§13.1 抗性生理通论

1. §13.1 抗性生理通论 • 逆境（stress, environmental stress）： 指对植物产生伤害的环境，又称胁迫。 • 抗性（hardiness, resistance）： 指植物对不良环境的适应性和抵抗力。 • 抗性生理（hardiness physiology）： 研究不良环境对植物生命活动的影响，以及植物对它们的抗御能力。

2. §13.1 抗性生理通论 一、逆境对植物的伤害 主要症状： (一)使细胞脱水； （二）膜系统破坏，膜的酶活性紊乱，代谢无序,透性 加大； （三）光合速率下降，同化物形成减少； （四）呼吸速率也发生变化，或下降,如冻害等；或先 升后降,如低温、干旱;或升高,如染病时； （五）诱导糖类和蛋白质等转变成可溶性化合物。 （∵合成酶活性下降，水解酶活性上升） 二、植物对逆境的适应 主要包括以下两个方面： • 避逆性（stress avoidance）：指植物对不良环境在时间上或空间上躲避开。 • 耐逆性（stress tolerance）：指植物忍受逆境的作用。

3. 二、植物对逆境的适应 • 植物细胞对不良环境的生理适应 　（一）生物膜的膜相改变，由正常的液晶相　　　液相（高温） 或凝胶相（低温）．　　 　（二）产生胁迫蛋白　如：１ 、热激蛋白（heat-shock protein）；２、（动，两极中的冰水鱼 ）抗冻蛋白 （antifreeze protein）、（植，拟南芥）冷调节蛋白（cold regulated protein）；3、渗压素（osmotin）：盐胁迫蛋白，如 烟草悬浮培养细胞；4、厌氧多肽（anaerobic polypeptide）：厌 水中的玉米苗． 　（三）清除活性氧（active oxygen） 1、concept：植物组织中通过多种途径产生的超氧物阴离子自由 基、羟基自由基、过氧化氢、单线态氧，它们有很强的氧化 能力，性质活泼，对许多生物功能分子有破坏作用，如引起膜的过 氧化作用，产生丙二醛等。 2、cell对活性氧的清除：　如通过SOD将超氧物阴离子自由基清 除为过氧化氢，再通过CAT（过氧化氢酶）、POD（抗坏血过氧化物 酶）把过氧化氢分解为水

4. 二、植物对逆境的适应 植物细胞对不良环境的生理适应 2、cell对活性氧的清除： SOD（过氧化物歧化酶）： CAT（过氧化氢酶）： 　统称：保护酶系统 POD（抗坏血过氧化物酶）： • 说明：SOD可以清除超氧物阴离子自由基为过氧化氢，过氧化 氢再被CAT分解；其中，重要的机理是位于叶绿体中的专一的抗坏 血酸过氧化物酶（POD），可将过氧化氢分解为水。具体而言， POD 、脱氢抗坏血酸还原酶 、谷光甘肽还原酶等共同作用，把过 氧化氢除去，这一系列反应以发现人命名称为：Halliwell-Asada Pathway. (四)渗透调节（osmoergulation） 1、concept：指胁迫条件下，细胞主动形成渗透调节物 质，提高溶质浓度，从外界吸水而适应逆境胁迫的现象。 2、具体物质：最有效的物质之一：脯氨酶（各种逆境下均 显著积累）； 　　此外有：糖、有机酸、K+等。

5. 二、植物对逆境的适应 植物细胞对不良环境的生理适应 （五）脱落酸的调节 １、逆境时ABA的变化：[ABA]↑ 抗逆性↑ ２、外施ABA对抗性的影响：外施[ABA] 抗逆性↑ 外施ABA增强抗逆性的原因： (1)减少膜伤害 (2)减少自由基对膜的破坏 (3)改变体内代谢：脯氨酶、可溶性糖及蛋白质↑ ． (4)减少水分蒸发。 3、ABA在交叉适应中的应用交叉适应concept：指植物处在一些逆境下，能提高对另一些逆境的抵抗能力。 ABA－－交叉适应的物质基础． 三、提高作物抗性的生理措施 　（一）种子锻炼 如：播种前，进行干旱或盐渍处理。 　（二）巧施水肥 少N，多P、K 　（三）施用植调剂 CCC、PP333、JA 、TIBA、ABA

6. §13.2 植物的抗寒性 • 冻害：零度以下低温;冷害：零度以上低温.-----统称:寒害 一、冻害的生理 （一）冻害的机理 1、胞间结冰伤害 主要原因：细胞质过度脱水，破坏蛋白质 分子和细胞质凝固变性。 2、胞内结冰伤害：主因：机械的损害。即:细胞过度脱水胁 迫，机械胁迫与渗透胁迫，这三种胁迫使膜蛋白质变性，导致K+泵 失活，叶绿体和线粒体功能受阻，最后致细胞死亡. （二）植物对抗寒的生理适应：冬季低温来临前，植物的适应: 1、植物的含水量 ; 2、呼吸 ; 3、ABA ; 4、生长停止，进入休眠; 5、保护物质 ,如：糖. (三)内外条件对植物抗寒性的影响 内部因素:不同物种、不同品种、不同生育期 外界条件:温度、光照、土壤含水量、肥料

