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高级植物生理学课件-ppt-word

作者:高考题库网
来源:https://www.bjmy2z.cn/gaokao
2021-02-28 18:36
tags:

-

2021年2月28日发(作者:两国一制)


第一章:植物的水分代谢



一、植物对水分的需要



For every gram of organic matter made by the plant, approximately 500 g of water is absorbed by the


roots,


水分在生命活动中的作用



细胞内水分呈束缚水和自由水两种状态



水分是细胞质的主要成分



水分是代谢过程的反应物质



水分是植物对物质吸收和运输的溶剂



水分能保持植物的固有姿态




二、植物对水分变化的反应及生态类型




即水生植物和陆生植物



(一)水生植物












水生植物


(hydrophite)


指植株 全部或至少根系可一直生长在水中的植物。


根据它们在水


中的生 长状态,可以把它们划分为



沉水植物



(submerged plant)


浮水植物



(floating



leaf plant)


挺水植物



(emerged plant)




沉水植物


(submerged plant)




是指整个植物体都浸没在水中的植 物其中一种类型是扎根于水底的土壤



另一种类型则是悬浮于水中而根系退化的


由于水中氧少光弱,因而植物的通气组织发达,


构成连续的通气网络




整个植株都可直接吸收


水 、矿质营养和水中的气体



浮水植物


( floating



leaf plant)



指那些植物体完全漂浮在水面上或植物扎根于水底而叶子漂浮 在水面上的植物



浮水植物水下部分结构与沉水植物相似,但水 面上部分由于直接与空气接触,表皮细胞常


具薄的角质层,气孔一般只生于叶的上表皮, 并有通气结构贯通整个植物




挺水植物


(emerged plant)




指那些根、


下部茎,有的还包括部分下部叶浸没于水中,而上部的茎叶挺伸出水面以上的植物


< /p>


挺水植物的维管组织、


机械组织和保护组织在水生植物中是最发达 的,


并具有良好的通气组织,


常能忍受一定时间限度的土壤干燥



(二)



陆生植物









湿生植物


(hygrophyte)








中生植物


(mesophyte)








旱生植物


(xerophytic plant)














短命植物


(short


< br>1ife plant)













避旱植物


(drought



evading plant)













耐旱植物


(drought



enduring plant)













抗旱植物


(drought



resisting Plant)


三、水分经植物从土壤到大气,水势



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1


0



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Suction tension(


吸水压


) in the xylem must be greater than that of a vacuum


?



?



Water potential (or pressure) in the xylem must be negative


How do we account for a negative



water potential (pressure)?


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yp = -RTc R: gas constant




T: temperature (K)



c:



solute concentration


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四、根系对水分的吸收





water-channel proteins (aquaporins)


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in cell walls of exodermis and endodermis blocks


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Water must


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the cells (symplasm)


?



Plasma membrane offers enormous resistance to water transport


?



How can water enter the symplast?


?



Through special pores in the plasma membrane:


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)



Water transport across membrane is mediated by water channels (aquaporins)


Water movement



ALWAYS PASSIVE !


Water movement occurs either as diffusion or bulk flow



Diffusion: driven by concentration gradient, permeability defined as diffusional water permeability


(Pd: m s-1)


Bulk flow: driven by pressure difference (hydrostatic or osmotic); defined as osmotic permeability (Pf:


m s-1) or hydraulic conductivity (Lp:m s-1 MPa-1)


Pf often greater than Pd, Why ?






Water channels -Aquaporins



?



Transmembrane proteins;


?



Facilitate passive transport of water; 10-1000 fold higher than lipid permeability.


?



Can be highly selective to water (true aquaporins).


?



Some can be more selective for small neutral solutes (eg. glycerol; aquaglyceroporins)


?



Some


animal


aquaporins


have


recently


been


shown


to


create


ion


channels


under


certain


conditions.


Aquaporins can also mediate flux of other substances across cell membranes




P


I


P


1



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Water and CO


2


conductivity


?



Plant aquaporins conduct



water or CO2



?



Aquaporin CO2 conductivity is significant for photosynthesis


Activities of aquaporins are reflected by permeability to water (P


f


or Lp).



