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抗逆锻炼与植物的抗逆性

抗逆锻炼与植物的抗逆性
抗逆锻炼与植物的抗逆性

抗逆锻炼与植物的抗逆性

耶兴元1

,仝胜利1

,马锋旺

2

(1.信阳农业高等专科学校,河南信阳464000;2.西北农林科技大学,陕西杨凌712100)

摘 要:对植物在逆境下的生理反应进行了论述,提出了适度逆境胁迫能够提高植物的抗逆性。依据植物在逆

境下的生理基础,把抗逆锻炼应用到生产实践上,取得了一定的效果。并提出了在植物抗逆锻炼研究中存在的问题及今后的研究方向。

关键词:抗逆锻炼;植物;抗逆性

中图分类号:Q945 文献标识码:A 文章编号:100824916(2005)022*******

The rela tiv ity between hard i n ess exerc ise and the hard i n ess of plan t

YE Xing -yuan 1

,T ONG Sheng -li 1

,MA Feng -wang

2

(1.Xingyang Agricultural College,Xinyang 463600,China;

2.Northwest Sci -Tech University of Agriculture and Forestry,Yangling 712100,China )

Abstract:The physi ol ogical reacti on of p lant under stress was discussed in this paper

.The hardiness can be i m p r oved thr ough app r op riate stress was questi oned .According the base physi ol ogical of p lant under stress,the hardiness exercise was app lied in p r oducti on and p ractice .It p r oved that there were s ome hardiness effects on p lant by hardiness exercise .And als o,the p r oble m s existing in the research and the directi on t o further research were put for ward .

Key words:hardiness exercise;p lant;hardiness

抗逆锻炼是植物处于适当逆境环境下,利用植物对外界刺激有一定的反应能力,使之在经过一段时间后具有一定抗逆性的方法。抗逆锻炼作为农业生产中的一项技术措施得到了较为广泛的应用,并取得了一定的效果。1 抗逆锻炼的理论基础

适度的逆境可以引起植物细胞内一系列的生理生化变化,并不会引起对植物的伤害,而且植物可以在以后的逆境中获得对逆境的抗性。植物在适度逆境下,细胞内会产生活性氧和自由基,活性氧激发了细胞内的抗氧化机制,超氧化物歧化酶(S OD )、过氧化物酶(P OD )、过氧化氢酶(CAT )等酶的活性会相

应增强,而且细胞内的非酶保护物质也会增加,如还原型谷胱甘肽(GSH )、抗坏血酸(AS A )、维生素E (V itE )等的含量都会升高以清除植物体内的活性氧和自由基,从而维持植物细胞内的生态平衡,使细胞免遭氧化伤害。刘文革等[1]

研究表明,通过对密枚的不同倍性西瓜品种的幼苗进行4d 、10℃的预冷处理,然后在5℃下低温胁迫8d,西瓜幼苗的耐低温能力明显提高,冷锻炼诱导了多倍体西瓜S OD 、P OD 活性大幅度提高,降低了丙二醛(MDA )的含量,增强了西瓜耐低温胁迫的能力。有研究发现,低温锻炼可以诱导一系列与低温相关基因的表达。在拟南芥上有Cor6.6、Cor78、Cor47、lti30等基因的表达;在小麦上有W es120、W es19、Cor39等基因的表达,在油菜上有Bn115、Bn28和BnC24A 基因的表达。植物在热锻炼下体内会合成一类热激蛋白(HSP ),HSP 具有分子伴侣(Chaper ones )功能,能防止蛋白质热变性,也可使

变性的蛋白质复性[6]

。因此在植物的耐热性中具有重要的作用。何亚丽等[2]研究认为,热锻炼对高山茅幼苗耐热性有所提高,S OD 、P OD 、CAT 活性均有所升高,且细胞膜透性降低,HSP 在植物体内合成,并且大量的HSP 蛋白富集在膜组分中,其作用可能

收稿日期:2004-12-20

基金项目:教育部留学回归人员科研基金资助项目(2003-14)

作者简介:耶兴元(19782),男,陕西长安人,信阳农业高等专科学校园艺林学系助教,硕士,主要从事果树抗性生理研究。

?

17?第15卷 第2期信阳农业高等专科学校学报

Vol .15No .22005年 6月Journal of Xinyang Agricultural College

Jun .2005

担当了阻止膜蛋白变性,防止生物膜破碎的功能,因

而降低了细胞外渗液的电导率[3]

。在干旱条件下,植物体会大量积累脯氨酸(Pr o ),Pr o 是重要的渗透调节物质。在适当的干旱胁迫下,植物能通过自身细胞的渗透调节抵抗外界干旱的渗透胁迫,并且启动一系列与抗旱相关的基因,从而使植物细胞获得自我保护功能。在干旱诱导下,拟南芥Adh 、Cor1、Cor15B 等抗旱基因被诱导;在大麦上,blt4抗旱基因被诱导;在苜蓿上,M saci A 抗旱基因被诱导。还有一些参与渗透调节的基因被启动表达,甜菜的生物合成关键酶是甜菜脱氢酶(BADH )。有研究表明,在干旱胁迫下,BADH 的mRNA 转录明显增加。

2 抗逆锻炼在生产实践中的应用

2.1 抗旱锻炼抗旱锻炼就是使植物处在适当的缺水条件下,利用植物对外界刺激有一定的反应能力,使之在经过一段时间后具有一定抗旱性的方法。如玉米、棉花的蹲苗,蔬菜移栽前的搁苗等都是幼苗期减少其水分供应,经受缺水的锻炼幼苗,根系发达,叶子保水力增强。除蹲苗外,播种前对萌动种子给予干旱锻炼,使之处在反复的吸胀风干条件下,然后播种,抗旱性也能得到提高.2.2 抗寒锻炼试验表明,植物对低温的抵抗完全是个适应锻炼过程,许多植物如预先给予适当的低温处理,而后即可经受更低温度的影响而不致伤害。研究表明,凡是经过抗寒锻炼的的植株,其膜脂的不饱和脂肪酸含量增加,相变温度降低,细胞膜透性稳定,细胞内NAD 2PH /NADP +

比例增高,ATP 含量增加。利用低温处理

萌动种子可提高抗冷性,经抗冷处理其细胞内含糖量增加,细胞液的冰点下降;自由水比值增大,原生质弹性增大。在自然条件下,木本植物抗冷锻炼分为两个

阶段,第一阶段,早秋的短日和零上低温诱导,促使其停止生长,从木质部导管中抽取水分,这一阶段植物能耐受零下温度。第二阶段,直接处于冰冻的刺激

中,使植物得到充分的低温锻炼。此时,一些耐寒树种可耐受负几十度的超低温。

2.3 抗热锻炼抗热锻炼就是使植物经适当的高温刺激一段时间,以后植物就可以在更高的温度下生存的一种方式。高温锻炼在生产上应用并不多见,但在理论研究

上也有一些探索。何亚丽等[2]

用33℃、2h 预处理高

山茅幼苗,然后让其处在44℃下一段时间,测定其内部生理变化。结果表明,热激锻炼提高了高山茅幼苗的耐热性。耶兴元等[4,5]

用45℃热激猕猴桃盆栽苗和组培苗若干小时,试验结果表明,适度的热激处理,

激发了猕猴桃体内S OD 、P OD 、CAT 、APX 、GR 等抗氧化酶活性和抗氧化物质AS A 、GSH 、Pr o 的含量及HSP 在猕猴桃体内表达,猕猴桃苗获得了一定的耐热性。

