考研专业课

　　名词解释

　　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。

　　渗透调节(osmoregulation，osmotic adjusment) 有些高等植物在遭受干旱、高温、盐渍等胁迫时，细胞就会通过代谢变化来改变溶液浓度，以维持其压力势能够处于相对不变的状态，从而保证生理活动能够正常进行。它的具体表现是细胞内大量合成脯氨酸、甜菜碱等有机物质，从而细胞液的浓度，降低其渗透势。这样植物就可以有效地保持其体内的水分，适应水分胁迫环境，这种现象称为渗透调节。

　　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。

　　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。

　　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)等。它们对植物有伤害作物。

　　热击蛋白(heat shock proteins) 缩写HSPs，由高温诱导植物形成的一类逆境蛋白，它的产生能植物的抗热性。

　　问答题

　　1.抗寒锻炼为什么能植物的抗寒性?

　　答：植物经抗寒锻炼后，会发生如下的生理生化变化，抗寒性。

　　(1) 植株内含水量下降，束缚水相对增多，不易结冰;

　　(2) 呼吸减弱，糖分消耗少，有利于糖分积累，增强对不良环境的抵抗力;

　　(3) 脱落酸含量增加，生长素、赤霉素含量减少，促使植物进入休眠;

　　(4) 保护物质增多，如淀粉含量减少，可溶性糖含量增多，冰点下降，这样可缓冲原生质过度脱水，不使原生质胶体遇冷凝固;

　　(5) 膜不饱和脂肪酸含量增加，膜透性稳定。

　　2.生物膜结构成分与抗寒性有何关系?

　　答：生物膜主要由脂类和蛋白质镶嵌而成，具有一定的流动性。生物膜对低温敏感，其结构成分与抗寒性密切相关。低温下，膜脂会发生相变。膜脂相变温度随脂肪酸链的加长而增加，随不饱和脂肪酸如油酸、亚油酸、亚麻酸等所占比例的增加而降低，不饱和脂肪酸越多，愈耐低温。在缓慢降温时，由于膜脂的固化使得膜结构紧缩，降低了膜对水和溶质的透性;温度突然降低时，由于膜脂的不对称性，膜体紧缩不均而出现断裂，造成膜的破损渗漏，透性加大，胞内溶质外流。生物膜对结冰更为敏感，发生冻害时膜的结构被破坏，与膜结合的酶游离而失去活性。此外，低温也会使膜蛋白质大分子解体为亚基，并在分子间形成二硫键，产生不可逆的凝聚变性，使膜受到伤害。经抗寒锻炼后，由于膜脂中不饱和脂肪酸增多，膜相变的温度降低，膜透性稳定，从而可植物的抗寒性。同时，细胞内的NADPH/NADP的比值增高，ATP含量增加，保护物质增多，可降低冰点，减少低温对膜表面的伤害。

　　3.干旱对植物的伤害有哪些?

　　答：干旱对植物最直接影响是引起原生质脱水，原生质脱水是旱害的核心，由此可引起一系列的伤害，主要表现如下：

　　(1) 改变膜的结构与透性 细胞膜在干旱伤害下，失去半透性，引起胞内氨基酸、糖类物质的外渗。

　　(2) 破坏正常代谢过程 如：①光合作用显著下降，甚至趋于停止;②呼吸作用因缺水而增强，使氧化磷酸化解偶联，能量多以热的形式消耗掉，但也有缺水使呼吸减弱的，这些都影响了正常的生物合成过程;③蛋白质分解加强，蛋白质的合成过程削弱，脯氨酸大量积累;④核酸代谢受到破坏，干旱可使植株体内的DNA、RNA含量下降;⑤干旱可引起植物激素变化，最明显的是ABA含量增加。

　　(3) 水分的分配异常 干旱时一般幼叶向老叶吸水，促使老叶枯萎死亡。蒸腾强烈的功能叶向分生组织和其它幼嫩组织夺水，使一些幼嫩组织严重失水，发育不良。

　　(4) 原生质体的机械损伤 干旱时细胞脱水，向内收缩，损伤原生质体的结构，如骤然复水，引起细胞质与壁的不协调膨胀，把原生质膜撕裂，导致细胞、组织、器官甚至植株的死亡。

　　4.植物抗旱的生理基础有哪些? 如何植物的抗旱性?

　　答：植物抗旱的生理基础主要有：

　　(1) 细胞具有高的亲水能力 在干旱条件下，若细胞亲水能力有高，就能防止细胞严重脱水，稳定水解酶如RNA酶、蛋白酶、脂酶等的结构与活性，减少生物大分子的降解，这样就可以保护原生质体(主要是膜结构)不受破坏，可使细胞内有较高的粘性与弹性。粘性增高可加强细胞保水能力，弹性增高则可防止细胞失水时的机械损伤。原生质结构的稳定就可使得光合作用与呼吸作用在干旱下仍维持较高的水平。

　　(2) 积累脯氨酸与ABA 脯氨酸是渗透调节剂，ABA是逆境激素，可使气孔关闭，减少蒸腾失水。脯氨酸与ABA的积累有利于植物抗旱。

　　(3) 具有大的根冠比 抗旱性强的作物往往根系发达，伸入土层较深，能更有效地利用土壤水分。

　　(4) 水分临界期能避开干旱 植物在水分临界期，即在花芽分化期、生殖器官形成期抗旱性弱，而在萌发与分孽期抗旱性较强，若植物生活周期中的水分临界期能避开干旱缺水期，可降低受旱害程度。

　　植物抗旱性的途径有：

　　(1) 选育抗旱品种 这是作物抗旱性的一条重要途径。

　　(2) 进行抗旱锻炼 如采用“蹲苗”、“双芽法”、“搁苗”、“饿苗”等农业措施。

　　(3) 进行化学诱导 用化学试剂处理种子或植株，可产生诱导作用，植物抗旱性。如用0.25%的CaCl2溶液浸种，或用0.05%的ZnSO4喷洒叶面都有抗旱性的效果。

　　(4) 合理的矿质营养 如少施氮素，多施磷钾肥。因为氮素过多对作物抗旱不利，凡是枝叶徒长的作物，蒸腾失水增多，易受旱害，而磷、钾肥能促进根系生长，植株的保水力。

　　(5) 使用生长延缓剂和抗蒸腾剂 矮壮素、B9等能增加细胞的保水能力。合理使用抗蒸腾剂也可降低蒸腾失水。

     本文选自： 2011考研动物生理生化强化精讲班 讲义