植物生理学—植物的抗逆性
植物生理学 11逆境生理
图1 硫氢基假说
未结冰
SH SH
SH
SH
解冻
结冰
S S S S
S S
S S
（3）硫氢基假说 Levitt（1962）提出：原生质在冰冻脱水时，随着原生质收缩，蛋白质分 子逐渐相互接近；当接近到一定程度时蛋白质分子中相邻的硫氢基（ -SH） 氧化形成二硫键（-S-S） 。解冻时蛋白质再度吸水膨胀，肽链松散，氢键断 裂，二硫键（-S-S）还保存，使肽链的空间位置发生变化和蛋白质的天然结 构破坏，导致细胞伤害和死亡。
• 3、渗透调节与抗逆性 • 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 （osmotic adjustment）。 • 渗透调节物质的种类很多，大致可分为两大类。一类是由外界进入细胞 的无机离子，一类是在细胞内合成的有机物质, 有如下共同特点：分子量小、 容易溶解；有机调节物在生理pH范围内不带静电荷；能被细胞膜保持住； 引起酶结构变化的作用极小；在酶结构稍有变化时，能使酶构象稳定，而不 至溶解；生成迅速，并能累积到足以引起调节渗透势的量。 (1)无机离子。 (2)脯氨酸。脯氨酸（proline）是最重要和有效的渗透调节物质。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。脯氨酸与蛋白质相互作用能增加蛋白质的 可溶性和减少可溶性蛋白的沉淀，增强蛋白质的水合作用。 (3)甜菜碱。多种植物在逆境下都有甜菜碱（betaines）的积累。在水分亏 缺时，甜菜碱积累比脯氨酸慢，解除水分胁迫时，甜菜碱的降解也比脯氨酸 慢。甜菜碱也是细胞质渗透物质， • (4)可溶性糖。可溶性糖是另一类渗透调节物质，包括蔗糖、葡萄糖、果糖、 半乳糖等。可溶性糖的积累主要是由于淀粉等大分子碳水化合物的分解。
植物生理学期末复习名词解释总结（2）
植物生理学期末复习名词解释总结（2）植物生理学期末复习名词解释总结离子的被动吸收——植物细胞顺电化学势梯度吸收离子的过程。
道南平衡——是由科学家donnan发现的。
当细胞内存在不可扩散的阴离子以及细胞内外体积相等时，细胞内可扩散负离子与正离子浓度的乘积，等于细胞外可扩散正负离子浓度的乘积时的平衡，称为道南平衡。
蒸腾效率——植物在一定生长期内积累的干物质与蒸腾失水量的比值，用克（干物质）/公斤（水）表示，也可以说是植物每消耗1公斤水所形成干物质的克数。
蒸腾系数（需水量）——指植物制造1 克干物质所需的水分克数。
伤流——从受伤或折断的植物组织溢出液体的现象，称为伤流。
植物激素——指一些在植物体内合成，并从产生之处运送到别处，对生长发育产生显著调节作用的微量（1μmol/l以下）有机物。
植物生长物质——指所有自然合成的或人工合成的调节植物生长发育的物质，包括植物激素、植物生长调节剂、其他的内源调节物质（如：多胺）。
植物生长调节剂——指一些具有类似植物激素活性的人工合成的物质。
生长促进剂——人工合成的一类能促进植物生长发育的物质。
生长抑制剂——指能抑制植物顶端分生组织生长，丧失顶端优势，使植株形态发生很大的变化，外施赤霉素不能逆转这种抑制效应。
生长抑制剂也抑制种子和芽的萌发。
植物生长相关性——高等植物是多器官的有机体，各个器官和各个部分之间存在着相互依赖与相互制约的关系，这种关系称为相关性。
顶端优势——植物的顶芽长出主茎，侧芽长出分枝，通常主茎的顶端生长很快，而侧枝或侧芽则生长缓慢或潜伏不长，这种顶端生长占优势的现象，称为顶端优势。
生长——在植物发育过程中，细胞、器官或植株数目、大小与重量的不可逆增加，即发育过程中量的变化称为生长。
分化——构成植物体的所有细胞，一般都是由受精卵分-裂和分化产生的，来自同一个合子或遗传上同质的细胞转变为形态上、功能上、化学结构上特异的细胞称为分化。
抗逆性——植物对不良的特殊环境的适应性和抵抗力，称为抗逆性。
植物生理学-第十一章-植物抗逆生理