黄上志等[7]

用42℃热激处理萌发的水稻种子后,其幼苗的耐逆性明显增强,细胞膜伤害程度降低,S OD 、P OD 、CAT 活性升高,Pr o 和AS A 含量增加,38、46、

60、64k D 热激蛋白被诱导合成。马德华等[8]

用适度高温胁迫黄瓜幼苗,结果表明,处理幼苗中保护酶的活性不同程度地高于对照。由此可见,热激锻炼可以使植物获得耐热性。热激锻炼在田间的具体应用,还须不断的实践和研究。

3 小结

抗逆锻炼是农业生产上抵御不良环境的常用措

施之一,在有些抗逆锻炼上已有成熟的措施和方法。

但植物的抗逆生理机制尚不十分清楚,植物在抗逆锻炼的过程中其细胞生物膜是如何变化的,结构和功能发生了那些变化;在逆境锻炼下,植物如何关闭一些正常表达的基因,与此同时启动与逆境相关的一些基因,从而诱导一系列抗逆蛋白的合成,这些抗逆蛋白具有怎样的抗逆功能;保护酶和抗氧化剂在逆境胁迫下如何表达和合成的以及它们在植物细胞内如何清除由于逆境胁迫所产生的高氧化物质和有毒物质,它们之间有怎样的相互关系。这些都是值得研究的。

在搞清楚这些抗逆锻炼生理的理论基础上,更重要的是要的是要把这些理论应用到生产实践上,在生产实践中开辟新的思路,运用新的方法,使抗逆措施系统化、可操作化,便于应用于生产实践中,这些都是农业科技工作者所要做的课题。

参考文献:

[1] 刘文革,王鸣,阎志红,等.冷锻炼对不同倍性西瓜幼苗S OD 、

P OD 活性及MDA 含量的影响[J ].西北植物学报,2004,24(4):

578-582.

[2] 何亚丽,刘友良,陈 权,等.水杨酸和热锻炼诱导的高羊茅幼苗的耐热性与抗氧化的关系[J ].植物生理与分子生物学报,

2002,28(2):89-95.[3] 刘 箭,杨晓贺,吴显荣.热激蛋白在细胞膜上的定位[J ].植

物学报,1995,37(2):87-901

[4] 耶兴元,马锋旺,王顺才.Ca 2+对受高温胁迫猕猴桃组培苗抗热

性的影响[A ].园艺学进展[C ].西安:陕西科学技术出版社,

2004,90-95.

[5] 耶兴元,马锋旺.高温胁迫对猕猴桃某些生理效应的影响[J ].

西北农林科技大学学报(自然科学版),2004,32(12):33-36.

[6] 耶兴元,马锋旺.植物热激蛋白研究进展[J ].西北农业学报,2004,13(2):109-114.

[7] 黄上志,黄富祥,林晓东.热激对水稻幼苗耐冷性及热激蛋白合成的诱导[J ].植物生理与分子生物学报,2004,30(2):189-194.

[8] 马德华.温度胁迫对黄瓜幼苗的影响[J ].园艺学报,2002,3

(1):23-27.(编辑:夏新奎)?

27?第15卷 第2期信阳农业高等专科学校学报2005年6月

分子生物学发展与植物抗逆机制研究

分子生物学发展与植物抗逆机制研究 姓名:郑生伟学号:ZB1106044 专业:生物化学与分子生物学学院:生物学院 近年来,由于环境变化加剧,对世界范围内的作物生长带来了巨大的影响.据统计,在世界范围内,适于耕种的土地不足1 0 %,大部分土地处于干旱、盐渍、沼泽、冷土等逆境中.在各种非生物胁迫逆境中,干旱胁迫、盐胁迫、低温胁迫对植物的影响尤为突出.而且,因人口的不断增长对粮食需求的压力越来越大,迫切需要培育出在各种逆境下生长的经济作物. 分子生物学在从50年代初到70年代初有了长远的发展,以1953年Watson和Crick提出的DNA双螺旋结构模型作为现代分子生物学诞生的里程碑,开创了分子遗传学基本理论建立和发展的黄金。DNA 双螺旋发现的最深刻意义在于:确立了核酸作为信息分子的结构基础;提出碱基配对是核酸复制、遗传信息传递的基本方式;从而最后确定了核酸是遗传的物质基础,为认识核酸与蛋白质的关系及其生命中的作用打下了最重要的基础。 在此期间的主要进展包括:遗传信息传递中心法则的建立; 在发现DNA双螺旋结构同时,Watson和Crick就提出DNA复制的可能模型。其后在1956年A.Kornbery首先发现DNA聚合酶;1958年Meselson及Stahl同位素标记和超速离心分离实验为DNA半保留模

型提出了证明;1968年Okazaki(冈畸)提出DNA不连续复制模型;1972年证实了DNA复制开始需要RNA作为引物;70年代初获得DNA拓扑异构酶,并对真核DNA聚合酶特性做了分析研究;这些都逐渐完善了对DNA复制机理的认识;在研究DNA复制将遗传信息传给子代的同时,提出了RNA在遗传信息传到蛋白质过程中起着中介作用的假说。1958年Weiss及Hurwitz等发现依赖于DNA的RNA 聚合酶;1961年Hall和Spiege-lman用RNA-DNA杂增色证明mRNA 与DNA序列互补;逐步阐明了RNA转录合成的机理。 随着分子生物学技术的不断发展,对植物适应逆境机制的研究也从生理水平步入分子水平,研究的目的不仅在于从分子水平上解释植物适应逆境的机制而且更希望获得各种抗逆基因,用于作物的抗逆育种.目前,已获得了许多与抗性有关的基因,为植物抗逆性的生物工程提供了可靠的理论依据和实践基础. 对植物抗逆性的分子机制研究表明,植物的抗逆性是由多基因控制的,而且许多胁迫因子对植物的害结果具有一致性,如盐胁迫与干旱胁迫引起组织脱水.有些基因是冷诱导专一性基因,而另一些基因除对低温响应外,还能被干旱、高盐、A B A等胁迫诱导,如脯氨酸的诱导合成.研究者发现,植物在低温和干旱条件下反应的分子机理非常相似,许多基因如R D、E R D、C O R、L T I及K I N均受低温和干旱诱导. 分子生物学的迅速发展为作物的抗逆基因工程创造了基础条件.近年来发展的差异表达基因分离的技术方法,为成功地分离植物

植物生理学之 第十章 植物的抗逆生理

第十章植物的抗逆生理 一、名词解释 1.逆境2.避逆性3.耐逆性4.抗性锻炼5.冷害6.冻害7.抗寒性8.抗寒锻炼9.巯基假说10.抗冷性11.抗旱性12.生理干旱13.抗涝性14.抗热性15.抗盐性16.盐害17.抗病性18.逆境蛋白19.光化学烟雾20.避盐21.耐盐22.大气干旱23. 土壤干旱24. 渗透调节25. 植保素26. 盐碱土27. 胁变 二、写出下列符号的中文名称 1. PRs 2.HSPs 3.HF 4. POD 5.ROO· 6 . UFAI 7. O3 8. SOD 9.MDA 10.CA T 三、填空题 1.植物在水分胁迫时,积累的主要渗透调节物质有可溶性糖、________________和__________。 2. 日照长度可影响植物进入休眠及其抗寒力。短日照可______进入休眠,______抗寒力;长日照则______进入休眠,______抗寒力。 3. 植物对逆境的抵抗有_____和_____两种形式。 4. 对植物有毒的气体有多种,最主要的是______、______、______等。 5. 植物在逆境条件下,体内的激素______含量显著增加。 6. 水分过多对植物的不利影响称为______,植物对水分过多的适应能力称为______。 7. 植物在干旱时体内游离氨基酸积累最多的氨基酸是_____。 8. 土壤中可溶性盐类过多而使根系吸水困难,造成植物体内缺水,这种现象称为______。 9. 植物在环境保护中的作用是______、______和______、______。 10. 现在发现的植物逆境蛋白有______、______、______、______、______。 11. 冻害致死的机理是_____引起细胞过度脱水造成的。 12. 植物在逆境中主要的渗透调节物质有______和______。 13. 一般情况下,植物代谢活动弱,则抗逆性_____,代谢旺盛,则抗逆性_____。 14. 土壤中,Na2CO3与NaHCO3含量较高的土壤叫______,NaCl与Na2SO4含量较高的土壤叫______,生产上统称为______。

