第十一章第十一章 植物的抗逆生理植物的抗逆生理 目的要求：目的要求： 通过本章学习，主要了解低温和干旱等逆境对植物生理过程的影响及其机制，植物对低温和干旱胁迫的适应性和抗性，为提高作物的抗逆性奠定理论基础。 本章重点：本章重点： 1、低温对植物的伤害及其机制，抗寒锻炼过程中发生的适应性变化。 2、干旱对植物的伤害及其机制，植物对干旱的适应性变化及其抗旱性。 3、逆境下植物的生理代谢变化及其对逆境的交叉适应性。第一节第一节 植物抗逆的生理基础植物抗逆的生理基础 一、逆境的概念及种类一、逆境的概念及种类 逆境(stress)是指对植物生存生长不利的各种环境因素的总称。 逆境种类生物因素病害、虫害、杂草理化因素物理的辐射性的化学的温度的水分的二、二、抗抗逆逆性性及方式及方式 抗抗逆逆性性(hardiness)(hardiness)植物对逆境抵抗和忍耐能力。 抗性的方式： 逆逆境境逃逃避避(stress (stress avoidance)avoidance)指由于植物通过各种方式摒拒逆境的影响，不利因素并未进入组织，故组织本身通常不会产生相应的反应。 逆逆境境忍忍耐耐(stress (stress tolerance)tolerance) 指植物组织虽经受逆境对它的影响，但它可通过代谢反应阻止、降低或者修复由逆境造成的伤害，使其仍保持正常的生理活动。 二、植物在逆境下的形态变化与代谢特点二、植物在逆境下的形态变化与代谢特点 (一)形态结构变化 (二)生理生化变化 三、渗透调节与抗逆性三、渗透调节与抗逆性( (一一) )渗透调节的概念渗透调节的概念 多种逆境都会对植物产生水分胁迫。水分胁迫时植物体内积累各种有机和无机物质，提高细胞液浓度，降低其渗透势，保持一定的压力势，这样植物就可保持其体内水分，适应水分胁迫环境，这种现象称为渗透调节渗透调节(osmoregulation)。( (二二) )渗透调节物质渗透调节物质 1.无机离子 2.脯氨酸 3.甜菜碱 4.可溶性糖 第二节第二节 植物的抗寒性植物的抗寒性一、冷害一、冷害（一）概念：（一）概念： 冰点(0)以上低温对植物的伤害叫冷害。冷害。 植物对冰点以上低温的适应叫抗抗冷冷性性。热带、亚热带植物易受害。第二节第二节 植物的抗寒性植物的抗寒性一、冷害一、冷害（二）伤害症状与类型：（二）伤害症状与类型：1、类型：类型：直接伤害与间接伤害。2、伤害症状：伤害症状：（1）出现伤斑、凹陷；（2）死苗或僵苗不发；（3）组织柔软、萎蔫；（5）木本芽枯顶枯、破皮流胶；（6）花芽分化受破坏，结实率降低。第二节第二节 植物的抗寒性植物的抗寒性(三三)冷害机理：冷害机理： 1.膜发生相变，由液晶态变为疑胶态； 2.膜透性改变，甚至造成破损； 3.代谢紊乱，光合与呼吸变化，吸收机能衰退。 4.运输受阻，酶促反应失调。 (四四)植物的适应：植物的适应： 1.增加膜不饱和脂肪酸数量，提高不饱和脂肪酸指数，降低膜相变温度； 2.改变某些蛋白(酶)的组分。 第二节第二节 植物的抗寒性植物的抗寒性二、冻害二、冻害（一）概念：（一）概念： 冰点(0)以下低温对植物的伤害叫冻害。冻害。 植物对冰点以下低温的适应叫抗抗冻冻性性。常与霜害伴随发生。第二节第二节 植物的抗寒性植物的抗寒性二、冻害二、冻害（二）冻害伤害症状与类型：（二）冻害伤害症状与类型： 类型：类型：胞内结冰与胞间结冰。 冻冻害害伤伤害害症症状状：叶出现烫伤样，组织柔软叶色变褐，终至于枯死。第二节第二节 植物的抗寒性植物的抗寒性（三）冻害伤害的机理：（三）冻害伤害的机理： 1.胞间结冰使原生质严重脱水，蛋白质变性，原生质不可逆凝胶化； 2.胞内结冰对膜与细胞器产生直接破坏；解冻时温度回升快，原生质失水，组织干枯；破坏蛋白质空间结构(-SH假说)；机械损伤；膜破坏 。第二节第二节 植物的抗寒性植物的抗寒性（四）植物对冻害的适应（四）植物对冻害的适应： 降低含水量，增加束缚水的相对含量；增加可溶性糖等的含量；激素的种类及比例发生变化；膜组分改变。