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五、植物吸收水分的来源



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六、干旱及植物的适应性反应











当植物 耗水大于吸水时,使组织内的水分亏缺。过渡水分亏缺的现象称为干旱。干旱


可分大气干 旱和土壤干旱。大气干旱的特点是大气温度高而相对湿度低


(10


%-


20



)


,蒸腾大


大加强,于是破坏水分平衡。此外,大气温度高,阳光强,也会造成植物的热 害。大气干旱如


果长期存在,会引起土壤干旱。土壤干旱是指土壤中缺乏植物能吸收的水 分的情况。土壤干旱


时,植物生长困难或完全停止,受害情况比大气干旱严重。




干旱对植物的伤害











水分亏缺严重时,植物细胞失去紧张,叶片和茎的幼嫩部分下垂,这种现象称为萎蔫



wilting


)。萎蔫可分为暂时萎蔫和永 久萎蔫两种。在炎夏的白天,蒸腾强烈,水分暂时供应


不及,叶片和嫩茎萎蔫

< p>
;


到晚间,蒸腾下降,而吸水继续,消除水分亏缺,即使不浇水也能恢复< /p>


原状。这种靠降低蒸腾即可消除水分亏缺以恢复原状的萎蔫,称为暂时萎蔫


(temporary wilting)



如果由于 士壤已无可资植物利用的水,虽然降低蒸腾仍不能消除水分亏缺以恢复原状的萎蔫,


称为 永久萎蔫


(pemanent wilting)


。永久萎蔫时间持续过久,植物就会死亡。




Growth rate of shoot and root of young corn plants in nutrient solution with a defined water potential



Water loss is controlled by stomata on the leaf surface


Guard cells are the only epidermal cells that contain chloroplasts



Stomatal guard cells control stomatal aperture


Stomata open when turgor increases


Orientation of the cellulose fibers in the cell walls allows guard cell expansion in longitudinal


direction only: the aperture increases


Stomata may be on the leaf surface, or ?hidden? in a stomatal crypt (?sunken stomata?)



ABA - a phytohormone involved in acclimation to water stress


Concentration of ABA in xylem exudate and leaves of water stressed sunflower plants (closed


symbols: control; open symbols: water stress)




L


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86


Demonstration of 10?


M



ABA on


Rb


(K


+


)


efflux from stomata cells .




ABA was added 2min. or 40 min. of wash-out in the absence of ABA



ABA-pathway in a drought stressed plant from root or leaf-mesophyll to the guard cells



The mesophyll cell in the insert shows pH dependent ABA compartmentation.



Only the protonated ABA can pass membranes.



ABA

< br>通过影响保卫细胞的膨压来控制气孔的开关



ABA


对保卫细胞离子运输至少有四种效应:



控 制向内运输的


K+


通道,激活向外运输的


K+


通道,促进


Ca2+


通道的开放 和膜的去极化。




ABA

< p>
可导致保卫细胞中


Ca2+


浓度升高。其效应:< /p>


Ca2+


浓度的提高活化了阴离子通道,从而促进


阴离子的流出,并使膜电势向负值小的方向偏移,这种膜的去极化形成一个有利于


K


+通过一


种外向的


K


+通道而被动外流的电化学梯度,


从而促进气孔关闭。


膜的去极化也可阻止


K


+通过


向内的


K


+通道而被动吸收,


从而抑制气孔的 开放。



Ca2+


一方面来自质外体,


二是亚细胞器


(液


泡)中释放




受体


R

< p>


ABA


结合,


通过


Ca2+


进入细胞或胞内释放


,

< p>
使细胞内游离


Ca2+


增加。

胞内游离


Ca2+


促进


质膜上阴离 子通道和外向型钾离子通道打开,抑制内向型钾离子通道打开。由于出去的钾离子


多于进 入的钾离子,丢失,导致气孔关闭。



ABA is by far not the only reaction of



plants against water stress



Changes


in


xylem


water


potential


and


free


proline


accumulation


in


lemon


tree


leaves


subjected


to


extended water stress



控制性作物根系分区交替灌溉











传统的 灌水方法,追求田间作物根系活动层的充分和均匀湿润,而本方法则强调在土


壤垂直剖面 或水平面的某个区域保持干燥,仅让一部分区域灌水湿润,交替控制部分根系区域


干燥、 部分根系区域湿润,以利于通过交替使不同区域的根系经受一定程度的水分胁迫锻炼,


刺 激根系吸收补偿功能,及作物部分根系处于水分胁迫时产生的根源信号脱落酸传输至地上部


叶片,以调节气孔保持最适开度,达到以不牺牲作物光合产物积累而大量减少其奢侈的蒸腾耗

< br>水而节水的目的。同时还可减少再次灌水间隙期间棵间土壤湿润面积,减少棵问蒸发损失;因


湿润区向干燥区的侧向水分运动而减小深层渗漏。控制性作物根系分区交替灌溉在田间可通过


水平和垂直方向交替给局部根区供水来实现,主要适于果树和宽行作物及蔬菜等。




分根渗透胁迫下根系


AB A


浓度


25h


后达到顶峰,而叶片气孔 导度最低



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根鞘的作用



?



