植物的抗热性
第二节植物的抗寒性和抗热性
一、冻害和冷害
：在植物的生长过程中，经常会遇到低温的影响民。低温对 植物的危害，叫做 。 植物对低温忍耐和抵抗能力，称为植物的 当气温下降到0℃以下时，细胞间隙中的水首先结冰，使 植物受伤甚至死亡，这种现象叫做冻害。如：甘薯的叶子在被霜 打之后变黑枯死。 ：是指0℃以上低温对植物的危害。习惯上，将冷害也称为 寒害，冷害是喜温植物常遇到的危害。
•除此之外，秋季气温逐渐下降，植物 生理活动大大减弱，根系吸收能力降 低，但蒸腾作用照常进行，这样就造 成植物体内含水量减少，细胞内自由 水含量降低，束缚水增多，从而提高 了植物的抗寒能力；
• 而且，秋季日照变短，植物体内形成较多的 脱落酸，促使叶片脱落，并形成休眠芽，使 植株逐渐进入休眠阶段。 • 由于植物在冬季寒冷到来前，经受了抗寒锻 炼，因而能适应低温环境，安全越冬。 • 植物在冬季到来前，体内发生了许多适应低 温的生理变化，这个过程叫做抗寒锻炼。
• 植物在冬季形成抗寒性的原因,是由于在秋季 温度逐渐下降时,体内发生了 一些与抗寒能力 有关的变化过程,如保护物质增多,主要是可溶 性糖积累。 • 因为秋季昼夜温差比较大，白天气温高，有 利于光合作用，形成大量的有机物质；夜间 温度比较低，呼吸作用下降，降低了消耗， 有利于糖积累。 • 细胞内含糖量增加，水势降低，保水力增强； 糖分含量增加还可以降低细胞液和细胞质的 冰点，使细胞不易结冰。
三、植物的抗寒性和抗热性
（一）植物的抗寒性与植物种类、植物生育时期和季节有关。如 马铃薯不抗寒，在冰点时就死亡； 甘蓝、葱等比较抗 寒； 针叶树 种的抗寒性较强；根、茎比叶耐寒。夏季一般植物不能忍受较低 的温度，而冬季则能忍受更低的温度。如冬小麦在冬季可以，就会冻 死；针叶树种冬季可忍受－30～－40℃的严寒，但夏季若处于人 为制造的－8℃以下的环境便会冻死．
高温对植物的伤害及耐热性
柑橙日灼病
冬瓜日灼病
冬季涂白的树
3.耐热性
植物对高温胁迫（high temperature stress
）的适应和抵抗能力称为耐热性（heat
resistance）。 最适温度
植
株
的
存
活 最低温度
最高温度
率
温度
嗜冷细菌
二.植物体的温度状况
1.喜冷植物：生长温度为在零上低温(0-20℃)，当
温度在15-20℃以上即受高温伤害。例如某些藻类、 细菌和真菌.