植物生理学名词解释(全)

一、绪论 1、植物生理学就是研究植物生命活动规律与细胞环境相互关系的科学,在细胞结构与功能的基础上研究植物环境刺激的信号转导、能量代谢与物质代谢。 二、植物的水分生理 1、水势:相同温度下一个含水的系统中一偏摩尔体积的水与一偏摩尔体积纯水之间的化学势差称为水势。把纯水的水势定义为零,溶液的水势值则就是负值。水分代谢:植物对水分的吸收、运输、利用与散失的过程。 2.衬质势: 由于衬质(表面能吸附水分的物质,如纤维素、蛋白质、淀粉等)的存在而使体系水势降低的数值。 3、压力势:植物细胞中由于静水质的存在而引起的水势增加的值。 4、渗透势:溶液中固溶质颗粒的存在而引起的水势降低的值。 5、渗透作用:溶液中的溶剂分子通过半透膜扩散的现象。对于水溶液而言,就是指水分子从水势高处通过半透膜向水势低处扩散的现象。 6、质壁分离:植物细胞由于液泡失水而使原生质体与细胞壁分离的现象。 7、吸胀作用: 亲水胶体物质吸水膨胀的现象称为吸胀作用。胶体物质吸引水分子的力量称为吸胀。 8、根压:由于植物根系生理活动而促使液流从根部上升的压力。伤流与吐水现象就是根压存在的证据。 9、蒸腾作用:水分通过植物体表面(主要就是叶片)以气体状态从体内散失到体外的现象。 10.蒸腾效率:植物在一定生育期内所积累干物质量与蒸腾失水量之比,常用g·kg-l表示。 11、蒸腾系数:植物每制造1g干物质所消耗水分的g数,它就是蒸腾效率的倒数,又称需水量。12、气孔蒸腾:植物细胞内的水分通过气孔进行蒸腾的方式称为气孔蒸腾。 13、气孔运动主要受保卫细胞的液泡水势的调节,但调节保卫细胞水势的途径比较复杂。 14、保卫细胞:新月形的细胞,成对分布在植物叶气孔周围,控制进出叶子的气体与水分的量。形成气孔与水孔的一对细胞。双子叶植物的保卫细胞通常就是肾形的细胞,但禾本科的气孔则呈哑铃形。气孔的保卫细胞含有叶绿体,因为细胞壁面对孔隙的一侧(腹侧)比较厚,而外侧(背侧)比较薄,所以随着细胞内压的变化,可进行开闭运动。 15、蒸腾拉力:由于蒸腾作用产生的一系列水势梯度使导管中水分上升的力量。 16、水孔蛋白: 存在在生物膜上的具有通透水分功能的内在蛋白。水通道蛋白亦称水通道蛋白。 17、内聚力(the cohesion value)又叫粘聚力,就是在同种物质内部相邻各部分之间的相互吸引力,这种相互吸引力就是同种物质分子之间存在分子力的表现。 18、蒸腾拉力-内聚力-张力学说 19、萎焉:水分亏缺严重时,植物细胞因失水而松弛,靠膨压维持挺立状态的叶片与茎的幼嫩部分下垂,这种现象叫萎焉。 20、暂时萎焉:当蒸腾作用强烈,根系吸水及转运水分的速度较慢,不足以弥补蒸腾失水时, 发生暂时萎焉,当蒸腾速率降低时,根系吸水的水分足以弥补失水,消除水分亏缺,即使不浇水或者通过荫蔽能恢复,这种靠降低蒸腾就能消除的萎焉。

第十一章 植物的抗逆生理思考题与答案

第十一章植物的抗逆生理思考题与答案 (一) 解释名词? 逆境(environmental stress) 对植物生存生长不利的各种环境因素的总称。逆境的种类可分为生物逆境、理化逆境等类型。 抗性(resistance) 植物对逆境的抵抗和忍耐能力。包括避逆性、御逆性和耐逆性。 逆境逃避(stress avoidance) 植物通过各种方式,设臵某种屏障,从而避开或减少逆境对植物组织施加影响的抗性方式,包括避逆性和御逆性,在这种抗性方式下,植物无需在能量或代谢上对逆境产生相应反应的抵抗。 逆境忍耐(stress tolerance) 植物组织虽经受逆境对它的影响,但它可通过代谢反应阻止、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的抗性方式。 胁变(strain) 植物体受到胁迫后产生的相应变化,这种变化可表现在形态上和生理生化变化两个方面。据胁变的程度大小可分为弹性胁变和塑性胁变,前者指解除胁迫后又能复原,而后者则不能。 渗透调节(osmoregulation,osmotic adjusment) 通过提高细胞液浓度、降低渗透势表现出的调节作用。 逆境蛋白(stress proteins) 由逆境因素如高温、低温、干旱、病原菌、化学物质、缺氧、紫外线等所诱导植物体形成的新的蛋白质(酶)。 冷害(chilling injury) 冰点以上低温对植物的危害。冷害主要由低温引起生物膜的膜相变与膜透性改变,造成新陈代谢紊乱引起的。 冻害(freezing injury) 冰点以下低温对植物的危害。冻害主要由细胞间或细胞内发生结冰、生物膜和蛋白质结构被破坏引起的。 巯基(-SH)假说(sulfhydryl group hypothesis) 莱维特(Levitt)1962年提出植物细胞结冰引起蛋白质损伤的假说。他认为组织结冰脱水时,蛋白质分子逐渐相互接近,邻近蛋白质分子通过-SH氧化形成-S-S-键,蛋白质分子凝聚失去活性,当解冻再度吸水时,肽链松散,氢键断裂,但-S-S-键还保存,肽链的空间位臵发生变化,破坏了蛋白质分子的空间构型,进而引起细胞的伤害和死亡。 大气干旱(atmosphere drought) 空气过度干燥,相对湿度过低,使植物的蒸腾作用过强,根系吸水补偿不了失水,使植物体发生水分亏缺的现象。 土壤干旱(soil drought) 因土壤中没有或只有少量的有效水,影响植物吸水,使植物体内水分亏缺引起永久萎焉的现象。 生理干旱(physiological drought) 由于土温过低、土壤溶液浓度过高或积累有毒物质等原因,妨碍根系吸水,造成植物体内水分亏缺的现象。 盐碱土(saline and alkaline soil) 盐类以NaCl和Na2SO4为主的土壤称为盐土,盐类以Na2CO3和NaHCO3为主的土壤称为碱土,盐土中如含有一定量的碱土,这种盐土则被称为盐碱土。 植保素(phytoalexin) 寄主被病原菌侵入后产生的一类对病原菌有毒的物质。植保素大多是一些异类黄酮和萜类物质。 光化学烟雾(photochemical smog) 工厂、汽车等排放出来的氧化氮类物质和燃烧不完全的烯烃类碳氢化合物,在强烈的紫外线作用下,形成一些氧化能力极强的氧化性物质,如O3、NO2、醛类(RCHO)、硝酸过氧化乙酰(peroxyacetyl nitrate,PAN)等。它们对植物有伤害作物。

