植物體是一個開放的體系，生存于自然環境。自然環境不是不變的，天南地北，水熱條件相差懸殊，即使同一地區，一年四季也有冷熱旱澇之分。植物抗性生理是指不良的環境對植物生命活動的影響，以及植物對不良環境的抗御能力。第1頁/共48頁第一頁，共49頁。第一節抗性生理通論逆境對植物代謝的傷害：植物對逆境的適應：提高作物抗逆性的生理措施第2頁/共48頁第二頁，共49頁。一、逆境(stress)對植物代謝的傷害：逆境：使植物產生傷害的環境，又叫脅迫。包括生物因素和非生物因素。

逆境對代謝的影響：（1）破壞細胞膜結構完整性。（2）影響酶活性。（3）大分子物質分解失活（4）內源脫落酸水平↑第3頁/共48頁第三頁，共49頁。代謝強度與抗逆(hardiness)能力：

代謝強度越弱，抗性越強，如休眠種子、休眠芽。代謝強度越強，抗性越弱，如幼苗。第4頁/共48頁第四頁，共49頁。二、植物對逆境的適應：植物對逆境的適應：

避逆性（stressavoidance）耐逆性（stresstolerance）生物膜脅迫蛋白活性氧滲透調節脫落酸第5頁/共48頁第五頁，共49頁。避逆性：是指植物對不良環境在時間上躲避開如沙漠中的植物只在雨季生長，陰生植物可在樹蔭下生長．耐逆性：是指植物忍受逆境的作用．第6頁/共48頁第六頁，共49頁。（一）生物膜與抗性膜脂與抗冷

（1）膜脂相變：

生物膜的膜脂在溫度低到一定程度時，由液晶態變成凝膠態的現象。相變結果使原生質流動↓，透性↑，生理生化反應受傷。

（2）影響膜流動性的因素。

A、不飽和脂肪酸：含量越高，膜流動性越強，抗冷性也越強B、磷脂：含量高，流動性好，抗冷性強第7頁/共48頁第七頁，共49頁。生物膜結構第8頁/共48頁第八頁，共49頁。（一）生物膜與抗性膜脂與抗鹽：

膜脂中的MGDG（單半乳糖二甘油脂）與鹽分進入植物體有關。MGDG↑→吸收礦質多，運輸快，不抗鹽MGDG↓→吸收礦質少，運輸慢，抗鹽膜脂與抗旱：

飽和脂肪酸含量越高，抗旱力越強第9頁/共48頁第九頁，共49頁。（二）脅迫蛋白逆境條件下，植物體內會誘導合成部分新蛋白，這些蛋白對于植物細胞耐受逆境刺激，平穩度過不良環境具有重要作用。這些蛋白包括：1、熱激蛋白：heatshockprotein2、冷調節蛋白：coldregulatedprotein3、滲壓素：osmotin4、厭氧多肽：anaerobicpolypeptide第10頁/共48頁第十頁，共49頁。熱激蛋白第11頁/共48頁第十一頁，共49頁。（三）活性氧自由基：氧化能力極強，可破壞許多生物大分子。逆境使自由基大量積累，主要危害：（1）膜脂過氧化，膜完整性被破壞。（2）膜脂產生脫脂化作用，磷脂游離，膜結構破壞。自由基的消除：SOD（超氧化物歧化酶），H2O2酶可有效清除自由基，消除危害。第12頁/共48頁第十二頁，共49頁。（四）滲透調節滲透調節：

水分脅迫時植物體內積累某些有機物質，提高細胞液濃度，降低其滲透勢，使植物得以保存體內水分，適應缺水環境的現象。滲透調節物質：

（1）脯氨酸（Pro）A．作為滲調物質，維持胞內滲透壓，防止水分喪失。B．保持膜完整性，增強膜蛋白分子之間的水和作用。（2）甜菜堿：（3）K+第13頁/共48頁第十三頁，共49頁。（五）脫落酸逆境時脫落酸的變化：

逆境促進胞內脫落酸水平升高，提高植物的抗性。（1）減少膜傷害（2）減少自由基對膜的破壞（3）促進滲透物質積累（4）減少水分丟失交叉適應：crossadaptation