海栖热袍菌
棉花 喜温植物
一些作物的临界温度
本节小结
1.高温对植物的热害可分为：高温害和日灼伤害 2.植物对温度状况的分类可分为：
（1）喜冷植物 （2）中生植物 （3）喜温植物
3.农作物的临界温度
目录
第一节:高温伤害及植物耐热性的概述 第二节:高温对植物生理生化过程的影响 第三节:高温对植物伤害的生理及分子机制 第四节:植物耐热性的生理及分子机制 第五节:植物热激蛋白及其分子作用
高温对植物的伤害及耐热机制
闵 雄
1.高温害
• 高温害是高温 天气对开花至成 熟期作物产生的 热害，多发生在 我国南方早稻和 中稻抽穗、开花 到成熟期之间， 尤其进入盛夏酷 热较早的年份。
2.果树树木日灼伤
• 果树日灼是由强烈的太阳辐射增温所引起的果 树枝干伤害，也称灼伤。分为夏季日灼和冬季日 灼两类。
发财树 喜冷植物
2.中生植物： 生长温度为 10-30℃，超 35℃就会受伤 。例如水生和 阴生的高等植 物，地衣和苔 藓等。
水稻
3.喜温植物：其中 有些植物在45℃以 上就受伤害，称为 适度喜温植物，例 如陆生高等植物， 某些隐花植物。有 些植物则在65100℃才受害，称 为极度喜温植物， 例如蓝绿藻、真菌 和细菌等。
第三章植物的热害及抗热性
四、植物抗热性的表现形式
1、什么是抗热性：把植物忍耐高温逆境的 适应能力通称为抗热性。
1 ）抗热性与植物的种类有关
2）某些植物特有的形态解剖结构有关（仙 人掌的叶子）
2、植物抗热性的表现形式： 1）避热性：植物体或某些器官、组
织的生长发育不与高温逆境相遇，从 （例如 小麦，蒲公英 ，橡胶草等）
而可以避免热害的影响，称为避热性。
油料种子对高温的抵抗力大于淀粉种子；
细胞汁液含水量(自由水)越少，蛋白质分子越变性 ，耐热性越强。
耐热性强的植物在代谢上的基本特点：
蛋白质的热稳定性主要决定于化学键的牢固程度与键
能大小。凡是疏水键、二硫键越多的蛋白质，其抗热
性就越强，这种蛋白质在较高温度下不会发生不可逆
的变性与凝聚。同时，耐热植物体内合成蛋白质的速
与呼吸的矛盾 ）
3、植物受热害的温度指标
4、植物致死的高温指标
二、内外条件对耐热性的影响 （一）内部因素：不同生长习性的植物的耐热性不同 。一般说来，生长在干燥炎热环境下的植物耐热性高 于生长在潮湿冷凉环境下的植物。例如C4植物起源
于热带或亚热带地区，其耐热性一般高于C3植物。
C4植物光合最适温度为40～45℃，也高于C3植物
氢键，使整个分子重新恢复其空间结构，
其热稳定性更大，耐热性增强。
2．湿度 一般来说，细胞含水量低，耐热性强。干 燥种子的抗热性强，随着含水量增加，抗 热性下降
三、热激蛋白 热激蛋白（heat shock protein, HSP）是生 物受高温刺激后大量表达的一类蛋白，它最早
是在果蝇中发现的，现已证明普遍存在于动物、
4、高温对植物体内碳素代谢的影响 植物生理学中，把植物光合作用速率与呼吸速率 相等时的温度指标称为温度补偿点。当植物处于 补偿点以上的高温逆境下时，光和产物积累小于 呼吸消耗，植物会发生饥饿。短期出现时会影响
仙人掌的高温耐受力分析
仙人掌的高温耐受力分析仙人掌是一类非常特殊的植物，它们具有较强的高温耐受力。
在高温环境下，仙人掌能够适应并存活，这与其独特的生理特性密切相关。
本文将分析仙人掌的高温耐受力，并探讨其适应高温环境的机制。
首先，仙人掌的高温耐受力与其叶片的结构和生理特性密切相关。
仙人掌的叶片表面通常覆盖着一层厚厚的角质层，这层角质层能够起到很好的保护作用。
它能够减少水分蒸发，并防止高温下的蒸腾作用过快，从而减少水分流失。