第一节抗逆的生理基础一、逆境和植物的抗逆性（一）逆境的概念和种类逆境(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：1.物理逆境：热害、冷害、干旱、淹水、光辐射、机械损伤、电伤害、磁伤害、风2.化学逆境：养分缺乏、养分过剩、低pH、高pH、盐害、空气污染、农药污染、毒素3.生物逆境：竞争、病害、虫害、动物危害、人类危害、共生微生物缺乏、有害微生物、生化互作（二）抗逆性及方式抗性是植物在对环境的逐步适应过程中形成的。
由于植物没有动物那样的运动机能和神经系统，基本上是生长在固定的位置上，因此常常遭受不良环境的侵袭。
但植物可用多种方式来适应逆境，以求生存与发展。
抗逆性(stress resistance)植物对逆境抵抗和忍耐能力。
抗性的方式： 1.逆境逃避（stress escape）是指植物整个发育过程不与逆境相遇，或指植物在逆境胁迫到来之前，植物已完成其生育周期。
2.逆境忍耐（stress tolerance）是指植物通过自身的生理生化变化来适应环境的能力。
抗环境胁迫涉及到植物体的忍耐胁迫和逃避胁迫二、植物在逆境下的形态变化与代谢特点(一)形态结构变化(二)生理生化变化植物以细胞和整个生物有机体抵抗环境胁迫：植物体可以受到和识别的环境信号组成了应激性反应。
进行环境胁迫识别后信号被传输到细胞内和植物体全部。
典型的环境信号传导导致细胞水平的可变基因的表达，反过来有可以影响植物体的发育和代谢。
三、渗透调节与抗逆性 (一)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(osmotic adjustment)。
(二)渗透调节物质:参与渗透调节的可溶性物质称为渗透调节物质。
包括：1.无机离子；2.脯氨酸；3.甜菜碱；4.可溶性糖常见有机渗透调节物氨基酸甜菜碱物（三）渗透调节物质的共性及作用分子量小、易溶于水；生理中性、两性离子；稳定酶结构；合成迅速。
植物生理学 实验8_植物抗逆性的鉴定
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。
伤害率
本次实验测定高温对植物细胞膜的伤害 电导率 K=GQ Q:电极常数（电导仪本身决定） 沸电导率
×100％
3 材料、仪器设备及试剂
（一）材料：梧桐叶片； （二）仪器设备： 1. 电导仪；2.打孔器；3. 真空干燥器； 4. 恒温水浴锅；
表1
电导值 A B
高温对叶片伤害率的影响
处理电导率 平均值Ct 煮沸电导率 平均值C100 伤害率 （Ct／ C100 ）×100
0 10 min
20 min
30 min
40 min
6 实验结果及分析
计算电导率时，取2支试管的平均值
计算伤害率 比较不同处理的叶片细胞透性的变化情况，记 录结果，并加以解释 以伤害率同处理时间的关系作图并分析
4 实验步骤
1) 打取叶圆片：自选叶片，洗净吸干，避开叶脉打取30个叶圆片, 放入1 支试管, 再打取30个叶圆片,放入另1支试管, 依此类推, 每支试管皆放 入30个叶圆片； 2) 试管分别编号为：1A,1B, 2A,2B ……5A,5B，每管加入15ml纯水, 抽真空15min；
3) 水浴处理：5组(1A1B,2A2B ……5A5B)分别在60℃水浴0，10，20， 30，40min，取出后用自来水冷却10分钟；
7 注意事项
植物生理学与植物逆境生物学与植物抗逆性研究
植物生理学与植物逆境生物学与植物抗逆性研究植物生理学与植物逆境生物学是研究植物在环境中适应和应对逆境条件的学科。
植物抗逆性研究探讨植物如何通过调节各种生理和生化过程来适应环境压力并保持生活功能。
本文将介绍植物生理学和植物逆境生物学的基本概念以及与植物抗逆性研究相关的一些重要方向。
植物生理学是研究植物内部结构、生理功能和生命周期的学科。
它涉及植物的生长、发育、呼吸、光合作用、植物激素、营养吸收和运输等过程。