8. §13.2 植物的抗寒性 二、冷害的生理 • chilling injury：在零上低温时，虽无结冰现象，但能引起 喜温植物的生理障碍，使植物受伤甚至死亡。 (一)冷害过程的生理生化变化 1、原生质流动减慢或停止 2、水分平衡失调 3、光合速率减弱 4、呼吸速率大起大落 (二)冷害的机理 1、第一步：膜相的改变 2、第二步：膜损坏 代谢紊乱 死亡 (三)影响冷害的内、外条件 1、内部条件： 不同作物对冷害的敏感性不同； 同一作物不同品种或类型的抗寒性亦不同。 2、外界条件： 植物生长速率与抗寒性强弱呈负相关; 低温锻炼能提高喜温植物植物的抗寒性。

9. §13.3 植物的抗热性 • 热害：高温引起植物的伤害。如：“日灼病” 一、高温对植物的危害 　（一）热害症状： 　（二）热害类型： 　　１、间接伤害 　　　（1）饥饿；（2）氨毒害；（３）蛋白质破坏 　　２、直接伤害 　　　（1）生物膜破害；（2）蛋白质变性 二、内外条件对耐热性的影响 　（一）内部因素 1、生长环境 环境生植物耐热性强于潮湿、凉冷环境植物。 2、含油量 利于抗热 3、细胞汁液浓度 与耐热性呈正相关。 4、叶片不同年龄：成长叶　　嫩叶　　老叶；休眠种子耐 热，开花期耐热性差，果实越成熟越耐热。 　（二）外部条件 1、温度 2、湿度

11. §13.4 植物的抗旱性 • 干旱(drought)：过度水分亏缺的现象． 一、干旱对植物的伤害 　（一）有关概念 • 萎蔫： • 暂时萎蔫： • 永久萎蔫： 　（二）旱害的表现： 　　１、各部位间水分重新分配 　　２、改变各种生理过程 二、作物抗旱性的形态、生理特征 　（一）作物抗旱性：指作物具有忍受干旱而受害最小，减产最少 的一种特征。 　（二）适应干旱条件的特征： 1、形态特征：R.T 2、生理特征:

12. §13.4 植物的抗旱性 三、渗透调节物质与抗旱性 （一）渗透调节物质种类 　１、外界环境进入植物细胞内的无机离子。 　２、细胞内合成的有机物。 　　　如高等植物中的脯氨酸，甜菜碱 ，尤其是 是前者。 （二）脯氨酸在抗逆中的作用： 　１、作物渗透调节物质 　２、保持膜结构的完整性

13. §13.5 植物的抗涝性 • Ｈ２Ｏ过多对植物的伤害并不在于水分本身，如 溶液培养。 一、淹水胁迫对植物的伤害 　１、涝害对生理的伤害: 　２、作物在不同生育期受涝害的程度不同： 　３、涝害与环境条件有关: • 静水受害大 （Ｏ２ 问题） • 污水受害大 （阻塞气孔，影响光合） • 高温受害大 （呼吸强弱问题） 二、植物对淹水胁迫的适应 1、很大程度上取决于有关通气组织。 2、产生胁迫蛋白: 过渡多肽（transition polypeptide）厌氧多肽（anaerobic polypeptide）

14. §13.6 植物的抗盐性 • 盐害（Salt stress）：土壤盐分过多对植物造成的 危害． 一、Salt stress对植物的伤害 　　１、吸水困难 　　２、生物膜破坏 　　３、生理紊乱 二、植物对Salt stress的适应 （一）据植物抗盐能力的大小，可分为： • 盐生植物（halophyte）：碱蓬等． • 甜土植物（glocophyte）：甜菜等． （二）不同植物适应Salt stress的方式 　　①盐腺排盐；② 拒盐（根不吸收）；③ 隔盐（隔离在液泡中）；④耐盐（脯氨酸、甜菜碱）

15. §13．7 植物的抗病性 • 植物的抗病性：植物对病原微生物侵染的抵抗能力． 一、病原微生物对作物的伤害 　　１、水分平衡失调； 　　２、呼吸作用加强； 　　３、光合作用下降； 　　４、生长的改变。 二、作物对病原微生物的抵抗机理 　（一）加强氨化酶活性 　　１、分解毒素 　　２、促进伤口愈合 　　３、抑制病原菌水解酶活性 　（二）促进组织坏死 　（三）产生抑制物质 　　１、植物防御素（phytoalexin,植物抗毒素） 　　２、木质素 　　３、抗病蛋白　 • 几丁质酶（chitinase）： • β-1,3-葡萄糖酶（β-1,3-glucanase）： 　　　病原相关蛋白（pathogenesis-related protein ,PR）： • 植物凝集素（lectin）：

16. The End