此外，仙人掌的叶片表面还常常覆盖着一层细小的毛发，这些毛发能够反射阳光，减少叶片的温度上升。
其次，仙人掌的高温耐受力还与其光合作用的特点有关。
仙人掌的光合作用主要发生在叶片的内部组织中，而不是在表面组织中。
这一特点使得仙人掌能够在高温环境下保持相对较低的叶片温度，从而减少光合作用受到的抑制。
此外，仙人掌的光合作用速率相对较低，能够适应高温环境下光合作用速率的降低。
此外，仙人掌的高温耐受力还与其水分调节机制有关。
仙人掌的根系发达，能够吸收和储存大量的水分。
在高温环境下，仙人掌能够通过根系吸收的水分满足自身的生长需求，并减少水分蒸发。
此外，仙人掌的茎部通常较为肥厚，能够储存大量的水分和养分，以应对干旱和高温的环境。
最后，仙人掌的高温耐受力还与其生长习性和生态适应有关。
仙人掌通常生长在干燥和高温的环境中，这使得它们具有较强的适应能力。
仙人掌的生长速度相对较慢，能够适应低养分和干旱的环境。
此外，仙人掌的种子具有较高的耐热性，能够在高温环境中存活和发芽。
综上所述，仙人掌的高温耐受力是由其叶片结构和生理特性、光合作用特点、水分调节机制以及生长习性和生态适应等多个因素共同作用的结果。
仙人掌在高温环境下能够适应并存活，这使得它们成为炎热地区的常见植物。
对于园艺爱好者来说，了解仙人掌的高温耐受力机制，有助于更好地照料和栽培这类植物。
第十三章植物的抗性生理ppt课件
图13-1 逆境的种类
二、植物对逆境的适应——抗性的方式
Ø 抗性是植物在对环境的逐步适应过程中形成的。
Ø 植物适应逆境的方式主要表现在三个方面。
避逆性 逆境逃避
御逆性 耐逆性——逆境忍耐
Ø 避逆性：指植物通过对生育周期的调整来避开逆 境的干扰，在相对适宜的环境中完成其生活史。
Ø 例如夏季生长的短命植物，其渗透势比较低，且 能随环境而改变自己的生育期。
三、胁迫蛋白
在高温、低温、干旱、病原菌、化学物质、缺氧、紫外 线等逆境条件下，植物关闭一些正常表达的基因，启动一 些与逆境相适应的基因，形成新的蛋白质(或酶)，这些蛋白 质统称为胁迫蛋白（或逆境蛋白）(stress protein)。
1. 热激蛋白 由高温诱导合成的热激蛋白(又叫热休克蛋白， heat shock proteins,HSPs)现象广泛存在于植物 界，已发现在酵母、大麦、小麦、谷子、大豆、 油菜、胡萝卜、.）根皮层中通气组织的发育。
在氧气充足的条件（A）或72小时缺氧的条件下（B）玉米根系横切 面的电子显微镜图片显示缺氧根系皮层通气组织的形成。皮下组织和 内皮层仍保持完整，中央皮层细胞死亡空腔隙形成圆柱形的导气室。
(二) 生理生化变化
Ø 在冰冻、低温、高温、干旱、盐渍、土壤过湿和病 害等各种逆境发生时，植物体的水分状况有相似变 化，即吸水力降低，蒸腾量降低，但蒸腾量大于吸 水量，使植物组织的含水量降低并产生萎蔫。
几乎所有的逆境，如干旱、低温、高温、冰冻、盐渍 、 低pH、营养不良、病害、大气污染等都会造成植物体 内脯氨酸的累积，尤其干旱胁迫时脯氨酸累积最多，可 比处理开始时含量高几十倍甚至几百倍。 脯氨酸在抗逆中有两个作用：
Ø 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。
耐寒抗高温植物
耐寒抗高温植物耐寒抗高温植物是指能够适应极寒或高温环境条件生长的植物。
这些植物具有独特的生理和生态特点，能够在极端温度条件下存活并完成繁殖。
它们的适应能力使它们在寒冷地区或炎热地区成为主要的植物种群。
耐寒抗高温植物在人类生活中起着重要的作用，不仅可以为我们提供食物和药物资源，还可以美化环境，改善生态系统。
