植物生理复习总结

水分代谢（一）

水分生理作用：①组分：水是原生质的主要组成成分；②反应物：光合、呼吸、有机物合成与分解过程的反应物；③溶剂：水是物质吸收、运输的良好介质；④增加膨压：水保持植物的固有姿态；⑤参与代谢：细胞的分裂和生长需要足够的水分

水分生态作用：①调节植物体温②水对可见光有良好的通透性③水可调节对植物的生存环境 植物细胞对水分的吸收方式（水势、渗透性吸水（水势组成、细胞吸水与水势的关系）、吸胀吸水、代谢性吸水） 水势：水的化学势，一偏摩尔体积水所具有的自由能。

植物细胞水势(Ψw)组成为：ψw=ψπ+ψp+ψm ψπ为渗透势，ψp为压力势，ψm为衬质势。 细胞吸水与水势的关系：（1）剧烈蒸腾时，Ψp < 0， Ψw< 0 （2）初始质壁分离时，V=1.0， Ψp= 0， Ψw = Ψs = -2.0MPa（3）充分膨胀时，V=1.5， Ψw = Ψs + Ψp = 0 渗透性吸水：植物通过渗透作用吸收水分的方式。 吸胀吸水：植物通过吸胀作用吸水的方式。

代谢性吸水：利用细胞呼吸释放的能量使水分透过质膜进入细胞的过程。

质壁分离：植物细胞由于液泡失水而使原生质体和细胞壁分离的现象，称为质壁分离 渗透作用：水分从水势高的系统通过半透膜向水势低的系统移动的现象 根系吸水的动力：1.根压;2.蒸腾拉力 根系吸水的方式：1.主动吸水：根压。（早春季节）;2.被动吸水：蒸腾拉力。（可进行蒸腾作用的植株）;3 .两种方式相互配合，一个是推动力，另一个是牵引力。

蒸腾作用（指标、部位、气孔蒸腾（气孔运动的机理）） （1）蒸腾作用的指标：

蒸腾速率（transpiration rate）：植物在一定时间内单位叶面蒸腾的水量。g/dm2·h。

蒸腾比率或蒸腾效率：植物每消耗１㎏水所生产的干物质的克数。农作物为2～10g/㎏。 蒸腾系数或需水量：植物制造1g干物质所消耗的水量（g）。农作物为100～500。 （2）部位：植物地上部所有幼嫩部分，其中叶片是最主要的部位 （3）蒸腾方式:角质蒸腾：通过角质层（占5-10%）。气孔蒸腾：叶片上的气孔（占90-95%）。

（4）气孔蒸腾：气孔运动机理：保卫细胞特点是细胞体积小，并有特殊结构。外壁薄内壁厚，这有利于膨压迅速地改变。吸水时较薄的外壁易于伸展向外弯曲，将内壁向外拉伸也弯曲，气孔张开。反之，气孔关闭。

矿质营养（二）

必需元素：维持植物正常生长发育必不可少的元素。

确定植物必需元素的标准：①缺乏，植物不能完成其生活史；②缺乏，植物表现专一的缺素症；③其作用必须是直接的

必需元素的生理作用：①细胞结构物质的组成成分；②生命活动的调节者，参与酶的活动；③起电化学作用。即离子浓度的平衡、稳定胶体及电荷中和等；④作用专一，不能被取代；⑤各元素之间的作用是相互联系的，多方面的。 大量元素（占植物干重的0.1%）10种 ： C、H、O、N、P、K、Ca、Mg、S、Si. 根毛区是根系吸收离子最活跃的区域。

细胞对矿质元素的吸收（离子通道运输、载体运输、离子泵运输、胞饮作用）

被动吸收：不需要消耗能量、离子顺着浓度差、电化学势梯度进行扩散或通过离子交换进行吸收。 主要有两种方式：简单扩散和杜南平衡。离子进入细胞：依靠离子通道。

顺电化学势梯度，顺浓度梯度或逆浓度梯度。离子的跨细胞传递有两个特点：选择性与积累

细胞质膜上有内在蛋白构成的圆形孔道，横跨膜的两侧，离子通道可由化学方式及电化学方式激活，控制离子顺着膜电位差（即电化学势梯度）被动地和单方向跨质膜运输。

主动吸收：利用呼吸作用所释放的能量逆浓度梯度吸收矿物质的过程。是植物吸收矿质元素的主要方式。 主动吸收的机理：载体运输和离子泵运输 1. 载体学说

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识别：原生质膜上吸收部位的活化载体与离子识别。 结合：离子-载体复合物形成。 旋转：离子-载体复合物透过原生质膜并旋转180度，从膜外侧旋转至膜内侧。