早在


19 11



Price


就指出,根鞘有利于 植物吸收水分,减轻干旱条件下根系枯萎


;


?



根鞘能够增强根系对松散沙漠基质 的固着,


提高植物抗倒伏能力促进根系在干旱环境下


对养分的吸 收



?



增加根际微生物的数量及有机质含量,稳定土壤微结构



?



在干旱条件下,根尖的粘胶物质分泌量显著增加



?



玉米在干旱条件下形成的根鞘体积 是根体积的


5


倍,


水分充足时形成的根 鞘体积只有根


体积的


1.5


倍(


Watt et al., 1994



,< /p>


根鞘形成能扩大根系与土壤的接触面积


Rapidly drying


top soil creates a gradient





in water potential


Water . . . .


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气孔振荡







有研究发现,在相对稳定的环境条 件下,作物叶片的气孔以数分钟或数十分钟为周期的节


律进行开合,不但能降低蒸腾,提 高水分利用效率,而且可使光合速率几乎不受影响。人们形


象地称这种现象为气孔振荡, 以区别于其正常的昼夜节律或其它与环境变化同步的气孔开合现


象。


原因:


当气孔因为某种原因张开后,气孔导度增加,蒸腾 加速,叶片含水量降低。叶片脱水达


到一定程度后,气孔关闭,蒸腾下降。叶片由于开放 失水增加了根茎叶之间的水分扩散压力差,


待气孔关闭后,叶片吸水保持进行,最终使丧 失的水分恢复或稍过量恢复,


这时气孔重新开放,


蒸腾又上升, 最终导致根茎叶之间的扩散压力差,如此反复,就产生了气孔振荡现象。更确切


地说,气 孔振荡是由于蒸腾与茎流量之间的时滞造成的。一旦土壤中含水丰富,或大气湿度适


宜, 这种时滞就很难出现或很小。因而不会出现气孔振荡或振荡不明显。





第二讲



养分循环



植物体内养分循









植物体中是否存在矿质养分循环? 养分循环的研究方法


/


矿质养分循环与碳循环的关系及其调



/


矿质养分循环的影响因素


/


矿质养分循环的意义


/


与 养分再活化与再利用的关系




在韧皮 部中移动性较强的矿质养分,从根系的木质部运输到地上部后,又有一部分通过韧皮部


再 运回到根中,


而后再转入木质部继续向地上部运输,


形成养分自 根至地上部之间的循环流动,


这个过程称为养分再循环




矿质养分循环的影响因素



?



植物需要量及在韧皮部的移动性



?



环境胁迫



矿质养分循环的意义



向根系提供地上部同化的养分



为地上部生长旺盛部位提供养分



维持植物体内的阴阳离子平衡



为木质部及韧皮部质流提供驱动力



向根系传递地上部对养分需求的信息,



并调节根系对矿质养分的吸收速率



1.


为根系生长提供营养物质






N



S


植物 在


N



P


、< /p>


S


缺乏时,根冠比增加,使茎中的营养向根中流动,有利于根系生 长


,


如缺磷对


,


缺氮对菜豆


,


S



Macropitilium atropurpureum


的影响



氮素:以蓖麻为例






木质部:



NO3-




(


占总


N



74



)



















NH4+


谷酰胺


(

< br>占总氮的


78



)





韧皮部


:



N


几乎全部以有机态存在




为地上部生长旺盛部位提供养分




根冠间相互协调为地上部提供养分



即使是韧皮部移动性强的元素,由于木质部运输主要依赖于水分运输,韧皮部运输依赖于


碳水化合物的运输,生长器官也可能出现养分供应不足,或


C/ N


比例不合适



植物可以通过根源的氮 素在叶片中从木质部向韧皮部转移,在根中从韧皮部向木质部转移,以


及通过木质部向木 质部转移来浓缩输导组织中的氮素,提供给生长器官




维持植物体内的阴阳离子平衡




在矿质养分同化为有机物,氮还原及磷同化方面,根冠间相互作用



氮素还原和同化,及其在根冠中发生的变化因植物种类及养分供应状况不同而变化




低氮,不缺钾时,



硝酸根的吸收部分 被其他阴离子如氯代替,氯可代替硝酸根作为陪伴阴离子


在木质部运输,使得硝酸根能够 在根中还原




盐害条件下,


硝酸根吸收被抑制



,同样氯可代替硝酸根作为陪伴阴离子在木质部运输,使得硝


酸根能 够在根中还原




缺钾条件下,硝酸根 的陪伴离子减少,又不能被其它阳离子代替,使得更多的硝酸根在根中还





缺磷时,由于根系对磷及硝酸根吸收减少,使得 根中阴离子数量减少,又不能完全被有机酸阴


离子所替代。阴离子减少影响木质部装载, 又需要有更多的硝酸根运往地上部,使得根中还原


的硝酸根减少




维持木质部中的阴阳离子平衡是导致不同条件下,硝酸根还原 在根冠间变化的根本原因



养分供应不平衡时,根向地上部输送的激素信号



即使在水分供应充足时,


ABA


也可作为土壤养分胁 迫或盐害时的信号



盐胁迫条件下的羽扇豆,根系合成


ABA


增加


20


倍,木 质部增加


10


倍,韧皮部增加


5




为木质部及韧皮部质流




提供驱动力




与养分再活化与再利用的关系



养分活化在特定情况下发生


:


种子萌 发


/


逆境胁迫


/


生殖生长


/



落叶前


(


多年生植物


)



活化的养分通过循环到达目的地



结论



-养分循环在正常的生长发育过 程中普遍存在,保证了植物的正常生长发育




-养分的活化在特定的生长发育阶段及生长条件下发生,通过循环达到目的地




第三讲




矿质元素在植物抵抗生物和非生物胁迫中的作用




Mineral


nutrients


play


a


major


role


in


utilization


of


absorbed


light


energy


and



maintenance


of


photosynthetic carbon metabolism


Nitrogen


plays


a


major


role


in


utilization


of


absorbed


light


energy


and


photosynthetic


carbon


metabolism.


In N-deficient leaves an excess of non-utilized light energy can be expected leading to high risk for


occurrence of photooxidative damage.



--


氮可增加植物对专性寄生真菌的 感病性



●供氮促进生长,增加幼组织与老组织比例



●提高质外体和叶表皮氨基酸浓度



●供氮多时酚代谢的一些关键酶活性下降


●供氮增加使硅含量下降


-


稀释效应



钾可提高寄主对专性兼性寄生物的抗病性






一般钾的作用限于缺钾范围内




钙和其它矿质养分的作用







寄主的感病性与组织的含钙量呈负相关







●钙是膜组分


-


影响膜透性







●细胞壁稳定


-

胞间层多聚半乳糖醛酸钙







含钙量低在贮藏期间易感染寄生病害







酚和木 质素在植物自我防御中有积极作用,有关的微量元素


(


破、铜、 锰等


)


具有调节作用



铜被广泛用作杀真菌剂




硅的作用



随着组织的成熟,表皮细胞的木质化和硅的累积可抵御菌丝穿过



草本


(


特别是湿地水稻


)


植物是典型的富硅值物







提高水稻叶片含硅量可降低病菌侵染率







但硅的作用有其局限性















--


硅的积累与病菌的侵染部位







硅的作用:







●皮层细胞中形成机械障碍







●受侵 染处硅大量累积


(


来自根或叶片喷施


)






在侵染位点还有酚类物质的积累




冯固—植物抗盐生态生理




植物耐盐性分类



?




I






为盐生植物,其中


IA


的代表植物为碱蓬


(


Su aeda


maritima


)


和滨藜


(


Atriplex


nummula ria


)



此类盐生植物的抗盐能力很 强。


IB


的代表植物有滨藜



(


Atriplex hastata


)



糖用甜菜


(sugar beet)


,此类植物的抗盐能力也较强。




?




II






植物既有盐生植物也有非盐生植物 ,此类植物对盐分也有一定的抗性。其中


又可分为


< p>
:


a



耐盐植物,


即一些没有盐腺的单子叶盐生植物,


例如紫羊茅




Festuca rubra



ssp


. litoralis



和碱茅



(


Puccinellia peisonis


)


以及耐盐的非盐生植物,


例如棉花和大麦等。



b


)中 等抗盐植物,例如番茄。



c


)盐敏感 植物,比如菜豆和大豆。




?