本文将介绍一些常见的耐寒抗高温植物以及它们的特点和应用。
首先，耐寒植物是指可以在寒冷地区生长的植物。
这些植物通常具有耐寒的生理特性，如在寒冷的冬季能够抵御低温，保持正常生活活动。
对于寒冷地区的农业和园艺来说，耐寒植物是非常重要的资源。
常见的耐寒植物包括针叶树类（如云杉、松树、冷杉等）、决明子、早春植物（如银杏、梅花等）、高山植物（如高山紫菀、高山杜鹃等）。
这些植物可以用来建造防风林、进行绿化和观赏。
其次，抗高温植物是指可以在极端高温环境下生长的植物。
由于全球气候变暖的影响，高温天气越来越频繁，因此抗高温植物对于生态系统的维持和农业的发展非常重要。
一些植物通过调节自身的生理活动来应对高温，如减少蒸腾作用、增加叶片反射热量等。
常见的抗高温植物包括仙人掌、龙舌兰、仙人球、多肉植物等。
这些植物通常具有厚重的表皮和肉质的叶子，可以减少水分蒸发。
它们在人类生活中被广泛用于装饰和观赏，并且在药用和保健品方面也具有重要价值。
此外，一些植物同时具有耐寒和抗高温的特性。
这些植物能够适应温度波动大的环境，生长范围广泛。
例如，一些高山植物可以在冬季抵御低温，在夏季抵御高温，为高山区域提供了稳定的植被保护。
这些植物在土壤保持和水源涵养方面发挥了重要作用，同时也是珍贵的生物资源。
总的来说，耐寒抗高温植物在人类生活中发挥着重要的作用。
它们为我们提供了丰富的食物、药物和观赏资源。
随着全球气候变暖的加剧，对于耐寒抗高温植物的研究和保护显得尤为重要。
我们应该加强对这些植物的资源管理，保护他们的多样性，同时利用它们的特性来适应气候变化和改善环境。
抗高温的植物
抗高温的植物抗高温的植物植物在不同的环境下具有不同的生理适应能力，而对于高温环境，一些植物有着引人瞩目的抗逆能力。
这些植物成功地适应了高温环境，并发展出一系列防御机制，使它们能够存活并繁衍后代。
本文将探讨一些抗高温的植物以及它们的适应策略和应用潜力。
抗逆植物是指能够在高温环境下生长和繁殖的植物。
它们通常具有以下特征：1. 高温时仍然能够保持正常的生长速度和开花结实；2. 能够抵抗高温引起的胁迫，如氧化损伤、光合作用抑制和水分胁迫等；3. 能够通过一系列适应机制来减轻高温胁迫的影响。
抗高温的植物中最具代表性的是一些沙漠植物和特殊环境下的植物。
例如，仙人掌是沙漠地区常见的植物，它具有较强的耐旱和耐高温能力。
仙人掌的叶片厚而肉质，富含水分，能有效减缓水分流失；同时，仙人掌的茎具有较低的蒸腾率，可以减少水分蒸发。
此外，仙人掌能够通过增加光合酶的活性和利用C4光合作用来提高光合效率，从而更有效地利用光能，适应高温干旱的环境。
另一个具有抗高温能力的植物是红豆杉。
红豆杉是一种生长在高温和高湿的热带雨林中的树种。
研究发现，红豆杉具有较高的耐高温和耐湿的能力。
它的叶片表面有一层特殊的蜡质，能够降低水分蒸发率，并保持叶片的湿度。
此外，红豆杉还能够调节细胞内的酸碱平衡，减轻高温对细胞的损伤；它还能抑制活性氧的产生和积累，减轻氧化损伤。
除了沙漠植物和热带雨林中的植物，一些耐寒植物也具有较强的抗高温能力。
虽然它们主要生长在寒冷的高山或极地环境中，但它们也具有适应高温的能力。
例如，雪莲是一种生长在青藏高原的高山植物，它能够抵抗极端的高温和寒冷。
雪莲的茎叶富含抗氧化剂和保护酶，能够减轻氧化损伤和抵抗高温胁迫。
此外，雪莲还能够增加叶片厚度和蜡质含量，以降低水分流失和抵御高温胁迫。
抗高温的植物不仅在自然界中发挥着重要的生态功能，还具有广泛的应用潜力。
它们可以用于改良作物品种，增加作物对高温胁迫的耐受性。
