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1、第十二章 植物的环境胁迫生理,一、基本概念 1、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,第一节 植物环境胁迫生理概述,生物胁迫：病、虫、杂草、动物、人为因素等。非生物胁迫：水分（旱、涝）；盐；温度（热、冷、冻）；辐射（可见、紫外）；化学物质（杀虫剂、重金属、空气污染）。,2、胁迫：任何一种使植物体产生有害变化的环境因子，均称为胁迫,第一节 植物环境胁迫生理概述,3、植物抗逆性：植物对逆境的抵抗和忍耐能力叫植物抗逆性，简称抗性。4、胁变：在胁迫下，植物体发生的生理变化成为胁变。,一、基本概
2、念：,二、环境胁迫与植物的关系,1、对水分代谢的影响：多种不同的环境胁迫作用于植物体时均能造成水分胁迫，造成植物脱水，对膜系统得结构和功能产生影响。直接的水分胁迫：干旱。间接的水分胁迫：低温和冰冻盐 渍高 温辐 射,（一）、环境胁迫对植物代谢活动的影响,（一）、环境胁迫对植物代谢的影响,2、对光合作用的影响：使光合酶活性下降、气孔关闭、造成二氧化碳供应不足而使植物的光合作用下降。3、对呼吸作用的影响：植物的呼吸速率不稳。4、对物质代谢的影响：分解酶活性高于合成酶活性，物质分解大于合成。,（二）植物对环境胁迫敏感性的差异,1.逆境逃避：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
3、中完成其生活史。2、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。,（三）植物抵抗环境胁迫的生理基础,1、生物膜结构与自由基平衡2、逆境蛋白及其意义3、渗透调节与渗透调节物质4、内源激素的变化,第二节 温度胁迫生理,植物生长对温度的反应有三基点，即最低温度、最适温度和最高温度。超过最高温度，植物就会遭受热害。低于最低温度，植物将会受到寒害(包括冷害和冻害)。温度胁迫即是指温度过低或过高对植物的影响。,一、低温胁迫生理,（一）寒害和植物的抗寒性,1、冷害：冰点以上低温对植物的危害叫做冷害。2、抗冷性：植物对冰点以上低温的适应能力叫抗冷性
4、。,（一）寒害和植物的抗寒性,（1）、直接伤害：叶片失绿和萎蔫、死苗或僵苗不发、籽粒空瘪、果蔬贮藏期遇低温，表皮变色，局部坏死，形成凹陷斑点。（2）、间接伤害：膜透性增加选择透性减弱，膜内大量溶质外渗；原生质流动减慢或停止；吸水能力和蒸腾速率都明显下降，水分代谢失调；叶绿体分解加速，叶绿素含量下降；呼吸速率大起大落等。,植物冷害的症状：,正 常 植株,在2条件下处理1天后的植株,（一）寒害和植物的抗寒性,3、冻害：冰点以下低温对植物的危害叫做冻害。4、抗冻性：植物对冰点以下低温的适应能力叫抗冻性。,叶片如烫伤，组织因细胞失去膨压而变软，叶色变为褐色，严重时死亡。,（一）寒害和植物的抗寒性,植物
5、冻害的症状：,冻害的机理：,A、胞间结冰：环境温度缓慢下降，质外体（细胞间隙）结冰，引起胞质水分亏缺。,B、胞内结冰：环境温度骤然下降，质外体与共质体均结冰，冰在形成或融化过程中对亚细胞精细结构的机械伤害,（二）提高植物抗寒性的措施,、抗寒锻炼：在植物遭遇低温冷害之前，逐步降低温度，使植物提高抗冻的能力，是一项有效的措施。,右图植株先在下锻炼天，和左图植株共同放在下天后，再放在室温下天的生长状况,（二）提高植物抗寒性的措施,2 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：调节N、P、K比例，薄膜等覆盖，培育壮苗等。,二、高温胁迫生理,（一）热害与抗热性：,、概