栽培生理

园林植物栽培生理—课后思考题 第一章绪论 (一) 问答题 1.栽培生理学的定义是什么? 研究在栽培过程中植物生命活动规律和机理及其与环境相互关系的科学。它是栽培学与植物生理学的交叉学科 2.植物生命活动的实质有哪些? ?物质转化 ?能量转化 ?信息转化 ?形态建成 ?类型变异 3.植物生命活动的特殊性有哪些? 1 有无限生长的特性 2 生活的自养性 3 植物细胞的全能性和植株的再生能力强 4 具有较强的抗性和适应性 5 植物对无机物的固定能力强(固定CO2、N2、放出O2) 6 植物具有发达的维管束 第二章园林植物水分与矿质营养生理 (一) 名词解释 自由水:距离胶粒较远而可以自由流动的水分。 束缚水:靠近胶粒而被胶粒束缚不易流动的水分。 质外体:是一个开放性的连续自由空间,包括细胞壁、胞间隙及导管等。 共质体:是通过胞间连丝把无数原生质体联系起来形成的一个连续的整体。 萎蔫:植物体内水分不足时,叶片和茎的幼嫩部分下垂,这种现象称为萎蔫 蒸腾作用:水分以气态方式从植物体的表面散失的过程。 水分临界期:指需水量不一定多,但植物对水分不足最敏感,最易受害的时期。 矿质元素:将植物烘干并充分燃烧后,余下一些不能挥发的残烬称为灰分,而以氧化物形式存在于灰分中的元素称为灰分元素或矿质元素 必需元素:若生物体在缺少某种元素的培养基下不能维持正常的生命活动,重新补充该元素后,生命活动恢复正常,则该元素为必需元素。 大量元素:在植物体内含量较多,占植物体干重达万分之一以上的元素。 微量元素:植物体内含量甚微,稍多即会发生毒害的元素 根外施肥:把速效性肥料直接喷施在叶面上以供植物吸收,这种施肥方法称为根外施肥或叶面营养。 需肥临界期:对某种元素的要求虽然不多,但生理作用强,敏感迫切。此期缺肥将严重影响或抑制植物生长,即使以后弥补,也很难挽回损失。 (二) 问答题

最新第十一章-植物的抗逆生理思考题与答案

第十一章植物的抗逆生理思考题与答案(一) 解释名词?逆境(environmental stress) 对植物生存生长不利的各种环境因素的总称。逆境的种类可分为生物逆境、理化逆境等类型。 抗性(resistance) 植物对逆境的抵抗和忍耐能力。包括避逆性、御逆性和耐逆性。 逆境逃避(stress avoidance) 植物通过各种方式,设置某种屏障,从而避开或减少逆境对植物组织施加影响的抗性方式,包括避逆性和御逆性,在这种抗性方式下,植物无需在能量或代谢上对逆境产生相应反应的抵抗。 逆境忍耐(stress tolerance) 植物组织虽经受逆境对它的影响,但它可通过代谢反应阻止、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的抗性方式。 胁变(strain) 植物体受到胁迫后产生的相应变化,这种变化可表现在形态上和生理生化变化两个方面。据胁变的程度大小可分为弹性胁变和塑性胁变,前者指解除胁迫后又能复原,而后者则不能。 渗透调节(osmoregulation,osmotic adjusment) 通过提高细胞液浓度、降低渗透势表现出的调节作用。 逆境蛋白(stress proteins) 由逆境因素如高温、低温、干旱、病原菌、化学物质、缺氧、紫外线等所诱导植物体形成的新的蛋白质(酶)。 冷害(chilling injury) 冰点以上低温对植物的危害。冷害主要由低温引起生物膜的膜相变与膜透性改变,造成新陈代谢紊乱引起的。 冻害(freezing injury) 冰点以下低温对植物的危害。冻害主要由细胞间或细胞内发生结冰、生物膜和蛋白质结构被破坏引起的。 巯基(-SH)假说(sulfhydryl group hypothesis) 莱维特(Levitt)1962年提出植物细胞结冰引起蛋白质损伤的假说。他认为组织结冰脱水时,蛋白质分子逐渐相互接近,邻近蛋白质分子通过-SH氧化形成-S-S-键,蛋白质分子凝聚失去活性,当解冻再度吸水时,肽链松散,氢键断裂,但-S-S-键还保存,肽链的空间位置发生变化,破坏了蛋白质分子的空间构型,进而引起细胞的伤害和死亡。 大气干旱(atmosphere drought) 空气过度干燥,相对湿度过低,使植物的蒸腾作用过强,根系吸水补偿不了失水,使植物体发生水分亏缺的现象。 土壤干旱(soil drought) 因土壤中没有或只有少量的有效水,影响植物吸水,使植物体内水分亏缺引起永久萎焉的现象。 生理干旱(physiological drought) 由于土温过低、土壤溶液浓度过高或积累有毒物质等原因,妨碍根系吸水,造成植物体内水分亏缺的现象。 盐碱土(saline and alkaline soil) 盐类以NaCl和Na2SO4为主的土壤称为盐土,盐类以Na2CO3和NaHCO3为主的土壤称为碱土,盐土中如含有一定量的碱土,这种盐土则被称为盐碱土。 植保素(phytoalexin) 寄主被病原菌侵入后产生的一类对病原菌有毒的物质。植保素大多是一些异类黄酮和萜类物质。 光化学烟雾(photochemical smog) 工厂、汽车等排放出来的氧化氮类物质和燃烧不完全的烯烃类碳氢化合物,在强烈的紫外线作用下,形成一些氧化能力极强的氧化性物质,如O3、NO2、醛类(RCHO)、硝酸过氧化乙酰(peroxyacetyl nitrate,PAN)等。它们对植物有伤害作

植物的抗逆生理

第十二章植物的抗性生理 一、名词解释 1.逆境 2. 避逆性 3.耐逆性 4.抗性锻炼 5.冷害 6.冻害 7. 抗旱性 8.生理干旱 9.抗热性 10盐害 11.逆境蛋白 12.渗透调节 13.活性氧 14.自由基 二、写出下列符号的中文名称、 1.HSPs: 2.HF: 3. POD:过氧化物酶 4.ROO·: 5 . UFAI 6. O3: 7. SOD: 8.MDA: 10.CAT: 三、填空题 1.植物在水分胁迫时,积累的主要渗透调节物质有可溶性糖、____________和____。 2. 日照长度可影响植物进入休眠及其抗寒力。短日照可______进入休眠,______抗寒力;长日照则______进入休眠,______抗寒力。 3. 植物对逆境的抵抗有_____和_____两种形式。 4. 对植物有毒的气体有多种,最主要的是______、______、______等。 5. 植物在逆境条件下,体内的激素______含量显著增加。 6. 水分过多对植物的不利影响称为______,植物对水分过多的适应能力称为______。 7. 植物在干旱时体内游离氨基酸积累最多的氨基酸是_____。 8. 土壤中可溶性盐类过多而使根系吸水困难,造成植物体内缺水,这种现象称为______。 9. 植物在环境保护中的作用是______、______和______、______。 10. 现在发现的植物逆境蛋白有______、______、______、______、______。 11. 冻害致死的机理是_____引起细胞过度脱水造成的。 12. 植物在逆境中主要的渗透调节物质有______和______。 13. 一般情况下,植物代谢活动弱,则抗逆性_____,代谢旺盛,则抗逆性_____。 14. 土壤中,Na2CO3与NaHCO3含量较高的土壤叫______,NaCl与Na2SO4含量较高的土壤叫______,生产上统称为______。 四.选择题. 1.以下哪种蛋白质不是逆境蛋白。 A.热击蛋白 B.冷响应蛋白 C.盐逆境蛋白 D.叶绿蛋白 2.缺水、缺肥、盐渍等处理可提高烟草对低温和缺氧的抵抗能力,这种现象是的体现。 A.交叉适应 B.低温锻炼 C.逆境忍耐 D.逆境逃避