例如，通过将抗高温植物的耐高温基因导入作物中，可提高作物对高温的抵抗能力，提高产量和品质。
最耐高温40度的植物
最耐高温40度的植物最耐高温40度的植物植物在各种环境下生长和适应能力令人惊叹。
高温是一种常见的环境压力，对植物的生长和发育产生负面影响。
然而，有一些植物具有出色的耐热性，能够在高温条件下茁壮成长。
在这篇文章中，我们将介绍最耐高温40度的植物。
1. 仙人掌（Cactus）仙人掌是一类著名的多肉植物，以其耐旱和耐高温的特性而闻名于世。
它们通常生长在干旱和高温的荒漠地区，因此对于40度高温的适应能力非常强。
仙人掌植物具有厚厚的表皮，能够有效降低水分蒸发，并保持温度平衡。
此外，它们还具有少量的气孔，可以减少水分的流失，因此能够在40度的高温下存活。
2. 耐旱植物（Xerophytes）耐旱植物是一类对于干旱条件具有适应能力的植物。
它们能够通过吸收和储存水分，有效地应对高温40度的环境。
常见的耐旱植物包括仙人球、龙舌兰和观音莲等。
这些植物通常具有肉质的叶子和坚韧的绒毛，可以减少水分蒸发，并保持水分的稳定。
在高温环境下，它们能够适应和存活，提供给自己足够的水分。
3. 沙漠薄荷（Desert Mint）沙漠薄荷是一种生长在沙漠地区的多年生草本植物。
它具有出色的耐热性，能够在极端高温的环境下生存。
沙漠薄荷具有橄榄绿色的叶子和紫色的花朵，它们通常生长在饱受高温侵袭的干燥土壤中。
研究表明，沙漠薄荷通过增加抗氧化物的产生和调节渗透调节物质来对抗高温压力。
4. 柠檬草（Lemongrass）柠檬草是一种具有独特香气的植物，广泛用于烹饪和药用目的。
它是一种耐热植物，能够在高温40度的环境下生长。
柠檬草通常需要充足的阳光和温暖的气候来生长。
它具有纤维状的韧茎和线状的叶片，能够有效地减少水分蒸发，并保持水分的平衡。
这使得柠檬草成为适应高温环境的理想选择。
5. 百香果（Passion Fruit）百香果是一种热带水果，其植物能够在高温40度的环境下茁壮成长。
百香果植物通常需要温暖和潮湿的气候来生长，对于夏季的高温非常适应。
它们具有深绿色的叶子和鲜艳的紫色花朵，能够有效地保护自身免受高温的损害。
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直接危害
蛋白质变性 膜结构破坏
高温对Байду номын сангаас物的危害
间接危害
代谢性饥饿 有毒物质积累 生理物质活性缺乏 蛋白质合成下降
直接危害
高温直接破坏原生质体的结构。直接伤害在短时间内(几秒到几十秒)就出 现伤害症状，并可以从受热部位向非受热部位蔓延。
蛋白质变性：高温打断维持蛋白质空间结构的氢键和疏水 键,破坏蛋白质空间构象。 膜结构破坏：在高温作用下，构成生物膜的蛋白质和脂类 之间的键断裂，类脂脱离膜形成一些液化的小囊泡，从而 破坏膜的结构,导致膜选择透性和主动吸收特性的丧失。
三、提高植物抗热性的途径
• 高温锻炼
将萌动的种子在适当的高温下锻炼一段时间后再播种，可以提高耐热 性。
正常温度
40℃诱导后， 生长在45℃条件下
未进行高温诱导 直接生长在45℃条件下
大豆幼苗耐热性诱导实验
• 改善栽培措施 1. 充分灌溉 2. 合理施肥 3. 高秆与矮秆间作套种 4. 人工遮阴
四、植物适应高温的生理机制
草业与环境科学学院
植物的抗热性
目录
热害及其表现 影响植物抗热性的内外因素 提高植物抗热性的途径 植物适应高温的生理机制
一、热害及其表现
热害：由于植物体所处的环境中溫度过高所 引起的植物生理性伤害称为热害。 抗热性：植物对高温胁迫的抵抗与忍耐能力 称为抗热性。
