植物的環(huán)境脅迫生理課件

1、第一節(jié) 植物環(huán)境脅迫生理概述3、植物抗逆性：植物對(duì)逆境的抵抗和忍耐能力叫植物抗逆性，簡(jiǎn)稱(chēng)抗性。 4、脅變：在脅迫下，植物體發(fā)生的生理變化成為脅變。一、基本概念：二、環(huán)境脅迫與植物的關(guān)系1、對(duì)水分代謝的影響：多種不同的環(huán)境脅迫作用于植物體時(shí)均能造成水分脅迫，造成植物脫水，對(duì)膜系統(tǒng)得結(jié)構(gòu)和功能產(chǎn)生影響。 直接的水分脅迫： 干旱。 間接的水分脅迫： 低溫和冰凍鹽 漬高 溫輻 射 （一）、環(huán)境脅迫對(duì)植物代謝活動(dòng)的影響（一）、環(huán)境脅迫對(duì)植物代謝的影響2、對(duì)光合作用的影響：使光合酶活性下降、氣孔關(guān)閉、造成二氧化碳供應(yīng)不足而使植物的光合作用下降。3、對(duì)呼吸作用的影響：植物的呼吸速率不穩(wěn)。4、對(duì)物質(zhì)代謝的影響

2、：分解酶活性高于合成酶活性，物質(zhì)分解大于合成。（二）植物對(duì)環(huán)境脅迫敏感性的差異1.逆境逃避： 指植物通過(guò)對(duì)生育周期的調(diào)整來(lái)避開(kāi)逆境的干擾，在相對(duì)適宜的環(huán)境中完成其生活史。2、逆境忍耐： 指植物處于不利環(huán)境時(shí)，通過(guò)代謝反應(yīng)來(lái)阻止、降低或修復(fù)由逆境造成的損傷，使其仍保持正常的生理活動(dòng)。（三）植物抵抗環(huán)境脅迫的生理基礎(chǔ)1、生物膜結(jié)構(gòu)與自由基平衡2、逆境蛋白及其意義3、滲透調(diào)節(jié)與滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)4、內(nèi)源激素的變化第二節(jié) 溫度脅迫生理 植物生長(zhǎng)對(duì)溫度的反應(yīng)有三基點(diǎn)，即最低溫度、最適溫度和最高溫度。超過(guò)最高溫度，植物就會(huì)遭受熱害。低于最低溫度，植物將會(huì)受到寒害 (包括冷害和凍害)。溫度脅迫即是指溫度過(guò)低或過(guò)高

3、對(duì)植物的影響。 一、低溫脅迫生理（一）寒害和植物的抗寒性 1、冷害 ：冰點(diǎn)以上低溫對(duì)植物的危害叫做冷害。2、抗冷性：植物對(duì)冰點(diǎn)以上低溫的適應(yīng)能力叫抗冷性。（一）寒害和植物的抗寒性 （1）、直接傷害：葉片失綠和萎蔫、死苗或僵苗不發(fā)、籽?？瞻T、果蔬貯藏期遇低溫，表皮變色，局部壞死，形成凹陷斑點(diǎn)。（2）、間接傷害：膜透性增加選擇透性減弱，膜內(nèi)大量溶質(zhì)外滲；原生質(zhì)流動(dòng)減慢或停止；吸水能力和蒸騰速率都明顯下降，水分代謝失調(diào)；葉綠體分解加速，葉綠素含量下降；呼吸速率大起大落等。植物冷害的癥狀：正 常 植株在2條件下處理1天后的植株（一）寒害和植物的抗寒性 3、凍害：冰點(diǎn)以下低溫對(duì)植物的危害叫做凍害。4、抗

4、凍性：植物對(duì)冰點(diǎn)以下低溫的適應(yīng)能力叫抗凍性。 葉片如燙傷，組織因細(xì)胞失去膨壓而變軟，葉色變?yōu)楹稚?，?yán)重時(shí)死亡。（一）寒害和植物的抗寒性 植物凍害的癥狀：凍害的機(jī)理： A、 胞間結(jié)冰：環(huán)境溫度緩慢下降，質(zhì)外體（細(xì)胞間隙）結(jié)冰，引起胞質(zhì)水分虧缺。 B、胞內(nèi)結(jié)冰：環(huán)境溫度驟然下降，質(zhì)外體與共質(zhì)體均結(jié)冰，冰在形成或融化過(guò)程中對(duì)亞細(xì)胞精細(xì)結(jié)構(gòu)的機(jī)械傷害（二）提高植物抗寒性的措施 、抗寒鍛煉 ：在植物遭遇低溫冷害之前，逐步降低溫度，使植物提高抗凍的能力，是一項(xiàng)有效的措施。 右圖植株先在下鍛煉天，和左圖植株共同放在下天后，再放在室溫下天的生長(zhǎng)狀況（二）提高植物抗寒性的措施 2 化學(xué)誘導(dǎo)控制：調(diào)節(jié)CTK、AB