植物與不良環境反應之間的相互適應作用。交叉適應引起物質：脫落酸第14頁/共48頁第十四頁，共49頁。第二節植物的抗冷性一.冷害過程的生理變化二.冷害的機制三.影響冷害的內外條件第15頁/共48頁第十五頁，共49頁。（一）．冷害過程的生理生化變化1.胞質環流減慢或停止2.水分平衡失調3.光合速率減慢4.呼吸速率大起大落第16頁/共48頁第十六頁，共49頁。（二）．冷害的機制膜脂的物理狀態影響膜蛋白的活性，可以調節離子和其他溶質的運輸．脂肪酸含量抗冷植物不抗冷植物主要脂肪酸花椰菜芽蘿卜根豌豆苗菜豆苗甘薯玉米苗棕櫚酸硬脂酸油酸亞油酸亞麻酸不飽和比飽和21.319.012.81.91.12.97.012.23.116.420.661.949.444.913.23.23.93.824.024.928.32.22.61.63.80.64.643.650.854.624.310.66.82.81.72.1第17頁/共48頁第十七頁，共49頁。（三）．影響冷害的內外條件（一）．內部條件不同作物對冷害的敏感不同．（二）．外界環境低溫鍛煉對提高喜溫的抗寒性是有一定效果的．植物生長速率與抗寒性強弱呈負相關．第18頁/共48頁第十八頁，共49頁。提高植物抗冷性的措施第19頁/共48頁第十九頁，共49頁。第三節植物的抗凍性植物對凍害的生理適應內外條件對植物抗凍性的影響5凍害的機制凍害基因和抗凍蛋白第20頁/共48頁第二十頁，共49頁。（一）．植物對抗寒的生理適應

1．適應方式：（1）形成干種子、埋于土中的延存器官（鱗莖、塊莖）。

（2）抗寒鍛煉：2．抗寒鍛煉中發生的生理生化反應：（1）植物含水量下降（2）呼吸減弱（3）脫落酸含量增多（4）生長停止，進入休眠（5）保護物質增多第21頁/共48頁第二十一頁，共49頁。（二）．內外條件對抗寒性的影響內部因素：外界條件：（1）溫度：逐漸降溫促使植物進入休眠，抗寒力提高。（2）日照：短日↑脫落酸↑→休眠，抗性↑（3）光強（4）土壤含水（5）土壤中元素第22頁/共48頁第二十二頁，共49頁。光照長短對葉子的影響第23頁/共48頁第二十三頁，共49頁。(三)、冷害的機制細胞間結冰傷害（通常溫度下降的時候，細胞間隙中細胞壁附近的水分結成冰）細胞內結冰傷害（溫度迅速下降，胞間隙結冰，胞內也結冰，然后液泡結冰）第24頁/共48頁第二十四頁，共49頁。（四）．抗凍基因和抗凍蛋白抗凍基因（angtifreezegene)如擬南芥cor15,cor6.6等基因，油菜的BN28,BN15抗凍基因（antifreezeprotein）當植物遭遇低溫時，葉片表皮細胞餓細胞間隙周圍的細胞會形成特殊的蛋白質，與水晶表面結合，抑止或減緩水晶進一步向內生長．第25頁/共48頁第二十五頁，共49頁。抗凍植物金絲瓜木麻第26頁/共48頁第二十六頁，共49頁。第四節植物的抗熱性１．高溫對植物的危害：

間接危害(饑餓、氨中毒、蛋白質破壞）直接傷害（生物膜破壞，蛋白質變性）２．內外條件對耐熱性的影響：

（1）內部因素：

喜冷植物：0-15℃最適生長。中生植物：10-30℃最適生長。喜溫植物：30-65℃喜溫植物：45℃以上受害極度喜溫植物：65-100℃受害

（2）外部條件：

溫度、濕度。３．熱激蛋白（heatshockprotein,HSP）第27頁/共48頁第二十七頁，共49頁。抗熱植物柳蒿第28頁/共48頁第二十八頁，共49頁。第五節植物的抗旱性1.干旱對植物的傷害：（１．各部位間水分重新分配２．膜受損傷３．光合作用減弱４．滲透調節）2.作物抗旱的形態，生理特征：