NO与植物抗逆的关系

文献综述 题目NO与植物抗逆性研究学院生命科学技术学院 学号107330902034 专业发育生物学 班级09级研究生 姓名安梅 指导老师赵兴绪 2011年12月

NO与植物抗逆性研究 安梅 甘肃农业大学生命科学技术学院,甘肃兰州730070 弗奇戈特、伊格纳罗和穆拉德等因在动物NO信号途径的突出贡献而获得1998年诺贝尔生理学医学奖。NO不仅调节动物的生理过程如平滑肌的松弛、免疫调节和细胞凋亡等(Schmidt and Walter,1994),也参与调节植物的生理过程,早在1979年就已经发现植物可以释放NO及NO对植物生长的促进作用(Anderson and Mansfield,1979和Klepper,1979)。直到Delledonne等(1998)和Durner(1998)的2篇描述NO对植物防御反应作用的文章发表后,NO植物学的研究才引起国际植物学界的密切关注,一些有关NO在植物中作用的文章也相继出现。 1. NO的理化性质及其来源 NO是一种气体自由基,在π2轨道上具有未配对的电子,容易得到或失去一个电子,因而能以一氧化氮自由基(NO.)、亚硝酸正离子(nitrosonium cation,NO+)和硝酰自由基(nitroxyl radical,NO-)3种形式存在(Wojtaszek,2000)。NO微溶于水(0.047cm3/ cm3H2O,20℃,1 atm),铁盐可以增强其水溶性,无论是在细胞的水溶性的原生质还是在脂溶性的膜系统,NO都能扩散移动(Anderson and Mansfield,1979)。因此,NO一旦产生,就很容易在细胞内和细胞间扩散。NO在植物中的半衰期为3-5s(Henry et al.,1997;Tuteja et al.,2004),比其他的活性氧长的多。NO能与O2快速反应生产NO2,然后快速降解为硝酸根离子(NO3-)和亚硝酸根离子(NO2-)。NO广泛存在于生物体内(臧梦维等1996),是一种细胞间和细胞内信息传递的信使分子。近年来认为NO是一种在植物中普遍存在的关键信号分子(Durner et al.,1998;Wendehenne et al.,2004),NO的作用范围主要是产生NO的细胞和邻近的细胞(Neill et al.,2003)。 在植物中有几条潜在的产生NO的途径,包括一氧化氮合成酶(nitric oxide synathase,NOS)、硝酸还原酶(nireate reductase,NR)、黄嘌呤氧化还原酶(xanthine oxidoreductase,XOR)和非酶促反应途径。NO非酶促反应则主要是一些硝基类化合物的硝化及反硝化过程(Wojtaszek 2000)。

植物生理学复习重点内容

绪论 问答: 1.什么叫植物生理学?植物生理学的研究内容和任务是什么? 2.植物生理学是如何产生和发展的?我们从中可以得到哪些启示? 3.21世纪植物生理学发展的趋势如何? 4.如何才能学好植物生理学? 第一章植物的水分生理 名词解释: 自由水;束缚水;扩散;渗透作用;自由能;化学势;水势;渗透势(溶质势);压力势;衬质势;电化学势;水通道蛋白;水的偏摩尔体积;吸胀作用;蒸腾作用;蒸腾拉力;蒸腾比率;蒸腾速率;根压;小孔律;蒸腾系数(需水量);蒸腾作用;水分临界期;内聚力;内聚力学说;水分平衡;共质体;质外体 问答: 1.水分在植物生命活动中有哪些作用? 2.细胞吸水的机理有哪些? 3.根系吸水机理有哪些?其动力是什么? 4.根压产生的机理是什么? 5.气孔开闭的机理有哪些? 6.进行合理灌溉的指标有哪些? 7.如何理解“有收无收在于水”这句话? 8.植物细胞和土壤溶液水势的组成有何异同点? 9.一个细胞放在纯水中其水势及体积如何变化? 10.植物体内水分存在的形式与植物代谢强弱、抗逆性有何关系? 11.质壁分离及复原在植物生理学上有何意义? 12.试述气孔运动的机制及其影响因素? 13.哪些因素影响植物吸水和蒸腾作用? 14.试述水分进出植物体的途径及动力。 15.怎样维持植物的水分平衡?原理如何? 16.如何区别主动吸水与被动吸水、永久萎蔫与暂时萎蔫? 17.合理灌溉在节水农业中意义如何?如何才能做到合理灌溉?

第二章植物的矿质营养 名词解释: 矿质营养;溶液培养法;植物必需元素;大量元素;微量元素;水培法;砂培法;杜南平衡;有益元素;稀土元素;选择性吸收;跨膜传递;电化学势梯度;协助扩散;主动吸收;被动吸收;胞饮作用;膜传递蛋白;离子通道;载体蛋白;质子泵;质子动力势;共转运;生理酸性盐;单盐毒害;离子对抗;平衡溶液;交换吸附;共质体;质外体;表观自由空间;根外营养;生物固氮;硝化作用;反硝化作用;诱导酶;营养最大效率期 问答: 1.溶液培养法有哪些类型?用溶液培养植物时应注意哪些事项? 2.如何确定植物必需的矿质元素?植物必需的矿质元素有哪些生理作用? 3.植物细胞通过哪几种方式吸收矿质元素?其吸收特点是什么? 4.简述根系吸收矿质元素的过程。 5.为什么说主动转运与被动转运都有膜传递蛋白的参与? 6.H+-ATP酶是如何与主动转运相关的?H+-ATP酶还有哪些生理作用? 7.试解释两种类型的共转运及单向转运。 8.试述根系吸收矿质元素的特点、主要过程及其影响因素。 9.为什么植物缺钙、铁等元素时,缺素症最先表现在幼叶上? 10.植物的氮素同化包括哪几个方面? 11.合理施肥为何能够增产?指标有哪些?要充分发挥肥效应采取哪些措施? 第三章植物的光合作用 名词解释: 碳素同化作用;光合作用;光合色素;反应中心色素;天线色素;吸收光谱;荧光与磷光;光反应;暗反应;希尔反应;同化力;量子效率;红降现象;双光增益效应;原初反应;光合单位;反应中心;光系统;原初电子供体;原初电子受体;光合链;光合磷酸化;C3途径和C3植物;C4途径和C4植物; CAM途径和CAM植物;光呼吸;光合生产率;光饱和点;光补偿点;CO2补偿点;光抑制;光能利用率;压力流动学说;代谢源;代谢库;源-库单位;转移细胞;韧皮部装载与卸出;叶面积系数;光合速率;真正光合速率;净光合速率 问答: 1.试述光合作用的重要意义。 2.如何证明叶绿体是光合作用的细胞器?