III






属于对盐非常敏感的非盐生植物,比如柑橘和苹果等




碱土的障碍问题


< br>土壤的


pH


值在


9.0


以上



土壤的物理性质为粘质性、通气性差



仅限几个种类的植物零星地分布于这



种土壤,其他植物几乎不能生存



盐生 植物


作用之一:稳定生态系统,保护环境



作用之二:盐生植物经济利用



作用之三:重要的抗盐遗传资源宝库



作用之四:特色旅游资源




盐生植物类型



?



肉质化盐生植物



(succulent halophyte)


;稀盐植物



(Salt-dilution halophyte)


?




泌盐盐生植物



(recretoha lophyte



secretehalophyte


?



假盐生植物



(psuedohalophyte)


;拒盐植物(


Levitt 1984




抗盐性




是 一个数量性状,盐生植物与非盐生植物是根据其抗盐能力而人为划分的,二者之间


并没有 本质的区别。植物的抗盐性包括避盐性和耐盐性两个方面:



避盐性



是指植物在受到盐分胁迫时, 能够在体内建立某种屏障、某种机制或某种机构,一定


程度地阻止盐分进入植物体(根部 拒盐等)



或者在盐分进入植物体后,以某种方式将盐分


排出体外(盐腺泌盐等)


,从而避免或减轻盐分的伤害作用。



耐盐性




是指植物通过不同的生理途径减缓保留在植物体内的盐分对植物的伤害,尽力维持盐


渍条件下植物的正常生理代谢。




抗盐性





避盐性





耐盐性





抗盐阈值


:生物量大于或等于对照。最适盐度?








存活阈值


:抗盐极限。


50




植株死亡时的盐浓度,相当于半致死剂量






(EC


50


)



生理 性


指标,没有实际意义



盐分对植物的伤害机理



1


、离子毒害







活性氧



/


细胞膜



/


酶活性、蛋白质的合成






2


、渗透胁迫







地上




/



地下



3


、次生胁迫







养分缺乏










盐分对植物生长发育的影响



?



盐胁迫抑制植物组织和器官的生长 、加速发育进程,使营养生长期和开花期缩短。



?



盐分的抑制程度与植物的抗盐性有关。



盐胁迫对植物生理生化特性的影响



?



促进活性氧的产生:加速膜脂的过 氧化、膜透性增加,


P



K

< p>
等营养元素外渗



?



光合作用:






类囊体膜成分与超微结构发生改变


——


糖脂的含量显著下降,不饱和脂肪酸的含量也下降,


而饱和脂肪酸的含量却随之上升







叶绿素 含量下降,植物光能利用和


CO2


同化受阻


?



呼吸作用:



氧胁迫









氧胁迫由植物体内源活性氧(


ROS,


reactive


oxygen


species)


导致。活性氧有超氧阴离子


自由基,单线态氧,过氧化氢,羟自由基等,能诱导膜脂过氧化。









活性氧的清除系统有超氧化物歧化 酶(


SOD



,过氧化氢酶(


CA


T



,抗坏血酸氧 化物酶




APX


,谷胱甘肽转移酶(


GST


)以 及谷胱甘肽过氧化物酶(


GPOX


)等酶族反应系统,以及


抗坏血酸,谷胱甘肽以及甘露醇和类黄铜等非酶族反应系统。




盐胁迫



降低气孔导度和净光合



?



低盐加速呼吸



?



高盐抑制呼吸




植物抗盐性的评价


(1)


?



土壤盐分



1m


土层土壤总盐(


EC

< p>
和总盐含量,


1dS/m=40mM


NaCl< /p>




pH


和八种 盐分


离子含量(


Na+



K+



Ca2 +


Mg2+



Cl-



SO42-



CO32-



HCO-3




?



抗盐阈值和存活阈值


:绝对生长量、相对生长量和相对生长速率、相对含水量和束缚水


含量、半致 死盐度



?



质膜伤害


:质膜透性


——


组织煮沸前后 的渗漏液的相对电导率或钾离子相对渗漏率



?



活性氧代谢



SOD


、丙二醛、过氧化氢酶、过氧化物酶等



植物抗盐性的评价


(2)


?