1．形態特征：根須發達，根冠比大，葉片細胞小，單位面積氣孔多。

2．生理特征：細胞滲透勢低，氣孔關閉晚，代謝能力強。第29頁/共48頁第二十九頁，共49頁。3.提高作物抗旱性的生理措施：1．抗旱鍛煉：例如將吸水24小時的種子在20度下萌動，然后風干，反復3次后播種，可提高抗旱性。

2．合理施肥：合理使用磷鉀肥，適當控制氮肥，可提高作物的抗旱性。3．施用抗蒸騰劑（antitranspirant）：是一些能降低蒸騰作用的化學藥劑。1代謝型2薄模型3反光型第30頁/共48頁第三十頁，共49頁。抗旱植物蝎子草駱駝蓬第31頁/共48頁第三十一頁，共49頁。第六節植物的抗澇性一．澇害對植物的傷害（一）代謝紊亂（二）營養失調（三）乙烯增加二．植物對澇害的適應植物是否適應淹水脅迫，很大程度上決定于植物體有無通氣組織(圖)第32頁/共48頁第三十二頁，共49頁。第33頁/共48頁第三十三頁，共49頁。抗澇植物可以用于綠化造林第34頁/共48頁第三十四頁，共49頁。第七節植物的抗鹽性一．鹽脅迫對植物的傷害鹽脅迫（saltstress）土壤鹽分過多對植物造成的危害（一）吸水困難土壤鹽分過多,降低溶液的滲透勢,植物吸水困難,不但種子不能發芽,生長的植物不能吸水或很少,形成干旱.第35頁/共48頁第三十五頁，共49頁。（二）生物膜破壞高濃度的氯化鈉置換細胞膜的鈣離子,膜結構破壞,功能改變細胞內的鉀、磷和有機溶劑外滲。（三）生理紊亂鹽堿土中的鈉、氯、鎂、硫酸離子的濃度過高，阻礙鉀、磷酸、硝酸離子的吸收。第36頁/共48頁第三十六頁，共49頁。二．植物對鹽脅迫的適應

抗鹽能力不同分為鹽生植物（1.5％～2.0％）和甜土植物(0.2％~0.8％)海蓬子

第37頁/共48頁第三十七頁，共49頁。三.鹽脅迫機理生理干旱學說土壤中鹽分過多使土壤溶液水勢下降，導致植物吸水困難，甚至體內水分有外滲的危險，造成生理干旱

2.質膜傷害學說離子脅迫致使植物細胞質膜損傷，胞內大量離子和有機物質外滲，外界有毒離子進入，導致細胞內一系列生理生化反應受到干擾。

3.代謝影響學說脅迫效應破壞正常代謝。光合作用下降，葉綠體解體；蛋白質合成受抑制，但分解加強，產生有毒的產物，對細胞產生毒害第38頁/共48頁第三十八頁，共49頁。第八節植物的抗病性一．病原微生物對作物的傷害（一）水分平衡失調（二）呼吸作用加強（三）光合作用下降（四）生長的改變第39頁/共48頁第三十九頁，共49頁。二．作物對病原微生物的抵抗１．加強氧化酶活性A分解毒素B促進傷口愈合C抑止病原菌水解酶活性２．促進組織壞死第40頁/共48頁第四十頁，共49頁。三產生抑止物質1.植物防御素2.木質素3.抗病蛋白(幾丁質酶chitinase,病原相關蛋白pathogenesis-relatedprotein,植物凝集素lectin)4.激發子(系統獲得性抗性SAR)第41頁/共48頁第四十一頁，共49頁。幾丁質酶:能水解許多病原菌細胞壁的幾丁質.病原相關蛋白:是植物感染后產生的一種或多種新的蛋白質.植物凝集素:是一類能與多糖結合或使細胞凝集的蛋白.系統獲得性抗性:植株某一部分受一病原體侵染,不只該處增加抵抗,也把防御廣泛病原體的能力擴展到全株.第42頁/共48頁第四十二頁，共49頁。病原體入侵后,植物防