植物抗性鉴定所用到的植物生理方法
植物生理学实验测试
植物生理学实验测试植物生理学是研究植物生长和发育等生理过程的科学学科，通过实验测试可以揭示植物对外界环境因素的响应和适应机制。
本文将介绍几种常见的植物生理学实验测试方法，包括植物生长实验、叶绿素测定实验和逆境胁迫实验等。
一、植物生长实验植物生长实验是研究植物对不同环境条件下的生长反应的一种常见方法。
可以通过改变光照、温度、水分等环境因素来观察植物生长的变化。
在实验中，选取相同种子并进行处理，如将一组种子暴露在高温环境下，另一组放置在低温环境中，然后记录植物的生长情况，并进行数据统计和分析。
通过这种实验方法可以了解植物对温度的适应性以及不同温度对植物生长的影响。
二、叶绿素测定实验叶绿素是植物中起着关键作用的色素，其含量可以反映植物光合作用的强弱。
叶绿素测定实验可以通过测量植物叶片中叶绿素的含量来评估光合作用的效率。
实验中，首先需要采集新鲜叶片样品，并将其研磨得到绿色叶汁，然后通过光度计等仪器测定叶绿素的吸光度值，并根据标准曲线计算叶绿素的含量。
通过叶绿素测定实验可以评估植物对不同环境因素（如光照强度、养分浓度）的响应和适应能力。
三、逆境胁迫实验逆境胁迫实验是模拟植物在环境恶劣条件下的生理反应，如盐胁迫、干旱胁迫、冷热胁迫等。
通过逆境胁迫实验，可以研究植物在逆境条件下的生理适应和耐受机制。
实验中，可以使用不同浓度的盐水浇灌植物或让植物在干旱条件下生长，然后观察植物的生长情况、生理指标的变化，并与正常生长的植物进行比较分析。
逆境胁迫实验可以揭示植物对逆境的敏感性和胁迫响应机制，为育种和改良耐逆植物品种提供理论依据。
总结：植物生理学实验测试是研究植物生理过程的重要手段，通过不同的实验方法可以揭示植物对环境因素的响应和适应机制。
植物生长实验、叶绿素测定实验和逆境胁迫实验是常见的植物生理学实验方法，分别用于研究植物生长、光合作用和逆境胁迫的情况。
通过这些实验测试的结果，可以进一步了解植物的适应性和耐受能力，为培育适应不同环境的优良植物品种提供理论基础。
植物的抗逆生理
各酶之间 活性差异
膜脂相变 （液晶—固晶）
骤冷
渐冷
蛋白质变性 或解离
膜破裂（非均一固化） 膜均一固化与紧缩
质膜透性增加 对水透性降低（ 根） 叶绿体、线粒体
膜上酶活性降低
细胞内含物渗漏 失水超过了吸水
抑制光合与呼吸
直接损害
派生干旱损害
代谢破坏 间接损害
冷害的机制图解
提高植物抗寒性的途径
1．低温锻炼 如春季采用温室、温床育苗，在露天移栽前，必须 先降低室温或床温至10℃左右，保持1～2天，移入大 田后即可抗3～5℃的低温；
白质的结构与功能。
2. 甜菜碱
甜菜碱是甘氨酸的季胺衍生物，主要分布于细胞质 中。植物中的甜菜碱主要有12种，其中甘氨酸甜菜 碱是最简单也是最早发现、研究最多的一种。 （1）溶解度大；（2）合成较快；（3）PH中性； （4）无毒，对酶有保护作用；（5）能解除NH4+毒 害
3.可溶性糖
可溶性糖包括蔗糖、葡萄糖、果糖、半乳糖等。低 温逆境下植物体内常常积累大量的可溶性糖。
（2）巯基假说：蛋白质被损伤 细胞质脱水结冰 时，蛋白质分子相互靠近，相邻的-SH形成-S-S-， 解冻时蛋白质吸水膨胀，氢键断裂，-S-S-保留， 蛋白质天然结构破坏，引起细胞伤害和死亡。
低温下植物的适应性变化
植物在冬季来临之前，随着气温的逐渐降低， 体内发生一系列适应低温的生理生化变化，抗 寒力逐渐增强的过程，称为抗寒锻炼（cold hardening）或低温驯化（cold acclimation）
四、逆境蛋白与抗逆性
• 逆境条件诱导植物产生的特异性蛋白质统称
为逆境蛋白(stress proteins)。
1. 热激蛋白
2．低温诱导蛋白
植物抗性机理研究及应用
植物抗性机理研究及应用植物作为一种重要的生态系统成员，承担着维持整个生态系统稳定和生物多样性的重要责任。
然而，不同的生物环境和气候条件往往会对植物的健康和生长产生一定的影响。
为了保护植物的健康和生长，研究植物的抗性机制和应用这些研究成果已经成为一个非常重要的课题。
一、植物的抗性机制植物作为生物体，也有自我保护的机制，可以对抗病原菌和逆境的影响。