植物逆境生物学则致力于探究植物在非有利环境条件下的适应性反应。
逆境条件包括温度的变化、饥饿、干旱、盐碱胁迫、病原体的侵袭和污染物的影响等。
植物抗逆性研究广泛涉及各个研究方向，例如植物对环境压力的感应与信号传导、基因表达调控、抗氧化反应、离子稳态调节和物质运输等。
植物通过感知环境信号，将其传导到细胞内，并通过调节基因表达和蛋白质合成来实现适应性反应。
逆境胁迫对植物的细胞膜、叶绿体和线粒体等细胞器产生损伤，而抗氧化物质和酶系统则帮助植物维持细胞内氧化还原平衡。
植物还通过调节离子吸收和运输来维持细胞内离子平衡，并通过物质运输来调节营养元素吸收。
研究植物逆境生物学和植物抗逆性的重要方向之一是植物激素研究。
植物激素是植物内部的信号分子，参与调节植物的生长、发育和逆境响应。
脱落酸（ABA）是一种重要的植物逆境响应激素，它参与调节植物对干旱和盐碱胁迫的响应。
植物激素的合成、信号转导和代谢对植物抗逆性的调控起着重要作用。
另一个重要的研究方向是植物基因表达调控的研究。
研究表明，逆境胁迫引起了大量转录因子和蛋白质的表达变化。
这些转录因子和蛋白质参与调节逆境响应基因的表达，从而促进植物适应逆境环境。
通过研究这些转录因子和蛋白质的功能和调控机制，可以更好地理解植物的逆境响应网络。
此外，植物逆境生物学与植物抗逆性研究还涉及植物逆境相关的其他方面，如植物与病原体的互作、植物对污染物的响应和修复等。
研究植物与病原体的互作可以揭示植物免疫系统的工作机制，为研发抗病毒和抗真菌的植物品种提供理论基础。
植物生理学第13章植物的抗逆生理
胁变(Strain): 指植物体受到胁迫后产生的相应变化。
如果胁变较小，在胁迫解除后胁变可以恢复,这种胁变 称为弹性胁变（elastic strain）.
如果胁变较大，在胁迫解除后胁变不能恢复。这种胁变
称为塑性胁变（plastic strain）.
（一）植物的抗逆性（Plant Stress Resistance）：
零下低温对植物的伤害称为冻害freezing injury
一 冷害
（一）冷害的机理
1、膜相变
高温
低温
液态
液晶态
凝胶态
2、胞质环流减慢
3、水分平衡失调
4、光合作用和呼吸速率变化，活性氧增加。（P288）
（二）植物的抗冷性
1. 增加膜脂脂肪酸的不饱和度，降低相变温度。
2. 合成抗氧化酶及脂肪去饱和酶（SOD、CAT、 Halliwell-Asada）
§8 植物的抗病性
一 病害机理
1. 水分平衡失调 2. 呼吸作用加强 3. 光合作用下降 4. 生长异常
1. 二 植物的抗病性
1. 加强氧化酶活性：分解毒素、促进伤口愈合、抑 制病原菌水解酶活性
2. 过敏反应，组织程序化死亡 3. 系统防御：合成植保素、木质素合成增加、抗病
蛋白表达增强、抗病基因活化等，引起系统获得 性抗性（systemic acquired resistance，SAR）。
次生伤害
（如盐害中的 水分胁迫）
1. 生物膜的破坏：膜相的变化；膜上出现裂缝， 透性变化，离子渗漏，膜结合蛋白破坏。
2. 光合作用的变化 3. 呼吸作用的变化 4. 激素水平的变化 5. 酶系统变化：合成酶活性降低，分解酶升高。 6. 产生活性氧：O2•- •OH 1O2 H2O2 （P288）
植物生理学习题大全——第12章植物的抗性生理
第十二章植物的抗性生理一. 名词解释逆境(ｅnｖironmentalｓtrｅss):又称胁迫(stress),系指对植物生存和生长不利的各种环境因素的总称。
抗逆性（stｒess rｅsistaｎｃe)：植物对逆境的抵抗和忍耐能力，简称为抗性。
抗性是植物对环境的一种适应性反应,是在长期进化过程中形成的。
避逆性（strｅｓs aｖoiｄancｅ）：植物通过设置物理屏障或某些特殊的代谢反应和生长发育变化,从而避免或减小逆境对植物组织施加的影响,使其仍保持较正常的生理活动，这种抵抗称为避逆性。
耐逆性(ｓtrｅss tolerａncｅ):又称逆境忍耐。