热害病症：
1、树干(特别是向阳部分)干燥、裂开; 2、叶片出现死斑,叶色变褐、变黄;鲜果(如葡 萄、番茄)烧伤，后来受伤处与健康处之间形 成木栓,有时甚至整个果实死亡; 3、出现雄性不育,花序或子房脱落等异常现象。 高温对植物危害是复杂的、多方面的;
• 3、耐热性
在高温时植物体的代谢发生变化，以减少或 者修复由高温造成的伤害。
欢迎大家的批评与指正
质
有机酸代 谢
外部因素
季节变化 环境湿度 矿质营养
（一）、内部因素
• 1.生长习性 • 不同生长习性的植物耐热性不同。 一般来说，生长在干燥炎热环境下的植物
耐热性高于生长在潮湿冷凉环境下的植物。 • 2.生育时期与部位 • 植物在不同的生育时期以及不同部位，其耐热性也有差异。 • 3.蛋白质性质 • 耐热性强的植物在代谢 上的基本特点是构成原生质的蛋白质的热稳定性高。 • 4.有机酸代谢 • 植物的抗热性还与有机酸的代谢强度有关。
（二）、外部因素
• 1、季节变化 • 干旱环境下生长得藓类在夏天高温时耐热性强;冬天低温时，耐热性弱。 • 2.环境湿度 • 通常湿度高时，细胞含水量高，植株或器官的抗热性降低。 • 3.矿质营养 • 氮素过多时，植物的耐热性减弱。而营养缺乏的植物其热死温度反提
高，其原因可能是氮素充足增加了植物细胞含水量的缘故。
• 2、御热性
许多植物具有特殊的御热保护结构,如叶片表面有蜡质或者绒毛来 反射阳光;通过叶片卷缩等,减少太阳辐射的吸收量。 有些植物在高温下气孔开大,提高蒸腾,降低叶温和体温。 有些植物膜系统的饱和脂肪酸含量高,在高温下有利于维持膜系统 的稳定性。
一些C4和CAM在高温下光合仍然大于呼吸,避免饥饿。
间接伤害
高温造成的间接伤害是由于高温引起代谢失水,并造成代谢异常,使植物逐渐受害。
1. 代谢性饥饿：植物光合作用最适温度一般都低于呼吸作用最 适温度。通常把光合作用与呼吸作用相等时的温度称为温度 补偿点。如果植物处于温度补偿点以上的较高温度下,呼吸大 于光合，消耗加快，造成饥饿。
2. 有毒物质的积累:高温使氧气的溶解度减小，抑制植物的有氧 呼吸，同时积累无氧呼吸所产生的有毒物质，如积累乙醇、 乙醛等有毒物质。
间接伤害
3.生理活性物质缺乏：高温时某些生化环节发 生障碍，使得植物生长所必需的活性物质 （如维生素、核苷酸、激素）不足，从而使 植物生长不良或伤害。 4.蛋白质合成下降：高温使细胞产生自溶的水 解酶类，能使蛋白质分解。
二、影响植物抗热性的内外因素
生理基础
内部因素
生长习性
生育时期 蛋白质性
与部位
根据对高温的忍耐程度,植物可以分为几种类型
• 1.喜冷植物：这些植物适宜生长在0℃以上的低温(0℃~20℃)条 件下,当温度在20℃以上时,即受高温伤害。如某些藻类、细菌和 真菌
• 2.中生植物：适宜的生长温度为11℃~30℃，超过35℃即受高温 伤害。如水生植物、阴生高等植物、地衣和苔藓等
• 3.喜温植物：通常将温度在45℃以上受伤害的植物称为适度喜 温植物,如陆生高温植物、某些隐花植物等而65℃~1( M )℃才受 伤害的植物称为极度喜温植物,如蓝藻、绿藻等
（一）植物耐热的生理机制 植物在长期进化过程中形成了 适应和抵抗高温的能力，可以 分为避热性、御热性、耐热性。
• 1、避热性
一些夏熟植物,在高温炎热的夏季到 来之前完成其生活史以干燥的种子 越过夏季到秋季开始新的生活周期。 还有些植物在夏季到来时生长停止， 叶片枯死或者脱落，新陈代谢降低, 甚至进入休眠状态，有效的避开高 温胁迫,待夏季过后继续生长发育。