具体来说，植物的抗性机制可以主要表现为：结构抗性、化学抗性和生物抗性。
结构抗性是指植物通过改变自身的形态结构来抵御外来的影响。
比如，植物叶表面的角质层就可以作为一个物理屏障，能够减少病原菌的侵入。
同时，植物还会在根部形成一个类似于障壁的结构，以防止土壤中的毒素和有害物质侵入。
化学抗性则是指植物通过释放化学物质来抑制病原菌和外来逆境的影响。
比如，植物可以分泌抗生素来杀死病原菌，或者产生酸性物质来抵御碱性土壤环境。
生物抗性是指植物通过依赖其他生物来抗击病原菌和外来的逆境。
具体来说，植物能够生产出促进有益微生物生长的物质，以增加微生物的数量来对抗病原菌。
同时，植物还可以招引有益微生物并抑制有害微生物的生长。
二、植物抗性机理的应用植物抗性机理的深入研究不仅可以揭示植物生理学的机制，还可以为保护植物健康提供更多的手段和途径。
具体来说，植物抗性机理的应用主要包括以下几个方面。
1、病害防治利用植物的抗性机制可以有效地预防和治疗植物病害。
例如，研究植物的生物抗性机制可以有效地提高植物对病原菌的抗性，从而减少病害的发生和影响。
此外，还可以利用植物化学成分来制备绿色的农药，实现绿色农业。
2、环境修复植物可以对环境进行修复，净化空气和水源，从而保护地球的生态环境。
例如，利用植物的结构抗性和吸收能力等特点，可以有效地修复受到工业废气和化学污染的土壤和地区。
3、增强农作物产量通过研究植物抗性机制，可以利用基因工程技术，改良农作物抗病性能和适应性，从而提高农作物的产量和品质。
4、新药研发研究植物生物抗性机制可以发现许多具有药用价值的天然产物，这些产物可以成为研制新型药物的重要资源。
13第十三章 植物的抗性生理
•C外施ABA提高抗逆性的原因
• 1）减少膜的伤害， 提高生物膜的稳定性。
• 有人认为脱落酸可以提高膜烃酰链 （hydrocarbon acyl chain）的流动性； • 有人则认为脱落酸阻止还原态谷胱甘肽的 减少； • 也有人认为脱落酸使极性脂类脂肪酸去饱 和作用。
•C外施ABA提高抗逆性的原因
• 指植物虽经受逆境影响，但它通过反应而抵抗逆境，在 可忍耐的范围内，逆境所造成的损伤是可逆的，即植物可 以恢复其正常生长；如果超过植物可忍范围，损伤将变成 不可逆的，超出植物自身修复能力，植物将受害甚至死亡。
• 如，抗旱植物，抗盐碱植物。
2植物在逆境下的形态变化与生理特点
• 2.1.形态结构变化
(1)无机离子。逆境下细胞内常常累积无机离子以调节渗透 势（特别是K+） ，特别是盐生植物主要靠细胞内无机离子的
累积来进行渗透调节。
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(2)脯氨酸。脯氨酸（proline）是最重要和有效的渗透调节 物质。外源脯氨酸也可以减轻高等植物的渗透胁迫。 脯氨酸在抗逆中的作用有两点：一是作为渗透调节物质， 保持原生质与环境的渗透平衡；二是保持膜结构的完整性。脯
生物自由基 (biological free radical) 通过生物体内自身代谢产生的一 类自由基。生物自由基分氧自由基和非含氧自由基，其中氧自由基 是最主要的。生物自由基对细胞膜和许多生物大分子产生破坏作用。
活性氧的主要危害是引起膜脂过氧化，蛋白质变性，核酸降解。 植物有两种系统防止活性氧的危害：酶系统和非酶系统。酶系统 包括SOD（超氧化物歧化酶）、CAT（过氧化氢酶）、POD(过氧 化物酶)；非酶系统包括抗坏血酸、类胡萝卜素、谷胱甘肽等。
• 冻害对植物的影响，主要是由于结冰而引起的
植物抗性生理-植物生理
第十三章植物的抗性生理植物体是一个开放体系，生存于自然环境。
自然环境不是恒定不变的，天南地北，水热条件相差悬殊，即使同一地区，一年四季也有冷热旱涝之分。
对植物产生伤害的环境称为逆境(stress)，又称胁迫。
例如寒冷、高温、干旱、盐渍等。
有些植物不能适应这些不良环境，无法生存。
有些植物却能适应这些环境，生存下去。
这种对不良环境的适应性和抵抗力，称为植物的抗性(hardiness)。
植物的抗性生理(hardiness physiology)就是研究不良环境对植物生命活动的影响，以及植物对不良环境的抗御能力。
