植物逆境生理概述

《植物與植物生理》第六單元教學(xué)子單元1：植物逆境生理微課件1植物逆境生理概述匯報(bào)人：韓春梅學(xué)習(xí)目標(biāo)掌握有關(guān)植物逆境生理的基本概念；掌握植物逆境的種類；了解植物在逆境條件下的生理生化變化；了解植物響應(yīng)逆境的生理及分子機(jī)制。主要內(nèi)容逆境的基本概念逆境種類逆境條件下植物的生理生化變化植物響應(yīng)逆境的生理及分子機(jī)制重點(diǎn)和難點(diǎn)重點(diǎn)植物逆境的種類難點(diǎn)植物響應(yīng)逆境的生理及分子機(jī)制影響植物生長發(fā)育的各種環(huán)境因子示意圖一、逆境的基本概念1、逆境：凡是對(duì)植物生存與生長不利的各種環(huán)境因子的總稱。2、脅迫：任何一種使植物內(nèi)部產(chǎn)生有害變化或潛在有害變化的環(huán)境因子。干旱洪澇大氣污染3、植物的適應(yīng)性植物適應(yīng)性是指植物自身對(duì)逆境的適應(yīng)能力。植物對(duì)逆境的適應(yīng)方式分為避逆性和抗逆性2個(gè)方面。植物的各種適應(yīng)性（1）避逆性避逆性：植物通過物理障礙或生理生化途徑完全排除或部分排除逆境對(duì)植物體產(chǎn)生的直接有害效應(yīng)來抵抗逆境的方式。瓦松（2）抗逆性和抗性鍛煉抗逆性：植物對(duì)各種不利的環(huán)境因子都具有一定的抵抗或忍耐能力，簡稱抗性?？剐藻憻挘褐参锟鼓孢z傳特性在特定環(huán)境條件誘導(dǎo)下逐步表達(dá)的過程。鍛煉（馴化）：植物對(duì)逆境逐步適應(yīng)的過程。受旱嚴(yán)重，作物焦枯①御逆性：指植物通過特定的形態(tài)結(jié)構(gòu)使其具有一定的防御環(huán)境脅迫的能力，在逆境下各種生理過程仍保持正常狀態(tài)。②耐逆性：是指植物雖然經(jīng)受逆境的直接效應(yīng)，但可通過代謝反應(yīng)阻止、降低或修復(fù)逆境效應(yīng)造成的損害來抵抗逆境的方式。

堿蓬植物的交叉適應(yīng)：植物在經(jīng)歷了某種逆境后，對(duì)另一些逆境的抵抗能力也會(huì)增強(qiáng)的現(xiàn)象。二、逆境種類

三、逆境條件下植物的生理生化變化

1、水分虧缺2、光合作用變化：各種逆境條件都可導(dǎo)致光合作用降低3、呼吸作用變化：呼吸速率有時(shí)會(huì)出現(xiàn)升高的現(xiàn)象（冷、旱），但很快下降4、物質(zhì)代謝紊亂：合成作用減弱，分解作用加強(qiáng)5、細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)功能變化：細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)受損6、活性氧的產(chǎn)生：大量產(chǎn)生活性氧，活性氧清除能力下降，造成活性氧積累，引起嚴(yán)重的危害。

四、植物響應(yīng)逆境的生理及分子機(jī)制1、生長發(fā)育調(diào)節(jié)2、植物激素調(diào)節(jié)3、代謝調(diào)節(jié)4、滲透調(diào)節(jié)5、膜保護(hù)物質(zhì)與活性氧平衡6、逆境蛋白7、植物體內(nèi)的逆境信息傳遞機(jī)制ABA—脅迫激素，增強(qiáng)抗性促進(jìn)氣孔關(guān)閉，蒸騰減弱，減少水分喪失；增強(qiáng)根的透性，提高水的輸導(dǎo)性。乙烯促進(jìn)衰老、脫落，減少蒸騰面積，利于保持水分；提高相關(guān)酶的活性，影響呼吸。2、植物激素在抗逆中的作用3、代謝調(diào)節(jié)C3途徑→C4或CAM冰葉日中花，在鹽誘導(dǎo)的由C3代謝向CAM代謝轉(zhuǎn)變過程中PEP羧化酶含量的增加。鹽脅迫是在灌溉水中加入500mMNaCl誘導(dǎo)的。通過抗體與染色劑的方法在凝膠中揭示了PEP羧化酶。C3途徑→C4或CAM