光合作用


:叶绿素含量、光合速率、气孔导度、水分利用效率、


CO2


交 换速率



?



呼吸作用



ATP


酶活性和

< p>
ATP


产量、


TCA


相关 的酶



?



渗透调节









有机渗透调节剂:脯氨酸、甜菜碱、游离氨基酸、甘氨酸等小分子量氨基酸、可溶性糖、


有机酸、甘露醇、山梨醇等








无机渗透调节剂:



Na+



K+



Ca2 +


Mg2+



Cl-



SO42-



NO3-




?



离子运输能力


:液泡膜微囊


H+-ATPa se,H+-PPase


活性



?



叶绿素荧光参数

< br>:


F0



Fv/Fm


?



相对生长速率或相对生物量



小结



?


< /p>


植物的抗盐性


=


耐盐性

< br>+


避盐性,对大多数植物而言,避盐性是最为经济的途径



?



盐分对植物的伤害机理:从生理上 讲,渗透胁迫、离子毒害是原初伤害,营养缺乏是次


生效应。


M unns(1980)


的双相假说为很多人接受,但迄今没有有力的证据



?



评价植物的抗盐性生理 指标:膜系统伤害(活性氧自由基理论)


、渗透调节能力(渗透


调节物质的浓度和渗透势)


、离子分配特性(根系与地上部比值)




植物的抗盐机理



?



避盐性:拒盐、泌盐













?



耐盐性:渗透调节



根系在植物避盐性中的作用



?



植物蒸腾失水是植物体内水分的< /p>


30-70


倍。也意味着,假如土壤水分中所有的可溶性物


质都按比例随根系吸收的水分进入植物体内,


那么植物体内这些物质的 含量将是土壤溶


液的


30-70


倍(假 设外界溶液的溶质浓度保持恒定)




?



实际上,植物只允许土壤溶液中很小一部分的溶质进入体内。




根系皮层和木质部薄壁细胞在拒盐能力上发挥着重要作用



?



不同植物根系的拒盐能力不同








比如,拒盐能力较强的大麦,当外界


NaCl


浓度在


25-200


mmol·


L-1


范围之内,其木质部


汁液中的


Na+


含量变化很小,维持在


5 mmol·


L-1


左右。而羽扇豆却不同,当外界


NaCl


浓度超



125 mmol·


L-1


,其木质部汁液中的


Na+


含 量迅速上升,当


NaCl


浓度达到


15 0 mmol·


L-1


时,


其木质部汁 液中的


Na+


含量高达


60 mmol·


L-1



Atwall


et al.


, 2001






?



皮层和木质部薄壁细胞能够的吸纳和重新释放


Na+




植物的抗盐机理:耐盐作用



1


、茎叶肉质化——离子区隔化



2


、种皮盐分累积——离子区隔化



3


、细胞和液泡的渗透调节



盐生植物:


一般将无机离子


,

< br>主要是


Na+,


Cl-,


通 过跨膜运输到液胞中而与细胞质隔开,不


但降低了整个细胞的渗透势,而且使细胞质免受 离子毒害。



非盐生植物:


一般尽量减 少对有害离子的吸收


(拒盐)



同时将 吸收到的盐离子输送到老的


组织中去,以牺牲这些组织为代价,保护幼嫩的组织(


Cheeseman,1988)


。其液胞离子区域

< br>化(主要指


Na


离子)能力远不如盐生植物。

< p>



1


)有机小分子渗透 调节物质



?



糖类,如海藻糖、蔗糖



?



甜菜碱及其衍生物



?



醇类及各种氨基酸



2


)有机渗透调节物质的特点和作用



?



分子量小,易溶于水



?



生理


pH


范围内呈中性



?



本身不改变酶的活性,却能维持酶结构的稳定



?



植物受到胁迫时能在很短的时间内达到足够的浓度。



?



除了起渗透调节和保护作用外,渗 透调节物质的合成也是一种胁迫适应性的代谢应答。


生物体在不利环境下将渗透调节物质 作为一种临时性的氮源和碳源而合成并储存



Greenway



(1980)




?



越来越多的证据认为有机小分子渗透调节的功能是次要的,


重要的是 其合成途径本身能


消耗掉许多有害代谢物,从而维护正常的代谢途径。

< br>


有机、无机渗透调节物质



?



无论单子叶还是双子叶盐生植物,


渗透调节物质主要是无机离子,


有机物只占一小部分

< p>


?