植物组织虽然经受逆境的影响,但可通过代谢反应阻止、降低或者修复由逆境造成的损伤,从而保持其生存能力，这种抵抗称为耐逆性。
逆境逃避(stｒess escape):指植物通过生育期的调整避开逆境。
植物抗性生理(harｄiness phｙsiology)：是指逆境对植物生命活动的影响，以及植物对逆境的抵御抗性能力。
渗透调节（osmotic adjusｔmeｎt）：植物细胞通过主动增加溶质,降低渗透势,增强吸水和保水能力，以维持正常细胞膨压的作用。
交叉适应(cross ａdapｔａtｉｏn)：植物经历了某种逆境后,能提高对另一些逆境的抵抗能力,这种对不同逆境间的相互适应作用,称为交叉适应。
逆境蛋白（stress protｅinｓ)：由逆境因素诱导植物体内形成的新蛋白质(酶）。
活性氧(active oxｙgen）:是性质活泼、氧化能力很强的含氧物质的总称，包括含氧的自由基、过氧化氢、单线态分子氧等。
生物自由基(bｉｏlogical ｆｒee radical）:泛指生物体自身代谢产生的带有未配对电子的基团或分子,包括含氧自由基和非含氧自由基。
它们的化学性质极其活泼，不稳定。
冻害（frｅezing iｎjurｙ）：温度下降到零度以下,植物体内发生冰冻，因而受伤甚至死亡，这种现象称为冻害。
11-第十一章-植物的抗逆生理-植物生理学
脯氨酸在抗逆中有两个作用：
一是作为渗透调节物质，用来保持原生质与环 境的渗透平衡。它可与胞内一些化合物形成聚 合物，类似亲水胶体，以防止水分散失； 二是保持膜结构的完整性。脯氨酸与蛋白质相 互作用能增加蛋白质的可溶性和减少可溶性蛋 白的沉淀，增强蛋白质的水合作用。
3.甜菜碱
甜菜碱(betaines) 是细胞质渗透物质，也是一类季铵化 合物，化学名称为N-甲基代氨基酸，通式为R4·N·X。 植 物 中 的 甜 菜 碱 主 要 有 12 种 ， 其 中 甘 氨 酸 甜 菜 碱 (glycinebetaine)是最简单也是最早发现、研究最多的 一种，丙氨酸甜菜碱(alaninebetaine)、脯氨酸甜菜碱 (prolinebetaine)也都是比较重要的甜菜碱。 植物在干旱、盐渍条件下会发生甜菜碱的累积，主要分 布于细胞质中。
热胁迫诱导热击蛋白mRNAs的合成
2. 低 温 诱 导 蛋 白 (low-temperature-induced protein)
不但高温处理可诱导新的蛋白成，低温下也会形成新的 蛋白，称冷响应蛋白(cold responsive protein)或冷 击蛋白(cold shock protein)。 约翰逊弗拉根等用低温锻炼方法使油菜细胞产生20 000 多肽。 科戈(Koga)等用5℃冷胁迫诱导稻叶离体翻译产生新的 14 000多肽。用低温处理水稻幼苗，也发现其可溶性蛋 白的凝胶图谱与常温下有别，其中有新的蛋白出现。 低温诱导蛋白的出现还与温度的高低及植物种类有关。 水稻用5℃，冬油菜用0℃处理均能形成新的蛋白。 一种茄科植物Solanum commerssonii的茎愈伤组织在 5℃下第一天就诱导三种蛋白合成，但若回到20℃，则 一天后便停止合成。
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四 渗透调节 渗透调节物质主要是糖、有机酸和离子（特别是K+）
五 脱落酸（ABA）
1 逆境时脱落酸的变化
2 外施脱落酸对抗逆性的影响
3 脱落酸在交叉适应中的应用
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9
1.6 当前研究热点
• 1 宏观方面 • 研究的逆境生态条件不再局限于干旱、盐碱
和不良温度，全球未来气候变化对植物产生 的作用已受到越来越多的关注。 • 国外的研究多见于O3和UV-B对植物的影响 。
化感作用
这辐些射胁迫因子往无往机是化学相药互品关联的共，生例现如象的高缺乏