6、念：由高温引起植物伤害的现象称为热害。而植物对高温胁迫的适应则称为抗热性。,、根据不同植物对温度的反应，可将植物分三类：喜冷植物 中生植物喜温植物,二、高温胁迫生理,2、植物热害的症状：叶片死斑明显，叶绿素破坏严重，器官脱落，亚细胞结构破坏变形。,（二）、高温对植物的危害,1、直接伤害：,2、间接伤害：,蛋白质变性：,脂类液化：,引起植物过度的蒸腾失水呼吸作用大于光合作用 积累产生的有毒物质,热锻炼能提高植物的耐热性,、在生长的苗、现在处理两小时，再在处理小时，后在生长的苗、在处理小时，后在生长的苗,第三节水分胁迫生理,一、水分亏缺生理：,(一)植物旱害的症状：,1、干旱：植物常遭受的有害影响
7、之一是缺水，当植物耗水大于吸水时，就使组织内水分亏缺。过度水分亏缺的现象，称为干旱。,、干旱种类：（1）、土壤干旱（2）、大气干旱（3）、生理干旱,、外部干旱表现：（1）、萎蔫：有暂时萎蔫与永久萎蔫。（2）、生长减慢。,一、水分亏缺生理：,、旱害：是指土壤水分缺乏或大气相对湿度过低对植物的危害。植物抵抗旱害的能力称为抗旱性。,旱生植物,(二)植物旱害的机理：,1.改变膜的结构及透性：当植物细胞失水时，原生质膜的透性增加，大量的无机离子和氨基酸、可溶性糖等小分子被动向组织外渗漏。,2.破坏了正常代谢过程：细胞脱水对代谢破坏的特点是抑制合成代谢而加强了分解代谢，即干旱使合成酶活性降低或失活而使水解
8、酶活性加强。水分不足使光合作用显著下降，直至趋于停止。,(三)植物的抗旱特征,1.形态：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。,、植物抗旱特征：,2.提高作物抗旱性的途径：,（1）、抗旱锻练：如蹲苗、搁苗、饿苗等。（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。,二、水分过剩生理：,(一)植物涝害的症状：,1.湿害：指土壤过湿、水分处于饱和状态，土
9、壤含水量超过了田间最大持水量，根系生长在沼泽化的泥浆中，这种涝害叫湿害。,2.涝害：典型的涝害是指地面积水，淹没了作物的全部或一部分。在低湿、沼泽地带、河边以及在发生洪水或暴雨之后，常有涝害发生。,3、植物涝害得症状：地上部与根系的生长均受到阻碍，个体矮小、叶色变黄、根尖变黑、叶柄偏上生长。,(二)植物涝害的机制：,1.代谢紊乱,2.营养失调,3.生长受抑,(三)植物的抗涝性：,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。,第四节其它方面的胁迫生理,一、生物胁迫生理：,（一）病害：病菌对植物的侵袭
10、和伤害称为病害。植物抵抗病菌侵袭的能力称抗病性。寄主对病原物的反应可分感病、耐病、抗病和免疫等类型。,、病害的胁迫生理：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。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。、植物抗病的生理基础：包括形态结构屏障，组织局部坏死，抑制物质(含植保素)等。,一、生物胁迫生理：,（二）虫害：,（1）、拒虫性：通过物理方式干扰害虫的运动机制。（2）、抗虫性：当植物体内缺乏该营养物质时，就不会被害虫取食，表现为抗虫特性。2、植物抗虫的生理基础：不是绝对的，经常受到气候条件和栽培