无机物主要在液泡中,有机物主要在胞质中



?



成熟的细胞中胞质一般只占整个细 胞体积的


5%


左右,其有机小分子渗透调节物质浓度

< p>
还是很高的



?



有机小分子渗透调节物质可以平衡胞质与液胞以及胞质与外界的渗透势



?



盐生植物与非盐生植物胞质中的酶对盐分的敏感性没有差异



?



盐生植物在胞质中积累有机小分子 渗透调节物质对酶的保护作用,


有利于维持盐渍环境


下植物生理 代谢的正常进行




3


)盐生植物与非盐生植物的区别



?



盐生植物利用无机离子维持细胞渗透势



?



非盐生植物主要依赖有机渗透物质调节渗透势




4


)无机小分子物质在渗透调节中的作用

< p>


参与渗透调节的无机离子主要有


Na+



K+



Cl- < /p>


等离子。与有机小分子渗透调节物


质主要在胞质中不同,无机离子 主要区域化于液胞中。许多肉质化的双子叶盐生植物具有


很强的离子区域化能力。参与离 子跨膜运输的系统主要有以下几种:




质子泵


:细胞膜或液泡膜上的质子泵通过水解


A


TP


或焦磷酸产生能量将H


+


进行定向运输,形


成跨膜电势梯度从而促使盐离子进行跨膜运输。组成质子泵的酶有两 种,即质膜和液胞膜上的


H+-ATPase


和液胞膜上的焦磷 酸酶。



离子通道


(channel)



离子通道是由蛋白构成的跨膜孔道结构,它的开放和闭合是由 化学信号或


是环境信号所控制,


不依赖质子泵形成的

< p>
H+


的化学势,


因此不需要消耗能量。

< p>
它的基本特征是


能够快速地开放和闭合,周转数很高。现在已知的典型离子 通道有


K+



Ca2+



Cl-


通道。




小结



?



植物适应盐渍环境的策略包括:避盐和耐盐



?



避盐策略包括:拒盐、泌盐、例子区隔化等



?



耐盐策略主要通过渗透调节实现: 有机、无机渗透物质都能发挥重要作用



?



盐生植物以无机离子、

< p>
非盐生植物以有机渗透物质进行渗透调节;


有机渗透调节物质本

< p>
身很可能对于渗透调节本身不起重要的作用



?



硝酸根在渗透调节中发挥重要作用


——


这是氮素对抗盐性的直接贡献




第四部分:提高植物抗盐性的途径



?



植物抗盐性的诱导与抗盐驯化



盐生植 物种子萌发需要低盐环境,土壤高浓度盐分诱导盐生植物种子休眠


短期的


(5d)


高浓度盐渍胁迫有利于提高盐生、旱生植物 的种子活力


——―


盐激效应




?



共生生物的利用



利用菌根真菌提高植物抗盐性



?



硅提高植物抗盐性



硅降低钠元素在蒸 腾流中的含量,增加根对钠元素的排斥能力,从而减少对钠元素的吸收。



可有效的提高小樟毛叶片


POD


活性,增强叶片消除 自由基的能力




硅减少了小獐毛盐腺 对钠分泌


(



)





然而, 王继鹏(


2003


)实验结果:加硅能促进结缕草盐腺泌盐量。



?



转基因植物创造



植物抗盐性机理的研究和抗盐育种已进入分子时代


< p>
有关植物对盐胁迫的相应机理、信号转导等分子机制的认识进展非常迅速



尽管已经获得了一些转基因的抗盐株系,但是迄今为止尚未获得真正意义上的转基因抗盐


作物品种




米国华—养分调节根系发育的生理及分子机制



信号接收


养分胁迫


信号转导


转 录因子


耐胁迫反



细胞核


胁迫诱导的基因


启动子


mRNA

质膜


蛋白质


植物对养分胁迫反应的一般响应机制

< p>
细胞周期蛋白(


cyclin


< br>



1)


有丝分裂细胞周期蛋白










(mitotic cyclin)


B


型细胞周期蛋白(


M


期细胞周期蛋白)



A


型细胞周期蛋白(


S

< p>
期细胞周期蛋白)




-


-


-


-


-


-


-


-



本文更新与2021-02-28 18:36,由作者提供,不代表本网站立场,转载请注明出处:https://www.bjmy2z.cn/gaokao/683023.html

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