科研價(jià)值和廣闊的發(fā)展前景。參考文