第二节第二节 植物的抗寒性植物的抗寒性三、提高抗寒性的措施三、提高抗寒性的措施 1. 低温低温(抗冻抗冻)锻练；锻练；逐步适应，增加保护物质； 2.化学诱导控制；化学诱导控制；调节CTK、ABA的比例，采用其它生长延缓剂； 3.加强田间管理；加强田间管理；调节N、P、K比例，薄膜等覆盖，培育壮苗等。 第二节第二节 植物的抗热性植物的抗热性一、概念：一、概念： 高温对植物的伤害称为热害。 抗热性是植物对热害的一种适应。二、类型：二、类型： 1.直接伤害 2.间接伤害。三、症状与危害：三、症状与危害：1.症症状状：热害后叶片死斑明显，叶绿素破坏严重，器官脱落等。2.危害：危害：（1）间接伤害：饥饿，因光合低于呼吸，消耗同化物过多；毒性，有氧呼吸被破坏，无氧呼吸产生有毒物质，蛋白分解产生NH3；生化障碍，必须的生物活性物质缺乏；蛋白质破坏，水解酶作用，ATP减少，氧化与磷酸化解偶联。（2）直接伤害：蛋白质变性，空间结构破坏；脂类液化，破坏膜结构。第二节第二节 植物的抗热性植物的抗热性四、提高抗涝性的机理与途径：四、提高抗涝性的机理与途径： 不同生态环境生长的植物抗热性有差别。蛋白质(酶)对热的稳定性，如二硫键，Mg，Zn； 用生长调节剂，有机酸、盐类有保护作用。第四节第四节 植物的抗旱性植物的抗旱性一、概念：一、概念： 土壤缺水或大气相对湿度过低对植物造成的伤害称旱害。旱害。 植物对干旱的抵抗力称抗旱性。抗旱性。第四节第四节 植物的抗旱性植物的抗旱性二、干旱种类：二、干旱种类： 1.土壤干旱; 2.大气干旱; 3.生理干旱。三、植物类型：三、植物类型： 1.水生植物； 2.中生植物； 3.旱生植物，旱生植物有避旱型和耐旱型。四、外部干旱表现：四、外部干旱表现：1.萎蔫：有暂时萎蔫与永久萎蔫。2.生长减慢。五、干旱机理：五、干旱机理：1.原生质脱水是旱害的核心；2.破坏原生质膜上脂类双分子层的排列，改变了膜透性，使化谢紊乱；3.光合与呼吸失调；4.蛋白质分解加快；DNA、RNA合成减弱，脯氨酸积累；5.激 素 发 生 变 化 ， ABA积 累 ， CTK减 少 ， 降 低CTK/ABA比值，乙烯增加；6.植株各器官水分重新分配；7.造成细胞的机械损伤。第四节第四节 植物的抗旱性植物的抗旱性六、植物抗旱特征：六、植物抗旱特征： 1.形形态态：根系发达而深广，根冠比大；细胞小，维管束发达；单位面积气孔数多；输导组织发达；角质或蜡质层厚 2.生生理理：脯氨酸、ABA等物质积累多；水解酶活性保持稳定，合成酶活性不削弱；保水力强。第四节第四节 植物的抗旱性植物的抗旱性七、提高抗旱性途径：七、提高抗旱性途径： 1.抗旱锻练：如蹲苗、搁苗、饿苗、双芽法等； 2.合理施肥：P、K、B、Cu等； 3.化学诱导：CaCl2、ZuSO4等； 4.生长延缓剂及抗蒸腾剂；如ABA、CCC(矮壮素); 5.抗旱育种。第五节第五节 植物的抗涝性植物的抗涝性一、概念：一、概念： 水分过多对植物的伤害称为涝害。涝害。 抗涝性抗涝性是植物对水分过多的适应能力。二、类型：二、类型： 1.湿害 2.涝害第五节第五节 植物的抗涝性植物的抗涝性三、症状与危害：三、症状与危害： 涝害的核心是液相代替了气相，植物缺氧。生长量降低，根变黑，叶黄化，株植矮小。无氧呼吸代替有氧呼吸，产生有毒物质；代谢损害，光合受抑；营养失调，土壤理化性质改变，吸收困难。第五节第五节 植物的抗涝性植物的抗涝性四、提高抗涝性的机理与途径：四、提高抗涝性的机理与途径： 1.机理有发达的通气系统，代谢上提高对缺氧的忍耐力，改变呼吸途径，如以磷酸戊糖途径代替糖酵解过程；破坏或抑制有害物质的合成。 2. 防涝排涝措施。第六节第六节 植物的抗盐性植物的抗盐性一、概念：一、概念：盐类过多对植物的伤害称为盐害盐害。抗盐性抗盐性是植物对盐分过多的适应能力。