5、A的比例，采用其它生長(zhǎng)延緩劑。3.加強(qiáng)田間管理：調(diào)節(jié)N、P、K比例，薄膜等覆蓋，培育壯苗等。二、高溫脅迫生理（一）熱害與抗熱性 ： 、概念：由高溫引起植物傷害的現(xiàn)象稱(chēng)為熱害。而植物對(duì)高溫脅迫的適應(yīng)則稱(chēng)為抗熱性。、根據(jù)不同植物對(duì)溫度的反應(yīng)，可將植物分三類(lèi)：喜冷植物 中生植物喜溫植物 二、高溫脅迫生理2、植物熱害的癥狀：葉片死斑明顯，葉綠素破壞嚴(yán)重，器官脫落，亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)破壞變形。 （二）、高溫對(duì)植物的危害1、直接傷害：2、間接傷害：蛋白質(zhì)變性： 脂類(lèi)液化： 引起植物過(guò)度的蒸騰失水呼吸作用大于光合作用 積累產(chǎn)生的有毒物質(zhì) 熱鍛煉能提高植物的耐熱性、在生長(zhǎng)的苗、現(xiàn)在處理兩小時(shí)，再在處理小時(shí)，后在生長(zhǎng)的

6、苗、在處理小時(shí)，后在生長(zhǎng)的苗第三節(jié)水分脅迫生理 一、水分虧缺生理： (一) 植物旱害的癥狀：1、干旱：植物常遭受的有害影響之一是缺水，當(dāng)植物耗水大于吸水時(shí)，就使組織內(nèi)水分虧缺。過(guò)度水分虧缺的現(xiàn)象，稱(chēng)為干旱。 、干旱種類(lèi)：（1）、土壤干旱（2）、大氣干旱（3）、生理干旱、外部干旱表現(xiàn)：（1）、萎蔫：有暫時(shí)萎蔫與永久萎蔫。（2）、生長(zhǎng)減慢。一、水分虧缺生理： 、旱害：是指土壤水分缺乏或大氣相對(duì)濕度過(guò)低對(duì)植物的危害。植物抵抗旱害的能力稱(chēng)為抗旱性。旱生植物(二)植物旱害的機(jī)理： 1.改變膜的結(jié)構(gòu)及透性： 當(dāng)植物細(xì)胞失水時(shí)，原生質(zhì)膜的透性增加，大量的無(wú)機(jī)離子和氨基酸、可溶性糖等小分子被動(dòng)向組織外滲漏。2

7、.破壞了正常代謝過(guò)程： 細(xì)胞脫水對(duì)代謝破壞的特點(diǎn)是抑制合成代謝而加強(qiáng)了分解代謝，即干旱使合成酶活性降低或失活而使水解酶活性加強(qiáng)。水分不足使光合作用顯著下降，直至趨于停止。 (三) 植物的抗旱特征1.形態(tài)：根系發(fā)達(dá)而深廣，根冠比大；細(xì)胞小，維管束發(fā)達(dá)；單位面積氣孔數(shù)多；輸導(dǎo)組織發(fā)達(dá)；角質(zhì)或蠟質(zhì)層厚2.生理：脯氨酸、ABA等物質(zhì)積累多；水解酶活性保持穩(wěn)定，合成酶活性不削弱；保水力強(qiáng)。、植物抗旱特征：2. 提高作物抗旱性的途徑：（1）、抗旱鍛練：如蹲苗、擱苗、餓苗等。（2）、合理施肥：P、K、B、Cu等；（3）、化學(xué)誘導(dǎo)：CaCl2、ZuSO4等；（4）、生長(zhǎng)延緩劑及抗蒸騰劑；如ABA、CCC(矮壯

