備課素材：水分脅迫下植物體的響應(yīng) 高一上學(xué)期

水分脅迫下植物體的響應(yīng)先看一道試題：長(zhǎng)江流域的油菜生產(chǎn)易受漬害。漬害是因洪、澇積水或地下水位過(guò)度升高，導(dǎo)致作物根系長(zhǎng)期缺氧，對(duì)植株造成的脅迫及傷害?；卮鹣铝袉?wèn)題：（1）發(fā)生漬害時(shí)，油菜地上部分以有氧（需氧）呼吸為主，有氧呼吸釋放能量最多的是

階段。地下部分細(xì)胞利用丙酮酸進(jìn)行乙醇發(fā)酵。這一過(guò)程發(fā)生的場(chǎng)所是

，此代謝過(guò)程中需要乙醇脫氫酶的催化，促進(jìn)氫接受體（NAD+）再生，從而使

得以順利進(jìn)行。因此，漬害條件下乙醇脫氫酶活性越高的品種越

（耐漬害/不耐漬害）。（2）以不同漬害能力的油菜品種為材料，經(jīng)不同時(shí)長(zhǎng)的漬害處理，測(cè)定相關(guān)生理指標(biāo)并進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果見(jiàn)下表。光合速率蒸騰速率氣孔導(dǎo)度胞間CO2濃度葉綠素含量光合速率1蒸騰速率0.951氣孔導(dǎo)度0.990.941胞間CO2濃度-0.99-0.98-0.991葉綠素含量0.860.900.90-0.931注：表中數(shù)值為相關(guān)系數(shù)（r），代表兩個(gè)物標(biāo)之間相關(guān)的密切程度，r越接近1時(shí)，相關(guān)越密切，越接近0時(shí)相關(guān)越不密切據(jù)表分析，與葉綠素含量呈負(fù)相關(guān)的指標(biāo)是

。已知漬害條件下光合速率顯著下降，則蒸騰速率呈

趨勢(shì)。綜合分析表內(nèi)各指標(biāo)的相關(guān)性，光合速率下降主要由

（氣孔限制因素/非氣孔限制因素）導(dǎo)致的，理由是

。（3）植物通過(guò)形成系列適應(yīng)機(jī)制響應(yīng)漬害。受漬害時(shí)，植物體內(nèi)

（激素）大量積累，誘導(dǎo)氣孔關(guān)閉，調(diào)整相關(guān)反應(yīng)，防止有害物質(zhì)積累，提高植物對(duì)漬害的耐受力；漬害發(fā)生后，有些植物根系細(xì)胞通過(guò)

，將自身某些薄壁組織轉(zhuǎn)化腔隙，形成通氣組織，促進(jìn)氧氣運(yùn)輸?shù)礁?，緩解漬害。答案：（1）三/3

細(xì)胞溶膠/細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)

糖酵解

耐鹽漬（唯一答案）（2）胞間二氧化碳濃度

下降

非氣孔限制因素（題目給出的名詞，漏寫(xiě)字等都不給分）胞間二氧化碳濃度與光合速率和氣孔導(dǎo)度呈負(fù)相關(guān)/胞間二氧化碳濃度與氣孔導(dǎo)度呈負(fù)相關(guān)/氣孔導(dǎo)度下降，胞間二氧化碳濃度上升。（3）乙烯/脫落酸