避避盐盐：植物通过被动拒盐，主动排盐和稀释盐分等途径，使周围环境的盐浓度降低到遭受盐害以下的浓度水平的一种抗盐方式。耐耐盐盐：指植物通过生理或代谢的适应，忍受已进入细胞的盐分。它可通过渗透调节，提高代谢稳定性和忍耐营养缺乏等途径实现。 二、类型：二、类型： 1.盐土与碱土为害，习惯统称盐碱土盐碱土。第六节第六节 植物的抗盐性植物的抗盐性三三 、症状与危害：、症状与危害： 1.生理干旱，土壤水势降低，吸水困难； 2.离子的毒害作用，产生单盐毒害，抑制生长； 3.生理代谢紊乱，质膜透性增大，蛋白质水解加快，氨基酸与氨积累，光合与呼吸变化。第六节第六节 植物的抗盐性植物的抗盐性四、提高抗盐性的机理与途径：四、提高抗盐性的机理与途径： 泌盐，稀盐和拒盐； 通过细胞的渗透调节，降低水势； 消除盐对酶或代谢产生的毒害作用； 与盐结合，减少游离离子对原生质的破坏 作用； 锻练植株，逐步适应，如稀盐浸种，苗期处理。 选育抗盐品种； 有效的栽培措施。 机理途径第七节第七节 环境污染与植物抗性环境污染与植物抗性一、大气污染一、大气污染（一）概念与污染物（一）概念与污染物1.大气污染：大气污染：指大气中废气体对植物的危害。2.污染物包括：污染物包括：（1）氧化物质，O3、NO2、Cl2；（2）还原物质，SO2，H2S，甲醛、CO；（3）酸性物质，HF、HCl、HCN、SO3、Si（4）碱性物质，NH3；（5）有机物质，乙烯等 。第七节第七节 环境污染与植物抗性环境污染与植物抗性(二二)症状与反应症状与反应1.急急性性伤伤害害可可在在短短时时间间内内使使植植物物组组织织坏坏死死。叶呈灰绿色，逐渐转为暗绿色油渍或水渍斑，叶片变软，坏死组织脱水变干，并呈现象牙色到红色或暗褐色。2.慢慢性性伤伤害害是是长长期期接接触触亚亚致致死死浓浓度度的的污污染染气气体体而而受受害害。叶片失绿，变小畸形，加速衰老，症状据污染物不同而各异。受污染后光合降低，呼吸异常，干物累积减慢，酶活性改变。第七节第七节 环境污染与植物抗性环境污染与植物抗性二、水体污染与土壤污染二、水体污染与土壤污染（一）概念与污染物（一）概念与污染物 水水体体污污染染与与土土壤壤污污染染：指水体和土壤中毒废物质对植物的危害。 污染物包括： 1.酚类化合物，一元酚、二元酚、多元酚； 2.氰化物，有机氰、无机氰；石油； 3.洗涤剂和三氯乙醛； 4.重金属离子，汞、铬、砷、硒、铅、镉、铝；其它有机物等。 5.酸雨、酸雾第七节第七节 环境污染与植物抗性环境污染与植物抗性（二）症状与反应（二）症状与反应 1.土壤性质可能改变； 2.植株生长受阻，矮小，叶色变黄； 3.根系呈现褐色，逐渐死亡腐烂； 4.有害物质往往有积累效应。第七节第七节 环境污染与植物抗性环境污染与植物抗性三、植物与环境保护三、植物与环境保护 可将植物对污染物的反应分为敏感性植物与抗性植物。 敏感性植物可作指示植物，监测环境污染。 抗性植物可用来吸收和分解有毒物质，净化空气和水体，保护环境；维持大气中CO2与O2的平衡；可吸尘和杀菌，美化环境维持生态平衡。第八节第八节 抗病性与抗虫性抗病性与抗虫性一、抗病性一、抗病性（一）概念（一）概念 病菌对植物的侵袭和伤害称为病害病害。 植物抵抗病菌侵袭的能力称抗病性抗病性。（二）类型（二）类型 寄主对病原物的反应可分感病、耐病、抗病和免疫等类型。但植物从完全不发病到严重发病，是一个连续过程，植物的抗病受遗传的控制、代谢的控制及环境的控制。第八节第八节 抗病性与抗虫性抗病性与抗虫性（三）伤害（三）伤害 病害可引起作物水分平衡失调，呼吸作用加强，光合作用下降，激素发生变化，同化物运输受干扰等。（四）植物抗病的生理基础（四）植物抗病的生理基础 植物形态结构屏障，组织局部坏死，抑制物质(含植保素)等。选育抗病品种，改善植物生存环境和营养状况是提高抗病能力的主要途径。第八节第八节 抗病性与抗虫性抗病性与抗虫性二、抗虫性二、抗虫性 植物对害虫危害的反应类型； 植物抗虫的机理。