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树木分子生物学——植物逆境胁迫（44页）

花匠小妙招
2024-11-18 11:23

树木分子生物学 ——植物逆境胁迫杜克兵园艺林学学院一、概念与分类逆境（environmental stress ）：指对植物正常生存、发育不利的各种环境因素的总称。胁迫：不良环境因素对植物的影响。二、逆境对植物生理代谢的影响逆境生理：研究植物在不良环境下的生理活动规律及其忍耐或抗性称为逆境生理。细胞透性增大：膜系统破坏，内含物外渗；膜结合酶活性紊乱，各种代谢无序。水分平衡丧失：植物吸水量降低，蒸腾量减少，但蒸腾仍大于吸水，植物萎蔫。光合速率下降：气孔关闭，叶绿体受伤，光合酶失活或变性。呼吸速率变化：呼吸下降（冻、热、盐、涝害）；呼吸先上升再下降（冷、旱害）；呼吸明显升高（病害、伤害）。物质代谢变化：合成酶活性下降，水解酶活性增强；淀粉、蛋白质等大分子化合物降解为可溶性糖、肽及氨基酸等物质。三、植物抗逆性抗逆性（stress resistance ）: 植物对不良环境的适应性和抵抗力，包括：（1）逆境逃避(stress avoidance)：植物通过各种方式摒拒逆境造成的损伤的影响。避逆性：植物通过对生育周期的调整来避开逆境造成的干扰，在相对适宜的环境中完成生活史。御逆性：植物体通过营造适宜的内环境，免除了外部不利条件的危害。（2 ）逆境忍耐（耐逆性, stress tolerance ）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，使其保持正常的生理活动。如针叶树可以忍受-40℃～-70℃ 的低温。四、植物对逆境的适应 1、形态结构变化干旱：叶片和嫩茎萎蔫，气孔开度减小甚至关闭；淹水：叶片黄化，枯干，根系褐变甚至腐烂；高温：叶片变褐，出现死斑，树皮开裂；病原菌侵染：叶片出现病斑。植物形态结构的变化与代谢和功能的变化是相一致的。 2、生物膜与抗逆性液相（高温）液晶相（低温）凝胶相磷脂含量高，抗冻性好；糖脂含量低，抗盐性好；饱和脂肪酸含量高，抗旱力好；膜蛋白与抗寒性有关。 3、胁迫蛋白与抗逆性在逆境条件下，植物的基因表达发生改变，关闭一些正常表达的基因，启动一些与逆境相适应的基因，诱导新蛋白质和酶的形成，这些诱导产生的蛋白统称为胁迫蛋白，包括：热激蛋白（heat shock protein ，HSP ）：在高于植物正常生长温度（10~15℃）刺激下诱导合成的蛋白质。 HSP家族中很大一部分属于侣伴蛋白（一类协助细胞内分子组装和协助蛋白质折叠的蛋白质）。低温诱导蛋白：抗冻蛋白渗调蛋白：盐和干旱胁迫病程相关蛋白（PR ）：病原菌侵染其它逆境蛋白：缺氧环境下产生厌氧蛋白；紫外线照射会产生紫外线诱导蛋白；施用化学试剂会产生化学试剂诱导蛋白。 4、活性氧与抗逆性活性氧（ROS ）：指性质极为活泼、氧化能力很强的含氧物的总称，主要包括：超氧阴离子自由基（O2 · ）、羟基自由基（OH· ）、过氧化氢（H O ）、脂过氧化物 2 2 （RO· ）和单线态（1O ）。 2 活性氧对植物的伤害: • 细胞结构和功能受损； • 生长受抑； • 诱发膜脂过氧化作用； • 损伤核酸、蛋白质等生物大分子，并能使多种酶失活。植物体内的抗氧化防御系统： • 保护酶体系：超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD ）、过氧化氢酶（CAT ）、抗坏血酸过氧化物酶 (AsAPOD)、脱氢抗坏血酸还原酶(DHAR)、谷胱甘肽还原酶(GR)、谷胱甘肽过氧化物酶(GP)、单脱氢抗坏血酸还原酶(MDAR)、谷胱甘肽-S-转移酶(GsT)等 • 抗氧化物质（非酶促体系）：还原性谷胱甘肽(GSH)、抗坏血酸(AsA)、维生素(VE)、类胡萝卜素(CAR)、类黄酮(FLA)、生物碱(ALK)、半胱氨酸(CyS)、氢醌(HQ)、甘露醇等。 5、渗透调节与抗逆性