植物抗逆机制研究进展

植物抗逆机制研究进展 摘要:随着全球性生态环境日渐恶化,各种各样的环境胁迫对植物的正常生长带来了不同程度的影响。中国是一个农业大国,每年因各种环境因素及土地条件所导致的产量和经济损失巨大,因此植物整体抗逆性研究愈来愈受到重视。本文以干旱胁迫、盐胁迫及低温胁迫为切入口,详细论述了不同因素对植物的影响以及植物对抗的胁迫的机制。同时介绍了基因组学在植物抗逆性基因研究中的应用。为将来的研究提供新的思路。 关键词:抗逆机制;基因组学 背景 植物生存的环境并不总是适宜的,经常受到复杂多变的逆境胁迫,植物的环境胁迫因素分物理、化学和生物3大类。其中,物理类有:干旱、热害、冷害、冻害、淹水(涝,渍)、光辐射、机械损伤、电伤害、磁伤害、风害;化学类有:元素缺乏、元素过剩、低pH、高pH、盐碱、空气污染、杀虫剂和除草剂、毒素、生化互作物质;生物类有:竞争、抑制、生化互作、共生微生物缺乏、人类活动、病虫害、动物危害、有害微生物[1]。我国是农业大国,干旱、盐碱和低温等逆境每年都会严重影响农作物的正常生长发育和产量。随着分子生物学技术的不断发展,植物抗逆性机制成为当前研究的热点,对植物适应逆境机制的研究从生理水平步入分子水平,甚至利用基因组学等技术,进行新的抗逆性基因的筛选,为抗逆性植物的杂交提供新思路。 1植物抗逆性举例 1.1干旱对植物的影响及植物的抗旱机制 植物在自然界中生长时,由于气候环境等因素,会出现植物耗水量大于吸水量的情况,此时植物体内水分亏缺,即为干旱缺水胁迫[2]。根据水分亏缺的原因,可以将干旱胁迫分成三类:1、大气干旱。空气湿度降低或是烈日炙烤,加剧植物蒸腾作用,此为植物失水量大于根系吸水量而导致的缺水;2、土壤干旱。由于土壤中缺乏水分,导致植物根系吸水困难,无法供应生长代谢及蒸腾作用所需水分;3、生理干旱。土壤温度过低或土壤中化肥、有毒物质浓度过高,导致植物根系不能从土壤中吸收水分。 干旱时,原生质仍保有一部分束缚水,使得其不至于变性凝聚,从而避免了机械损伤的发生。干旱条件下,植物细胞内会大量聚集海藻糖、蔗糖、麦芽糖等糖类物质,它们会发生玻璃溶胶化,充满细胞的原生质,起到一定的保水作用,同时还增加了原生质的黏性,限制了大分子的混合,保持了细胞的相对稳态[3]。同时为保护细胞内水分平衡,植物通过无机离子和小分子有机代谢产物的积累﹑转运和区域化等机制解除渗透胁迫。如H+-ATPase是质膜与液泡膜上的一种H+泵,可维持细胞质Na+﹑Cl-浓度。Na+/H+逆向转运蛋白则在外界环境的Na+浓度提高时,通过Na+/H+逆向转移将Na+转运到液泡中,从而减少细胞质中的Na+浓度[4]。 1.2 盐胁迫对植物的影响及植物抗盐机制 土壤盐分过多会对植物造成盐胁迫。当土壤含盐量超过0.20%~0.25%时,我们认为就会引发盐胁迫。盐胁迫对植物伤害很大,一类是盐离子本身对植物的毒害,包括

《果树栽培生理》课程教学大纲

GDOU-B-11-213《果树栽培生理》课程教学大纲 课程简介 课程简介:果树栽培生理学为园艺专业果树方向学生的开设的选修课程,适用于园艺专业的高年级学生选修,一般要求学生具有有机化学、植物学、植物生理生化等专业基础课和栽培学、育种学、贮藏保鲜等专业课的理论知识,主要讲解果树的生长发育的生理学与栽培学之间的联系,重点介绍果树的矮化生理、开花生理、脱落生理的栽培学原理,为学生毕业后在从事果树生产和经营管理提供理论铺垫。 课程大纲 一、课程的性质与任务:《果树生理》是园艺专业果树专业方向为提高果树专业毕业生理论水平而开设的一门重要的专业选修课,主要讲授果树的栽培生理学问题与栽培技术的原理。 二、课程的目的与基本要求:根据培养目标与培养规格,通过本课程的学习,使学生能够达到以下要求: ⒈使学生了解果树栽培学的生理学基础,掌握果树主要的生长发育规律和影响因素; ⒉使学位生能够根据果树的生长发育规律正确地采用栽培技术调控植物的生长发育; ⒊使学生能够利用生理学的知识解决生产上出现的问题,分析讨论试验研究中的生理学现象。

在教学中,教师应该结合生产实践、教学挂图和幻灯等直观教具和现代化教学方式,加强直观性,提高教学效果。 在教学中,教师还应该调动学生的主观能动性,运用图书馆的期刊资料,结合课外科研小组,引导学生阅读文献,写读书报告,为毕业论文奠定基础,作好课题准备。 三、面向专业:园林、园艺 四、先修课程: 五、本课程与其它课程的联系:《果树生理》主要讲解果树栽培学出现的生理学现象和栽培原理,是一门专业的提高课程,要求学生有一定的理论水平和专业基础,一般可排在第七、八学期学生学过植物生理学、果品贮藏加工、果树栽培学以后,使学生对园艺生产有了足够的了解,以便提高教学效果和学生的学习积极性。 六、教学内容安排、要求、学时分配及作业: 本大纲主要讲解果树生长发育的生理学基础和栽培学原理,一般讲解30学时左右,其中实验在2-5个。课时安排见下表: 绪论(2学时) 教学目的∶ 通过本章的教学,使学生了解果树生理的研究内容及范畴以及果树科学的发展动态。 教学内容:

作物栽培生理学讲义上课讲义

作物栽培生理学讲义

作物栽培生理学讲义 (2008年9月,农学05级、作物生产06级试用) 学时数:农学专业26学时、作物生产技术24学时。共12-13讲。 绪论 作物栽培生理学是植物生理学与作物栽培学相交叉产生的边缘学科,是研究与作物栽培有关的生理学问题,是作物高产栽培的理论基础之一,也是植物生理学的分支。 作物生产是要取得较高的群体产量,为此,从作物高产优质的实际出发,研究作物群体生理问题就有更重要的意义。经过几十年的研究与发展,一门介于作物栽培学与植物生理学之间的新兴边缘学科—作物栽培生理学已在我国形成并已初步具备了自身的体系。将植物生理学与作物栽培学结合起来,成为边缘科学,从作物生产的实际了发研究生理问题,又从生理学的观点,去分析与解决作物生产的实际问题,这就是作物群体生理也就是作物栽培生理问题。 一、作物群体及其生理问题 对于作物群体的概念,我们都很熟悉。即指在人为操作的耕地上种植的一种或几种农作物。所种植的农作物当然是经过人工培育、具有产量高、抗性强、品质优、生长发育整齐、熟期一致的优良品种。群体大小是影响产量与品质的重要因素之一。群体太小,生物学产量太低,经济产量也很低;群体过 收集于网络,如有侵权请联系管理员删除