細(xì)胞凋亡、程序性死亡、編程性細(xì)胞死亡。（出現(xiàn)細(xì)胞分化，細(xì)胞衰老都沒(méi)分。）解析：（1）有氧呼吸第三階段在線粒體內(nèi)膜進(jìn)行，是有氧呼吸過(guò)程中釋放能量最多的階段。乙醇發(fā)酵（無(wú)氧呼吸）的場(chǎng)所是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)。葡萄糖分解形成丙酮酸和NADH，該過(guò)程需要NAD+參與，所以氫接受體（NAD+）再生，有利于葡萄糖分解的正常進(jìn)行，由此可知，漬害條件下乙醇脫氫酶活性越高的品種能產(chǎn)生更多的能量維持生命活動(dòng)的進(jìn)行，更加耐漬害。（2）由表可知，葉綠素含量與胞間CO2濃度的相關(guān)系數(shù)為負(fù)值，說(shuō)明二者呈負(fù)相關(guān)。光合速率與蒸騰速率的相關(guān)系數(shù)為0.95，為正相關(guān)，所以光合速率顯著下降，則蒸騰速率呈下降趨勢(shì)。由于胞間CO2濃度與光合速率和氣孔導(dǎo)度呈負(fù)相關(guān)，即雖然氣孔導(dǎo)度下降，但胞間CO2上升，說(shuō)明光合速率下降主要由非氣孔限制因素導(dǎo)致的。（3）脫落酸具有誘導(dǎo)氣孔關(guān)閉的功能，在受漬害時(shí)，其誘導(dǎo)氣孔關(guān)閉，調(diào)整相關(guān)反應(yīng)，防止有毒物質(zhì)積累，提高植物對(duì)漬害的耐受力。漬害發(fā)生后，有些植物根系細(xì)胞通過(guò)通過(guò)凋亡（程序性死亡），從而形成腔隙，進(jìn)一步形成通氣組織，促進(jìn)氧氣運(yùn)輸?shù)礁?，緩解漬害。此題是2024浙江1月生物學(xué)選考試題，涉及到植物水脅迫傷害及植物的響應(yīng)。植物水脅迫是指土壤缺水而明顯抑制植物生長(zhǎng)的現(xiàn)象。淹水、冰凍、高溫或鹽漬等也能引起水分脅迫。干旱缺水引起的水分脅迫是最常見(jiàn)的，也是對(duì)植物產(chǎn)量影響最大的。植物吸水量小于蒸騰量，使體內(nèi)水分不足，妨礙正常生理活動(dòng)的現(xiàn)象，稱為水分虧缺。水分脅迫對(duì)植物代謝的影響反應(yīng)最快的是細(xì)胞伸長(zhǎng)生長(zhǎng)受抑制，因而葉片較小，光合面積減小；隨著脅迫程度的增強(qiáng)，水勢(shì)明顯降低·凈光合率亦隨之下降。另外，植物缺水時(shí)細(xì)胞合成過(guò)程減弱而水解過(guò)程加強(qiáng)，淀粉水解為糖，蛋白質(zhì)水解成氨基酸.水解產(chǎn)物又在呼吸中消耗。水分脅迫引起植物脫水，導(dǎo)致細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)破壞。在正常情況下，由于細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的存在，植物細(xì)胞內(nèi)有一定的區(qū)域化功能·不同的代謝過(guò)程在不同的部位進(jìn)行而彼此又相互聯(lián)系；如果膜結(jié)構(gòu)破壞就會(huì)引起代謝紊亂。不同植物或品種對(duì)水分脅迫的反應(yīng)不同。旱生植物長(zhǎng)期生活在干旱的環(huán)境中，在生理或形態(tài)上具有一定的適應(yīng)特性。水分虧缺會(huì)制約氣孔或非氣孔因素，從而影響植物體的光合效率和蒸騰效率。當(dāng)土壤含水量少、空氣濕度降低以及降雨量不足時(shí)，植物為了減少水分的蒸發(fā)，會(huì)關(guān)閉氣孔，導(dǎo)致氣孔導(dǎo)通系數(shù)減小，從而引起植物葉內(nèi)胞間CO2濃度下降。目前，關(guān)于水分脅迫下植物體的響應(yīng)主要有以下3種類型

1)氣孔限制因素:較早的研究認(rèn)為，植物在輕度和中度水分脅迫下最敏感的反應(yīng)就是氣孔關(guān)閉。此時(shí)，胞間CO2濃度(Ci)可能降低。但也有植物隨著水分脅迫的加重，氣孔導(dǎo)度反而出現(xiàn)增大的現(xiàn)象。這可能是氣孔周轉(zhuǎn)的表皮細(xì)胞失水快于保衛(wèi)細(xì)胞，導(dǎo)致氣孔被動(dòng)開(kāi)大、降低了氣孔限制的結(jié)果。因此，氣孔限制的一個(gè)不可缺少的判據(jù)是Ci(胞間CO2濃度)降低。2)非氣孔限制因素:嚴(yán)重水分脅迫下，光合效率和氣孔導(dǎo)度下降，但胞間CO2濃度卻呈現(xiàn)增加或恒定不變的趨勢(shì)。有人推斷這是由于非氣孔因素的限制，如葉肉細(xì)胞光合活性的降低(ATP，Rubisco含量和活性降低等)引起，而不是氣孔導(dǎo)度降低的結(jié)果。只有當(dāng)胞間CO2濃度降低和氣孔限制值增大時(shí)，才可以作出光合速率降低主要是由氣孔導(dǎo)度降低所引起的可靠結(jié)論。相反如果葉片光合速率的降低伴隨Ci的提高，那么光合作用的主要限制因素是非氣孔因素，即葉肉細(xì)胞光合活性的下降。此時(shí)，光合作用相關(guān)的酶活降低。3)氣孔不均勻關(guān)閉:除上述兩種情況外，植物還存在一種“氣孔不均勻關(guān)閉”的