淺議植物抗性生理

1、植物生理學課程論文 題 目：淺議植物抗性生理 課 程：植物生理學 姓 名：xxxxx 學 院：xxxxx 學 號：xxxxx 專 業(yè)：xxxxx 指導老師：xxxxx 完成時間：xxxxx xxxxx摘要：植物體是一個開放體系，生存于自然環(huán)境。對植物產(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。有些植物不能適應這些不良環(huán)境，無法生存。有些植物卻能適應這些環(huán)境，生存下去。這種環(huán)境的適應性和抵抗力，稱為植物的抗逆性，簡稱抗性?？剐允侵参镩L期進化過程中對逆境的適應形成的。我國幅員遼闊，地形復雜，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)關系極為密切。我們研究植物的抗性生理，對農(nóng)作物產(chǎn)量的提高，保護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植物造成的傷害或死亡的現(xiàn)象。當植物受到冷脅迫后, 會發(fā)生一系列形態(tài)及生理生化方面的變化。植物的這種對低溫冷害的忍受和適應的特性, 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)濟作物的抗冷性強弱直接影響作物產(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、冷害的機制 a、膜的變相 b、活性氧被破壞細胞膜的流動性和穩(wěn)定性是細胞乃至整個植物體賴以生

3、存的基礎。在低溫下植物細胞膜由液晶態(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l(fā)生在生物膜系統(tǒng)類脂分子的相變上。大量研究證實, 膜系中脂肪酸的不飽和度或膜流動性與植物抗寒性密切相關。膜脂上的不飽和脂肪酸成分比例越大, 膜流動性越強, 植物的相變溫度越低, 抗寒性越強。二、植物的抗凍性 植物為抵抗低溫環(huán)境,在生長習性、生理生化、遺傳表達等方面有各種特殊的適應特性即為植物的抗凍性。1、植物對凍害生理適應 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，進入休眠 e、保護物質(zhì)的增多2、凍害的機制 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, 由于胞外空間冰點較高且有一些灰塵或冰核細菌作冰核, 所以胞外先于胞內(nèi)形成冰晶。冰晶溶液比液態(tài)溶液的水勢低得多, 并且溫度越低水勢差值越大, 因而胞內(nèi)的水分通過質(zhì)膜流出, 導致細胞嚴重脫水。脫水會對細胞產(chǎn)生多種傷害, 包括膜的結(jié)構(gòu)和功能低溫還會使蛋白質(zhì)變性 , 冷敏感水稻細胞液泡膜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。電鏡細胞化學觀察結(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), 通過抑制細胞外重結(jié)晶和控制冰晶生長, 從而避免了大冰晶對機體的損傷。三、植物的抗熱性溫度是影響植物生理過程的重要因子，全球變化使得高溫熱害變得非常突出，成

6、為限制植物分布，生長和生產(chǎn)力的一個主要環(huán)境因子。干旱對植物生長和繁殖、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和社會生活有著極其重要的影響，其對世界作物產(chǎn)量的影響，在諸多自然逆境中占首位，其危害程度相當于其他自然災害之和。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農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實踐及穩(wěn)定荒漠生態(tài)具有極其重要的作用。 1、干旱對植物的傷害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）高溫對細胞膜的傷害：細胞膜作為聯(lián)系植物細胞與外界環(huán)境的介質(zhì)，它的組成，性質(zhì)與外界環(huán)境息息相關，外界環(huán)境對植物的脅迫危害首先在膜系統(tǒng)中表現(xiàn)出來。高溫是改變細胞膜結(jié)構(gòu)的一個重要脅迫因子，所以細胞膜被認為受熱害最主要

7、的部位。（2）與高溫有關的生理生化效應：高溫下，與呼吸作用有關的酶鈍化，發(fā)生不可逆失活，提高了生物合成，運輸?shù)鞍踪|(zhì)周轉(zhuǎn)速率而導致能量需求增加。溫度升高到對植物造成脅迫時，氣孔開度減小，蒸騰作用隨之減小，影響植物對礦質(zhì)離子的運輸和水分需求。（3）干旱對植物的影響干旱對植物的生長發(fā)育及生理生化代謝的影響主要集中在以下幾個方面：破壞膜透性，使細胞內(nèi)容物外滲， 影響細胞器的結(jié)構(gòu)和膜脂蛋白質(zhì)組分。膨壓降低，細胞分裂減慢甚至停止，因而細胞生長受抑制，同時造成水分按水勢大小重新分配，以致使老葉過早枯萎、脫落。設法關閉氣孔，減少co2的供應，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物質(zhì)，通過木質(zhì)部蒸騰流到達地上部分，調(diào)節(jié)地上部分的生理過程，而實現(xiàn)植物對干旱脅迫的適應。減少蛋白質(zhì)合成，使游離氨基酸和甜菜堿增多。促進活性氧積累，導致脂質(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)生某些適應性變化, 如促進葉片衰老、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、不同林木基因型對澇漬的反應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)承詮姷闹参飪H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0.6%10%,嚴重地傷害植物

10、。鹽害對植物的傷害主要表現(xiàn)在以下幾個方面:（1)水分脅迫: 由于土壤含鹽量增加, 土壤溶液水勢不斷降低, 植物吸水能力減少, 由此而導致植物生理干旱。（2)離子脅迫: 植物細胞內(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+滲入植物細胞內(nèi), 使細胞原生質(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, 造成植物體內(nèi)氨基酸積累, 這些累積的氨基酸在細胞中轉(zhuǎn)化為丁二胺、戊二胺以及游離胺, 當積累到一定程度時, 細胞就會中毒死亡。（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, 從而對植物細胞造成一定的傷害。 隨著時代的進步，人類對農(nóng)林方面的保護意識逐步加強，綠色植物與人們的生活息息相關。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保護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，也是最關心的問題，農(nóng)作物與“食”密不可分。在進行農(nóng)作物生產(chǎn)的時候，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，具有極高的科研價值和廣闊的發(fā)展前景。參考文