4、滲透調(diào)節(jié)滲透脅迫：環(huán)境與植物之間由于滲透勢的不平衡而形成對(duì)植物的脅迫。滲透調(diào)節(jié)：植物通過調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)滲透勢來維持壓力勢的作用稱為滲透調(diào)節(jié)。滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)有：外界進(jìn)入的無機(jī)離子如K+、Cl-等，是液泡的重要滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)；細(xì)胞內(nèi)合成的有機(jī)物：多元醇和偶極含氮化合物如可溶性糖、脯氨酸、甜菜堿等。脯氨酸和甜菜堿是理想的有機(jī)滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)。有機(jī)滲透調(diào)節(jié)物的特征：分子量小、易溶于水、合成迅速、不易透過細(xì)胞膜、生理pH范圍內(nèi)不帶靜電荷、引起酶結(jié)構(gòu)變化的作用極小。脯氨酸在抗逆中的作用：作為滲透物質(zhì)，維持滲透平衡；增強(qiáng)蛋白質(zhì)的水合作用和可溶性，減少蛋白質(zhì)的沉淀，保護(hù)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能的穩(wěn)定。5、膜保護(hù)物質(zhì)與活性氧平衡自由基：具不成對(duì)電子的原子、分子或離子?；钚匝酰夯瘜W(xué)性質(zhì)活潑，氧化能力很強(qiáng)的含氧物質(zhì)的總稱。如超氧陰離子自由基（O2-·）、羥基自由基（·OH）、過氧化氫（H2O2）、過氧化物自由基（ROO·）、單線態(tài)氧（1O2）等。特點(diǎn)：活躍強(qiáng)氧化性；不穩(wěn)定，瞬時(shí)存在；能持續(xù)進(jìn)行連鎖反應(yīng)?；钚匝跚宄到y(tǒng)保護(hù)酶：超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）、過氧化氫酶（CAT）、谷胱甘肽過氧化物酶（GPX）、谷胱甘肽還原酶（GR）等?？寡趸瘎篤C、VE、還原型谷胱甘肽（GSH）、類胡蘿卜素、苯甲酸鈉等。6、逆境蛋白由逆境誘導(dǎo)產(chǎn)生的或含量增加的蛋白質(zhì)統(tǒng)稱為逆境蛋白。如：熱激蛋白（由高溫誘導(dǎo)合成的，廣泛存在于植物界，已發(fā)現(xiàn)在酵母、大麥、小麥、谷子、大豆、油菜、胡蘿卜、番茄以及棉花、煙草等植物中都有熱擊蛋白）、冷誘導(dǎo)蛋白（低溫下形成新的蛋白，其功能為減少細(xì)胞失水和防止細(xì)胞脫水的作用，有助于提高植物對(duì)冰凍逆境的抗性）、水分脅迫蛋白、病程相關(guān)蛋白（是植物被病原菌感染后形成的與抗病性有關(guān)的一類蛋白）等。

逆境蛋白的生理意義：逆境蛋白是在特定的環(huán)境條件下產(chǎn)生的，通常使植物增強(qiáng)對(duì)相應(yīng)逆境的適應(yīng)性。有些逆境蛋白與酶抑制蛋白有同源性。有的逆境蛋白與解毒作用有關(guān)；逆境蛋白的產(chǎn)生是植物對(duì)多變外界環(huán)境的主動(dòng)適應(yīng)。但是，有的研究也表明逆境蛋白不一定就與逆境或抗性有直接聯(lián)系。7、植物體內(nèi)的逆境信息傳遞機(jī)制逆境信號(hào)受體第二信使激活轉(zhuǎn)錄因子植物響應(yīng)逆境脅迫的分子基礎(chǔ)誘導(dǎo)逆境相應(yīng)基因表達(dá)磷酸化級(jí)聯(lián)反應(yīng)鈣結(jié)合蛋白感受Ca2+濃度變化逆境蛋白幫助植