8、素);（5）、抗旱育種。二、水分過(guò)剩生理：(一)植物澇害的癥狀：1.濕害 ：指土壤過(guò)濕、水分處于飽和狀態(tài)，土壤含水量超過(guò)了田間最大持水量，根系生長(zhǎng)在沼澤化的泥漿中，這種澇害叫濕害。 2.澇害： 典型的澇害是指地面積水，淹沒(méi)了作物的全部或一部分。在低濕、沼澤地帶、河邊以及在發(fā)生洪水或暴雨之后，常有澇害發(fā)生。 3、植物澇害得癥狀：地上部與根系的生長(zhǎng)均受到阻礙，個(gè)體矮小、葉色變黃、根尖變黑、葉柄偏上生長(zhǎng)。 (二)植物澇害的機(jī)制： 1.代謝紊亂 2.營(yíng)養(yǎng)失調(diào) 3.生長(zhǎng)受抑 (三) 植物的抗?jié)承裕?.機(jī)理有發(fā)達(dá)的通氣系統(tǒng)，代謝上提高對(duì)缺氧的忍耐力，改變呼吸途徑，如以磷酸戊糖途徑代替糖酵解過(guò)程；破壞或抑制

9、有害物質(zhì)的合成。2. 防澇排澇措施。第四節(jié)其它方面的脅迫生理 一、生物脅迫生理：（一）病害：病菌對(duì)植物的侵襲和傷害稱(chēng)為病害。植物抵抗病菌侵襲的能力稱(chēng)抗病性。寄主對(duì)病原物的反應(yīng)可分感病、耐病、抗病和免疫等類(lèi)型。、病害的脅迫生理：植物從完全不發(fā)病到嚴(yán)重發(fā)病，是一個(gè)連續(xù)過(guò)程，植物的抗病受遺傳的控制、代謝的控制及環(huán)境的控制。病害可引起作物水分平衡失調(diào)，呼吸作用加強(qiáng)，光合作用下降，激素發(fā)生變化，同化物運(yùn)輸受干擾等。、植物抗病的生理基礎(chǔ)：包括形態(tài)結(jié)構(gòu)屏障，組織局部壞死，抑制物質(zhì)(含植保素)等。一、生物脅迫生理：（二）蟲(chóng)害：（1）、拒蟲(chóng)性：通過(guò)物理方式干擾害蟲(chóng)的運(yùn)動(dòng)機(jī)制。（2）、抗蟲(chóng)性：當(dāng)植物體內(nèi)缺乏該營(yíng)養(yǎng)

10、物質(zhì)時(shí)，就不會(huì)被害蟲(chóng)取食，表現(xiàn)為抗蟲(chóng)特性。2、植物抗蟲(chóng)的生理基礎(chǔ)：不是絕對(duì)的，經(jīng)常受到氣候條件和栽培條件的影響。、植物抵抗害蟲(chóng)的方式（三）、提高植物抗病性的途徑： 培育抗病品種，合理施肥，開(kāi)溝排漬以降低地下水位，施用生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑以誘導(dǎo)抗病蟲(chóng)的相關(guān)基因的表達(dá)。二、 鹽堿脅迫生理 （一）、鹽分過(guò)多對(duì)植物的危害 ：1、概念：土壤中可溶性鹽過(guò)多對(duì)植物的不利影響叫鹽害。植物對(duì)鹽分過(guò)多的適應(yīng)能力稱(chēng)為抗鹽性。2、植物鹽害的機(jī)制：（一）、鹽分過(guò)多對(duì)植物的危害 ：（1）、滲透脅迫 ：由于高濃度的鹽分降低了土壤水勢(shì)，使植物不能吸水，甚至體內(nèi)水分外滲，因而鹽害通常表現(xiàn)為生理干旱，植物生長(zhǎng)矮小，葉色暗綠。（2）、離子毒

11、害 ：鹽堿土中Na+、Cl-、Mg2+、SO42-等含量過(guò)高，會(huì)引起K+、HPO42-或NO3-等元素的缺乏。Na+濃度過(guò)高時(shí)，植物對(duì)K+的吸收減少，同時(shí)也易發(fā)生磷和Ca2+的缺乏癥。（3）、生理代謝紊亂：鹽分脅迫抑制甜土植物的生長(zhǎng)和發(fā)育，并引起一系列的代謝失調(diào)：A、光合作用受到抑制。B、呼吸作用不穩(wěn)C、蛋白質(zhì)合成受阻D、有毒物質(zhì)鹽積累三、植物抗鹽性及其提高途徑 （一）、避鹽：雖然生長(zhǎng)在鹽漬環(huán)境中，但植物體內(nèi)鹽分含量不高，因而就避免了鹽分過(guò)多對(duì)植物的傷害。1、排鹽 指有些植物吸收了鹽分并不在體內(nèi)存積而又主動(dòng)地排泄到莖葉表面，然后沖刷脫落。2、稀鹽 有些植物并不分泌鹽，而是把吸進(jìn)的鹽類(lèi)進(jìn)行稀釋。