11、条件的影响。,、植物抵抗害虫的方式,（三）、提高植物抗病性的途径：,培育抗病品种，合理施肥，开沟排渍以降低地下水位，施用生长调节剂以诱导抗病虫的相关基因的表达。,二、盐碱胁迫生理,（一）、盐分过多对植物的危害：,1、概念：土壤中可溶性盐过多对植物的不利影响叫盐害。植物对盐分过多的适应能力称为抗盐性。,2、植物盐害的机制：,（一）、盐分过多对植物的危害：,（1）、渗透胁迫：由于高浓度的盐分降低了土壤水势，使植物不能吸水，甚至体内水分外渗，因而盐害通常表现为生理干旱，植物生长矮小，叶色暗绿。（2）、离子毒害：盐碱土中Na+、Cl-、Mg2+、SO42-等含量过高，会引起K+、HPO42-或NO3-
12、等元素的缺乏。Na+浓度过高时，植物对K+的吸收减少，同时也易发生磷和Ca2+的缺乏症。（3）、生理代谢紊乱：盐分胁迫抑制甜土植物的生长和发育，并引起一系列的代谢失调：A、光合作用受到抑制。B、呼吸作用不稳C、蛋白质合成受阻D、有毒物质盐积累,三、植物抗盐性及其提高途径,（一）、避盐：虽然生长在盐渍环境中，但植物体内盐分含量不高，因而就避免了盐分过多对植物的伤害。,1、排盐 指有些植物吸收了盐分并不在体内存积而又主动地排泄到茎叶表面，然后冲刷脱落。2、稀盐 有些植物并不分泌盐，而是把吸进的盐类进行稀释。稀释的方式是通过吸水与加快生长速率，冲淡细胞内盐分浓度。,三、植物抗盐性及其提高途径,3、拒
13、盐 通过细胞质的调节“拒绝”一部分离子进入细胞，如用125mmol/L或250MMolL NACl处理大麦的一些品种，发现抗盐的品种积累NA、Cl要比不抗盐的品种少得多，种现象在小麦、大麦试验中都很明显。（二）、耐盐：是通过生理上或代谢上的适应，忍受已进入细胞的盐类。耐盐的常见方式是通过细胞的渗透调节来适应因盐渍而产生的水分逆境。如小麦、黑麦等遇盐分过高时，可以吸收离子积累在液泡中，通过细胞渗透势增高，水势降低防止细胞脱水。,（三）、提高植物抗盐性的途径,1、盐分处理：植物产生对盐分的忍受耐力必须要经过一个适应锻炼过程，对逐渐上升的盐分易适应，对突然遭遇高盐环境就不能适应。种子在一定浓度的盐溶
14、液中吸水膨胀，然后再播种萌发，可提高作物生育期的抗盐能力。2、筛选抗盐品种：不同作物抗盐性不同，即使同一作物不同品种之间抗盐性也有很大差异，可以根据土壤盐分轻重不同，选育抗盐性不同的品种。3、用植物激素处理植株：如喷施IAA或用IAA浸种，可促进作物生长和吸水，提高抗盐性。ABA能诱导气孔关闭，减少蒸腾作用和盐的被动吸收，提高作物的抗盐能力。,滨藜（海马齿）：生活于欧洲、地中海、北非与南非等海边的盐生植物,四、污染对植物的影响,（一）大气污染,1、概念与污染物：大气污染：指大气中废气体对植物的危害。包括：氧化物质，O3、NO2、Cl2；还原物质，SO2，H2S，甲醛、CO；酸性物质，HF、HC
15、l、HCN、SO3、SiF4；碱性物质，NH3；有机物质，乙烯等,四、污染对植物的影响,2、症状与反应：急性伤害可在短时间内使植物组织坏死。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。慢性伤害是长期接触亚致死浓度的污染气体而受害。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。,1、概念与污染物：水体污染与土壤污染：指水体和土壤中毒废物质对植物的危害。包括：酚类化合物，一元酚、二元酚、多元酚；氰化物，有机氰、无机氰；石油；洗涤剂；三氯乙醛；重金属离子，汞、铬、砷、硒、铅、镉、铝；其它有机物等。酸雨、酸雾,四、污染对植物的影响,（二）水体污染与土壤污染,2、症状与反应：土壤性质可能改变；植株生长受阻，矮小，叶色变黄；根系呈现褐色，逐渐死亡腐烂；有害物质往往有积累效应。,四、污染对植物的影响,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。,（三）、植物与环境保护,