大,田间阴郁,光照不足,个体间相互荫蔽,个体生长不良。而且在高温、高湿的情况下,病虫害严重,产量也较低。协调个与群体的关系是一切栽培技术措施的主要着眼点。因此,只讲求个体,而忽视群体,或只重视群体群体而忽略个体,都是不对的。 作物的群体生理问题主要包括以下几方面: 1.作物群体有其自身的特性与发育规律,作物高产要使群体和个体协调起来。如群体有自我调节能力、田间光照分布、田间小气候等。研究个体与群体之间相互影响,彼此矛盾及统一控制途径(合理密植),才能为合理群体构建提供生理学基础。 2.提高群体的光能利用率。从植物生理学角度来看,总的叶面积越大,接受光能越多。但就群体而言,不会是越大越好。究竟是叶面积以多少为宜?受群体结构的制约较大。因为在不同的群体里,叶片的排列方式、叶片的角度、反光现透光状况是不同的,而这些对群体的光合能力具有直接影响。作物栽培生理必须要解决作物群体的光合作用规律问题(株型号与分布)。 3.群体发展的动态调控。高产的群体必须有高产的长相,有高产的长相必须有良好的发展动态。如前期应该适当的增大光合面积,中期既要有充足的生长量,又要有较好的透光通风状况,并且要维持较长的功能时间,后期要确保不贪青又不早衰。为此,作物栽培生理更要解决作物群体的发展规律问题(合理群体结构)。 收集于网络,如有侵权请联系管理员删除

植物抗逆机制及相关基因工程研究进展

植物抗逆机制及相关基因工程研究进展 黎昊雁Ξ 徐 亮 (浙江检验检疫局) 摘 要 环境因子和病虫害等严重影响农作物的正常生长发育和产量。研究植物抗逆机制,利用基因工程的方法培育抗逆植株具有重要意义。就植物耐盐、重金属、寒冻、氧化等非生物胁迫和抗真菌、虫类、病毒等生物胁迫方面的机制及其相关基因工程进展进行了讨论。 关键词 抗逆机制 基因工程 1 前言 植物生长的外在条件如温度、湿度、土壤中水分、盐浓度等发生急剧变化或大气污染(如S O2、臭氧)、紫外线辐射、农药及病原体等作用于植物时,会影响其生长发育。全球由于环境胁迫给作物造成的品质下降、产量降低的损失是惊人的,因而了解植物抗逆机制,提高植物抗逆性有着巨大的实用价值和经济意义。近年来,研究植物抗逆机制,并利用基因工程策略增加抗逆性物质在植物体内的含量,从而获得耐逆转基因植物已取得一定进展,本文就此作一综述。 2 耐盐机制及相关基因工程进展 植物的耐盐机制十分复杂,生物学家对其进行了大量研究,发现与以下几种机制有关:(1)积累小分子渗透保护剂,如脯氨酸、甘氨酸甜菜碱、胆碱、三甲基甘氨醛、二甲基甘氨酸、肌醇及其甲基化衍生物、甘露醇、山梨醇、环状多元醇等。例如脯氨酸,它水合趋势大,水合能力强,是水溶性最大的氨基酸,它的积累有助于细胞和组织的保水,从而保护酶和细胞结构;多元醇类则似乎在两方面起作用,一是渗透调节,二是渗透保护,这两方面有机地结合在一起。相应地,这些保护剂生物合成途径中的关键酶基因成为了重要的耐盐基因,如脯氨酸生物合成过程中的P5CR(吡咯啉-5’-羟酸还原酶)、P5CS (吡咯啉-5’-羟酸氧化酶)、甘氨酸甜菜碱合成过程中的关键酶C M O(胆碱单氧化酶)和BADH(甜菜碱醛脱氢酶)、甘露醇和肌醇生物合成所需酶基因ImtD(1-磷酸-甘露醇脱氢酶基因)等。(2)离子区域化,维持离子平衡,从而保持细胞和组织的内稳状态。如H+—ATPase是质膜与液泡膜上的一种H+泵,可维持细胞质的Na+,Cl-浓度。Na+/H+逆向转运蛋白则在外界环境的Na+浓度提高时,通过Na+/H+逆向转移将Na+转运到液泡中,实现区域化,从而减少细胞质中的Na+浓度。H+—ATPase基因和Na+/H+逆向转运蛋白基因等与离子平衡有关的基因是耐盐基因工程研究的对象之一。(3)脱落酸积累。脱落酸是一种植物激素,可促进叶子脱落和芽的休眠,并诱导抗胁迫基因的表达。(4)产生和积累高盐诱导表达的大分子蛋白,如调渗蛋白、水通道蛋白,可协助水分子在细胞间的转运;晚期胚胎发生富集蛋白(LE A)则具有中和浓度过高的离子、水通道、保护细胞膜等的作用,从而使细胞免受水势降低的损伤[1]。编码这些大分子蛋白的基因均是耐盐基因工程的潜在的分子工具。 探讨植物耐盐机制,分离与克隆耐盐相关基因,并通过其转化获取耐盐转基因植物,对于开发盐碱和干旱地区的土地,改造世界上6000万公顷被盐化损伤的农田有着重要意义。K ishor P BK[2]等人将P5CS基因导入烟草中,发现其脯氨酸含量明显提高,耐盐性得到改善。美国加州大学Blum wald、加拿大多伦多大学H ong-X ia Zhang等将钠转运蛋白基因导入西红柿中,获得了耐盐植株。中国水稻研究所黄大年研究员主持的转基因水稻研究近来获得了重大进展,胆碱单氧化酶等5个耐盐相关基因被成功导入水稻中,得到了可在0.75%NaCl 环境中生存的植株。因此将沙漠变成绿洲,用海水灌溉农田并不只是一个梦想。 2 耐重金属机制及相关基因工程进展 重金属对植物体的毒害作用主要是由于其与生物大分子的结合造成的。其可与酶的活性中心或活性蛋白的巯基结合,导致蛋白质构象变化,酶活性丧失,干扰细胞的正常生理和代谢;其还可通过生物体内的氧化还原反应,产生自由基而导致细胞的氧化损伤。不同植物对重金属的耐性机理不同,概括起来包括以下几个方面:(1)排斥机制,即阻碍重金属的吸收或其在植物体内的运输,吸收后又排出体外。(2)区域化机制,即使重金属在植物的液泡、叶片表皮毛、细胞壁等特定部位积累,从而与细胞中的其他组分隔离,达到解毒的效果。 (3)络合机制,即植物体内物质与重金属的络合作用。包括与无机物络合形成硫化物,与小分子有机物如谷胱甘肽(G SH)、草酸(oxalic acid)、组氨酸(His)、柠檬酸盐(citrate)等络合后在液泡中聚集,与大分子的金属螯合蛋白络合。其中大分子金属螯合蛋白的螯合能力最强,它又可分为金属硫蛋白与植物螯合肽。前者是一种低分子量、富含半胱氨酸残基的金属结合蛋白,由于其巯基含量高,对重金属的亲和力大,因而对多种重金属都具有螯合作用,其由MTs基因直接编码合成,在特定条件下如重金属离子胁迫或其他逆境条件下表达。后者也是一种巯基含量很高的蛋白质,广泛存在于植物界中,可与重金属离子结合形成螯合物后从细胞质向液泡中转运并在液泡中积累,其是以谷胱甘肽为底物,在G CS(γ-G luCys合成酶)、G S(G SH合成酶)、和PCS(植物螯合肽合成酶)的作用下合成的[2]。与上述机制相关的基因,如与具有重金属络合能力的 ? 3 5 ? Ξ黎昊雁:女,1976年生,毕业于浙江大学生命科学与技术系,已发表论文2篇。