12、稀釋的方式是通過(guò)吸水與加快生長(zhǎng)速率，沖淡細(xì)胞內(nèi)鹽分濃度。三、植物抗鹽性及其提高途徑 3、拒鹽 通過(guò)細(xì)胞質(zhì)的調(diào)節(jié)“拒絕”一部分離子進(jìn)入細(xì)胞，如用125mmol/L或250MMolL NACl處理大麥的一些品種，發(fā)現(xiàn)抗鹽的品種積累NA、Cl要比不抗鹽的品種少得多，種現(xiàn)象在小麥、大麥試驗(yàn)中都很明顯。（二）、耐鹽：是通過(guò)生理上或代謝上的適應(yīng)，忍受已進(jìn)入細(xì)胞的鹽類(lèi)。耐鹽的常見(jiàn)方式是通過(guò)細(xì)胞的滲透調(diào)節(jié)來(lái)適應(yīng)因鹽漬而產(chǎn)生的水分逆境。如小麥、黑麥等遇鹽分過(guò)高時(shí)，可以吸收離子積累在液泡中，通過(guò)細(xì)胞滲透勢(shì)增高，水勢(shì)降低防止細(xì)胞脫水。 （三）、提高植物抗鹽性的途徑1、鹽分處理 ：植物產(chǎn)生對(duì)鹽分的忍受耐力必須要經(jīng)過(guò)一

13、個(gè)適應(yīng)鍛煉過(guò)程，對(duì)逐漸上升的鹽分易適應(yīng)，對(duì)突然遭遇高鹽環(huán)境就不能適應(yīng)。種子在一定濃度的鹽溶液中吸水膨脹，然后再播種萌發(fā)，可提高作物生育期的抗鹽能力。2、篩選抗鹽品種： 不同作物抗鹽性不同，即使同一作物不同品種之間抗鹽性也有很大差異，可以根據(jù)土壤鹽分輕重不同，選育抗鹽性不同的品種。3、用植物激素處理植株：如噴施IAA或用IAA浸種，可促進(jìn)作物生長(zhǎng)和吸水，提高抗鹽性。ABA能誘導(dǎo)氣孔關(guān)閉，減少蒸騰作用和鹽的被動(dòng)吸收，提高作物的抗鹽能力。濱藜（海馬齒）：生活于歐洲、地中海、北非與南非等海邊的鹽生植物四、 污染對(duì)植物的影響 （一）大氣污染1、概念與污染物：大氣污染：指大氣中廢氣體對(duì)植物的危害。包括：氧

14、化物質(zhì)，O3、NO2、Cl2；還原物質(zhì)，SO2，H2S，甲醛、CO；酸性物質(zhì)，HF、HCl、HCN、SO3、SiF4；堿性物質(zhì)，NH3；有機(jī)物質(zhì)，乙烯等四、 污染對(duì)植物的影響 2、癥狀與反應(yīng)：急性傷害可在短時(shí)間內(nèi)使植物組織壞死。葉呈灰綠色，逐漸轉(zhuǎn)為暗綠色油漬或水漬斑，葉片變軟，壞死組織脫水變干，并呈現(xiàn)象牙色到紅色或暗褐色。慢性傷害是長(zhǎng)期接觸亞致死濃度的污染氣體而受害。葉片失綠，變小畸形，加速衰老，癥狀據(jù)污染物不同而各異。受污染后光合降低，呼吸異常，干物累積減慢，酶活性改變。1、概念與污染物：水體污染與土壤污染：指水體和土壤中毒廢物質(zhì)對(duì)植物的危害。包括：酚類(lèi)化合物，一元酚、二元酚、多元酚；氰化物，有機(jī)氰、無(wú)機(jī)氰；石油；洗滌劑；三氯乙醛；重金屬離子，汞、鉻、砷、硒、鉛、鎘、鋁；其它有機(jī)物等