我国幅员辽阔，地形复杂，气候多变，各地都有其特殊的环境，所以，抗性生理与农林生产关系极为密切。
第一节抗性生理通论一、逆境对植物的伤害逆境会伤害植物，严重时会导致死亡。
逆境可使细胞脱水，膜系统破坏，一切位于膜上的酶活性紊乱，各种代谢活性无序进行，透性加大。
逆境会使光合速率下降，同化产物形成减少，因为组织缺水引起气孔关闭，叶绿体受伤，有关光合过程的酶失活或变性。
呼吸速率也发生变化，其变化进程因逆境种类而异。
冰冻、高温、盐渍和淹水胁迫时，呼吸逐渐下降；零上低温和干旱胁迫时，呼吸先升后降；感染病菌时，呼吸显著增高。
此外，逆境诱导糖类和蛋白质转变成可溶性化合物增加，这与合成酶活性下降，水解酶活性增强有关。
二、植物对逆境的适应植物对逆境的适应(或抵抗)主要包括两个方面：避逆性(stress avoidance)和耐逆性(stress tolerance)。
前者是指植物对不良环境在时间上或空间上躲避开，如沙漠中的植物只在雨季生长，阴生植物在树荫下生长。
后者是指植物能够忍受逆境的作用。
植物有各种各样抵抗或适应逆境的本领。
在形态上，有以根系发达、叶小以适应干旱条件；有扩大根部通气组织以适应淹水条件；有生长停止，进入休眠，以迎接冬季低温来临，等等。
在生理上，以形成胁迫蛋白、增加渗透调节物质和脱落酸含量的方式，提高细胞对各种逆境的抵抗能力。
第七章 植物的抗性生理
• Craterostigma plantagineum plants. (A) Fully turgid plant. (B) Desiccated plant (unwatered for 7d). (C) Plant rehydrated for 6h.
地球上可用于农业耕作土地的分配
胁迫引起作物大幅度减产
植物响应胁迫的方式：
抗逆性 ———— 存活 或生长； 感逆性 ———— 死亡。
植物抵抗胁迫（抗逆性）的机制：
避逆(avoidance)机制 ——物种进化形成的组 成性的适应。
耐逆(tolerance)机制 ——调整生理反应机 制（驯化）以适应胁迫。
• MIP (major intrinsic protein), a aquaporin ecoded by RD28 gene.
水分胁迫响应基因亦受ABA诱导
• Accumulation of RAB18 & LT178 mRNA in Arabidopsis thaliana.
通过抗旱锻炼能提高植物的抗旱性
• Leakage of electrolytes from mature Arabidopsis leaves before and after acclimation at 4°C for 7d.
• During freezing stress, changes in plasma membrane morphology determine death or survive of the cell.
3、抗冻蛋白(AFPs：antifreeze proteins) 在低温驯化期间形成，专一分泌并累积与细
第十五章植物生物胁迫抗性的鉴定与选择
（三）植物的抗病机制
1、加强氧化酶活性
当病原微生物侵人作物体时，该部分组织的氧化酶活性 加强，以抵抗病原微生物。凡是叶片呼吸旺盛、氧化酶 活性高的马铃薯品种，对晚疫病的抗性较大； 凡是过氧化物酶、抗坏血酸氧化酶活性高的甘蓝品种， 对真菌病害的抵抗力也较强。这就是说，作物呼吸作用 与抗病能力呈正相关。
抗病性鉴定是评价寄主品种、品系或种质对特定病害 抵抗或感染程度。
鉴定方法包括自然鉴定、接种鉴定、离体鉴定等， 在 实际工作中根据植物、病害种类、目的要求和设备条 件而定。
(一)田间自然鉴定
对于树体大、多年生的果树及观赏植物进行田间鉴定， 可将待鉴定的材料按一定的株行距定植于大田，全年不
使用任何杀菌药，并于发病盛期，每份材料调查100300个果实或叶片的发病程度，计算病情指数。 它的优点是能较全面准确地反应被鉴定材料的抗病性，
植物的抗病机制
植物对病原微生物有防御反应的主要物质： (1)植物防御素 (2)木质素
(3)酚类化合物
(4)不饱和内酯 (5)抗病蛋白 (6)免疫信息物质 (7)激发子