温水和淹干旱常常是伴杀随虫发剂生，所以植人物类旱活害动
和机热械害有密切关系毒；素
病毒（微生物）
再电如盐分过多与干旱盐经常同时发生，昆故虫植
物磁盐害和旱害土所壤导溶致液的的P组H织值脱水也难以分 开。
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3
1.2 胁迫伤害的种类
7
1.5 植物抗逆性的方式
• 避逆性（stress avoidance）【逆境逃避】
在环境胁迫和它们所要作用的活体之间在时间 或空间上设置某种障碍从而完全或部分避开不良 环境胁迫的作用；例如夏季生长的植物不会遇到 结冰的天气，沙漠中的植物只在雨季生长等。
• 耐逆性（stress tolerance）【逆境忍受】
活体承受了全部或部分不良环境胁迫的作用， 但没有或只引起相对较小的伤害。
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8
1.6 植物对环境的适应
一 生物膜
温度过低
温度过高
凝胶相
液晶相
液相
二 胁迫蛋白 逆境环境条件下诱导新形成的蛋白质。（逆境蛋白）如：热 休克蛋白、低温蛋白、病原相关蛋白、盐逆境蛋白等。
三 活性氧 活性氧是指性质极为活泼，氧化能力很强的含氧物的总称。 植物有两种系统防止活性氧的危害：酶系统和非酶系统。
不断被淘汰。 抗逆性=胁迫/协变
• 这样，在植物长期的进化和适应过程中不同环境条 件下生长的植物就会形成对某些环境因子的适应能 力，即能采取不同的方式去抵抗各种胁迫因子。植 物对各种胁迫（或称逆境）因子的抗御能力，称为 抗逆性（stress resistance），简称抗性。
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• 2 微观方面
• 研究的生理特性不再停留在光合速率、蒸 腾速率、水势等某一生理指标的数量变化 上，而是在分子生物学和遗传学的水平上 解释其变化机制，并已获得与抗性有关的 基因，为植物抗逆性的生物工程提供了可 靠的理论依据和实验基础。
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11
Thank You!
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L/O/G/O
植物生理学 ——植物的抗逆性
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植物生理学作业
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1 植物逆境的概念
• 植物在自然界中经常遇到环境条件的剧烈变 化，其幅度超过了植物正藏生活的范围，这 种变化称为逆境或者胁迫（stress）。
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2
1.1 环境胁迫的类型
物理胁迫
化学胁迫
生பைடு நூலகம்胁迫
干旱
大气污染
竞争
温度
有机化学药品
盐分 胁迫
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4
1.3 胁变
• 胁变（strain）是指植物受到胁迫后所产生 的相应变化，例如水分胁迫（干旱），导 致植物体内蛋白质的合成降低和分解加强 。
• 胁变可以表现为物理变化（例如原生质流 动变慢或停止）和化学变化（代谢的变化 ）两个方面。
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1.4 植物抗逆性的概念
• 植物受到胁迫后，一些被伤害致死，另一些的生理 活动虽然受到不同程度的影响，但它们可以存活下 来。如果长期生活在这种胁迫环境中，通过自然选 择，有利性状被保留下来，并不断加强，不利性状
植物生理学12作业