植物抗逆性研究概述

植物抗逆性研究概述 摘要:植物在进化过程中,对于外界的不良环境会产生一定的防御机制。综述了干旱、高盐、低温对植物的危害及植物的抗逆性应答反应,以及水杨酸和脱落酸在逆境胁迫中发挥的作用。关键词:植物,抗逆性,水杨酸,脱落酸 逆境指对植物生长和发育不利的各种环境因素的总称,又简称胁迫。植物在生长过程中经常会遇到干旱、盐碱、低温、重金属以及病原物入侵等不良环境条件的影响,导致植物水分亏缺,从而产生渗透胁迫,影响植物的生长和发育,严重时会导致植物死亡。反之,植物经过长期的逆境锻炼也进化产生了一系列对逆境的适应能力,即植物的逆境适应性。其包括避逆性和抗逆性2个方面。避逆性是指植物整个发育过程不与逆境相遇,而是在逆境胁迫到来前已完成生其生活史,但不是普遍现象,只存在于少数植物。而抗逆性是指植物对逆境的抵抗能力或耐受能力,简称抗性,包括御逆性和耐逆性。抗性是植物对环境的适应性反应,是一种遗传特性,是在不良环境条件下逐步形成的,也是绝大多数植物响应环境胁迫的普遍方式。同样,激素水杨酸( Salicylicacid, SA) 和脱落酸(Abscisic Acid,ABA)均是植物体内重要的激素,不仅能调节植物的一些生长发育过程,还在植物抗生物胁迫和非生物胁迫中发挥着重要作用。因此,从干旱胁迫、盐胁迫、低温胁迫、重金属胁迫以及病原物入侵等方面简要介绍植物的抗逆生理及机制,同时也介绍了SA、ABA在植物抗环境胁迫方面的重要意义,以及植物抗逆性基因工程方面的研究成果。 1干旱胁迫对植物的影响 1.1 干旱对植物的伤害 干旱对农作物造成的损失在所有的非生物胁迫中占首位,仅次于生物胁迫病虫害造成的损失。当植物耗水量大于吸水量时,植物体内就会发生水分亏缺,面临干旱胁迫。当植物细胞失水达到一定程度时,膜的磷脂分子排列发生紊乱,膜蛋白遭破坏,使膜的选择透性丧失;叶绿体和线粒体结构也被破坏,会使叶绿体类囊体片层数目减少、扭曲,使线粒体内嵴数量减少,细胞核核膜模糊,染色体凝聚,合成酶类活性下降,光合作用下降。 1. 2植物的抗旱反应 干旱胁迫时,植物的形态结构、渗透调节等会发生相应的变化。抗旱性强的植物根系和输导组织较发达,表皮绒毛多,角质化或膜脂化程度高,叶片细胞体积/表面积比值小,等这些都有利于增加水分的吸收,减少水分的散失。而且植物在面临干旱胁迫时,体内的水分和营养物质会发生重新分配,茎和新叶会从老叶、花、果实中吸收水分和营养。在受到轻度干旱胁迫时,植物能够诱导细胞内发生溶质积累,通过渗透调节降低水势,从而保证组织水势下降时细胞膨压得以维持。植物的渗透调节主要通过亲和性溶质的积累而实现。这类亲和性溶质主要包括脯氨酸、甘露醇、多胺等小分子有机物,它们的大量积累不但不会破坏生物大分子的结构和功能,反而表现出良好的亲和性,有助于植物在干旱条件下对水分的吸收。 1.3 水杨酸与植物的抗旱性 SA 的类似物乙酰水杨酸能改善干旱条件下小麦叶片的水分状况,保护膜的结构。1%的乙酰水杨酸拌种处理玉米种子,可提高玉米幼苗叶片抗脱水能力。根据陶宗娅等的研究,用含1.0mmol/L SA的不同渗透势PEG溶液漂浮处理小麦幼苗叶片,结果表明:SA 降低了叶片过氧化氢酶的活性,轻度胁迫下SA对稳定膜结构和功能有一定作用,在较严重的渗透胁迫和SA 处理下叶片失水量、膜相对透性和丙二醛含量有所增加,H2O2和O-2积累也较快,但与不加SA处理比较,超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶( POD)活性仍较高,脂质过氧化程度稍有加重。不同条件下SA在参与和影响植物代谢过程中信号传导途径及其对代谢调控的机理可能存在差异。又如,外源SA 及其类似物的作用位点之一可能在细胞膜上,引起跨

植物生理学试题(含答案)

《植物生理学》试卷(A卷) 一、名词解释20% 1、种子后熟2、生理钟3、临界暗期 4、渗透调节5、呼吸骤变 二、填空题30%(每空格1分) 1、光合作用中心至少包括一个_______,_______和_______,才能导致电荷分离,将光能转为电能。 2、为了解决以下各题,应选用哪些植物激素或生长调节剂⑴插枝生根______,⑵促使胡萝卜在当年开花______,⑶除去双子叶杂草_______。 3、矿质元素对光合作用有直接和间接的影响,因为N和Mg是______的组成成分;Cl和Mn是________所必需的,而电子传递体中的_______含有Fe,____含有Cu。 4、将GA施于正在萌发的去胚大麦粒上,会诱导______,如果此时加入环已酰亚胺,则会抑制_________。 5、根据外界因素如何作用于植物,生长运动可分为______和______,前者又可分为______,______,______和______等。 6、环境污染按污染物存在的场所可分为______,______和______,其中以______和______危害面积较广,同时也易于转变为________。7、植物激素的三个基本特征是________,________,_________。 8、植物在环境保护的作用有_______和_______。 9、对海藻来说,平衡溶液是______。 三、选择题10% 1、在维管植物的较幼嫩部分,哪一种无机盐亏缺时,缺乏症首先表现出来。()A、缺NB、缺CaC、缺PD、缺K 2、在维管植物中,哪一种物质的传导限于一个方向。() A、筛管里的蔗糖B、生长组织里的IAA C、萌发幼苗中贮备的氨基酸D、生长组织里的GA 3、根的最大吸收区域是在() A、根冠B、根尖分生组织 C、根毛区D、伸长区 4、光合作用中淀粉形成的部位() A、叶绿体中的间质B、叶绿体中的基粒片层 C、叶绿体中的基质片层D、细胞质 5、光呼吸被氧化的底物是() A、乙醇酸B、乙醛酸C、丙酮酸D、甘油酸 四、是非题10%(是用“+”,非用“-”,答错倒扣1分,但不欠分)。 ()1、高温损害植物的原因主要是蛋白质变性。但高温对植物的直接伤害是由于酶的纯化,蛋白质只分解而不再合成,导致蛋白质损耗;而间接伤害是由于膜蛋白凝聚 而引起膜伤害。 ()2、光对植物形态建成的直接作用称为光范型作用,它是一种低能反应。 ()3、涝害,顾名思义,它是由于土壤含水量过高而对植物造成的伤害。 ()4、外界施加生长素类时,矮生表现型植物对生长素有反应,而高生表现型则无反应。 ()5、土壤中铁不足引起幼叶叶脉之间的缺绿,而氮素不足也会引起幼叶的普遍黄化。 五、问答题:30% 1、据近代研究,光敏素参与植物哪些生理过程的调控?简要说明其调控机理。 2、植物的冻害主要原因是什么?植物如何产生对低温的抗性?这种抗性增强的可能原因是什么? 3、试述光合作用与呼吸作用的关系。

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