（四） 物理结构特征与抗病性的关系
1、角质层或蜡质 角质层的某些特征， 如叶面防水特性， 使得那些由 水滴携带的真菌的湿润孢子不能停留在叶面上， 从而 起着抵抗病菌侵入的作用。 有的植物的角质层含有能够抑制某些真菌生长的物质。 有的研究发现， 蜡质层有减缓或延缓发病的作用。
（四） 分级标准和方法
（１） 定性分级。主要根据侵染点及其周围枯死反应 的有无或强弱、寄主大小、色泽及其产孢的有无、多 少， 把病斑分为免疫、高抗到高感等级别。
第一节 植物的生物胁迫
一、植物病原生物及其类型
植物的生物胁迫是由能侵染、寄生于植物体并影响植 物正常生长发育的生物造成的， 这样的生物通常称为 病原生物。 病原生物的种类很多， 包括线形动物门的线虫、节肢 动物门的屁虫、原生动物门的鞭毛虫、菌藻植物门的 寄生藻、双子叶植物门的寄生性种子植物（如寄生于 大豆、高粱的菟丝子） 、真菌门５ 个亚门的真菌、 薄壁菌门和厚壁菌门的细菌、软壁菌门的螺原体和支 原体、病毒和类病毒。具有重要影响的病原生物及其 生物学特性、传播、流行和危害见表１５‐１ 。
植物的抗性生理
通过对生育周期的调整避开逆境的干扰，在相对适 宜的环境中完成生活史。 2 .耐逆性（逆境忍耐）
指植物处于不利环境时，通过代谢反应来阻止、降 低或修复由逆境造成的损伤，使其仍保持正常的生 理活动。 抗性是植物对逆境的适应性反应，逐步适应形成。
对不利与生存的环境逐步适应的过程——锻炼
胞内结冰：原生质内结冰，液泡内结冰 （机械损害）。
（二）冻害的机理
胞间结冰引起植物伤害的原因：
1 原生质过度脱水，使蛋白质变性或 原生质发生不可逆的凝胶化。 2 冰晶体对细胞的机械损伤
3 解冻过快对细胞的损伤（壁易恢复 但原生质不易恢复，细胞膜有可能被撕 破）
（三）植物对冻害的适应性 1 . 含水量下降 自由水与束缚水相对比例减小。 2 . 呼吸减弱 细胞呼吸弱，糖分消耗少。 3 . 激素变化 ABA含量增加 4. 生长停止，进入休眠 5. 保护物质增多 可溶性糖含量增加（提高细胞液浓度，降低冰 点；防止脱水），脂类化合物在细胞质表层集 中（水分不易透过）。
（二）渗透调节物质 1 . 无机离子
依靠细胞内无机离子的积累进行渗透调 节（特别是钾离子）。 无机离子主动吸收，积累在液泡。 2 .脯氨酸（最有效的渗透调节物之一） 积累原因： 1 脯氨酸合成加强 2 脯氨酸氧化受抑 3 蛋白质合成减弱。
大麦 叶子 成活 率和 叶中 脯氨 酸含 量的 关系
3. 甜菜碱
2 .光合速率下降 （1）呼吸速率降低（冻、热 3 .呼吸速率变化盐、淹水）
4.酶活性紊乱 2 呼吸速率先升高后降低
（零上低温、干旱）
3
呼吸速率明显增高（病
菌）
三、渗透调节与抗逆性 （一）渗透调节的概念 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，降低渗透 势保持体内水分，这种调节作用称为渗 透调节。
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植物抗性鉴定所用到的植物生理方法
1.实验目的
（1）学习电导仪法测定膜相对透性的方法
（2）理解逆境对植物膜透性的影响
2.实验原理
植物细胞膜起调节控制细胞内外物质交换的作用，它的选择透性是其最重要的功能之一。
当植物受到逆境影响时，如高温或低温，干旱、盐渍、病原菌侵染后，细胞膜遭到破坏，膜的透性增加，选择透性丧失，细胞内部分电解质外渗，以致植物细胞浸提液的电导率增大。
e膜结构破坏的程度与逆境的强度、持续的时间、作物品种的抗性等因素有关。
因此，质膜透性的测定常可作为逆境伤害的一个生理指标，广泛应用在植物抗性生理研究中。
当质膜的选择透性被破坏时细胞内电解质外渗，其中包括盐类、有机酸等，这些物质进入环境介质中，如果环境介质是蒸馏水，那么这些物质的外渗会使蒸馏水的导电性增加，表现在电导率的增加上。
植物受伤害愈严重，外渗的物质越多，介质导电性也就越强，测得的电导率就越高(不同抗性品种就会显示出抗性.上的差异)。
本实验采用电导率法测定电解质的相对外渗率，来了解胁迫情况下植物受害的程度。