释放：在磷酸酯酶作用下，载体构象发生变化，失去对离子的亲和力，离子与载体分离，离子被释放于细胞膜内。 复原：释放出离子的载体，在磷酸激酶的作用下，恢复活化状态原有的构象，并转移到膜外侧，再次和离子结合，循环进行。

证据：①离子的饱和效应：外界溶液浓度增加，但离子的吸收速度不再增加的现象。 ②离子吸收的竞争性：一种离子的吸收受其它离子干扰的现象。③细胞膜上存在载体 载体蛋白有：单向运输载体、同向运输载体、反向运输载体。 2.离子泵运输—主动吸收

内容：质膜上的ATP酶催化ATP水解放能，驱动离子的转运。

①质子泵：质膜上的H+-ATP酶能催化膜内侧ATP水解释放能量，驱动胞内H+泵出细胞。质膜上的H+-ATP酶可被钒酸盐抑制，而液泡膜上的H+-ATP酶被硝酸盐抑制，Cl-. Br-. I-等对此酶也有抑制作用。 ②钙泵：质膜上的Ca2+-ATPE催化膜内侧的ATP水解放能，驱动胞内Ca2+泵出细胞。 主动吸收的特点：①有选择性；②逆浓度梯度；③消耗代谢能 胞饮作用（也称内吞作用）

①概念：物质被吸附在细胞膜上时，通过膜上部分细胞膜的内折、下陷、释放或传递把物质转移到细胞内的过程。 ②无选择性；③需要消耗能量；④属于主动吸收，但不常发生，不是主要吸收方式。 吸收特点 :

1.与吸水相对有关：①同时吸收矿质元素和水分；②吸收矿质元素有独立性；③盐分的吸收可以逆浓度梯度进行，且有饱和效应。 吸收水分：水势高处向水势低处，动力是根压和蒸腾拉力。

吸收盐类：逆浓度梯度进行，杜南平衡、载体学说、离子通道、离子泵（质子泵）、胞饮作用等。 2.具有选择性：①对同一溶液中不同离子的吸收不同；②对同一种盐的阴离子和阳离子吸收不同 3.单盐毒害：溶液中只存在一种盐分时，对植物具有毒害作用。

机理：①破坏细胞内电平衡；②代谢单一；③影响原生质胶体的性质 4.离子拮抗

①概念：向单盐溶液中加入少量其它盐类，单盐毒害即能减轻或消除，离子之间的这种相互作用称之为。 ②规律：在元素周期表中，相互关系越远的元素做为拮抗者的效果越显著。 吸收过程

（一）根部吸收过程

1.对溶解状态的矿质元素的吸收

离子吸附在根部表面通过根部细胞与土壤溶液进行离子交换（间接交换和接触）交换来实现。 ②离子进入根部细胞共质体途径

质外体途径：吸附在根部表面的离子进入根部的质外体（也称自由空间），并通过质外体进入共质体（内部空间）。 ③离子进入根部导管周围的薄壁细胞。 共质体途径（胞间连丝）：皮层细胞——内皮层细胞——薄壁细胞 质外体-共质体途径：离子通过自由空间迅速达到内皮层。

内皮层上有凯氏带，离子和水不能通过，离子和水主要是通过共质体进入木质部薄壁细胞。 ④离子进入导管内部

内部质外体途径。随离子浓度梯度从薄壁细胞被动地扩散进入导管。 共质体途径。释放离子。

A.被动地随水分的流动进入导管。

B.利用ATP酶主动分泌或排出离子，进入导管。（占主导） 2.对非溶解状态矿质元素的吸收

土壤中的矿质元素，少部分为溶解状态，大部分为胶体吸附，或难溶或不溶于水。 ①对吸附状态元素的吸收 A.借助于土壤溶液。（类似于对溶解状态的元素的吸收，通过离子交换，甚至被认为是主要方式）。 B.离子直接交换-接触交换。（不通过土壤溶液）。

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②对难溶解矿质元素的吸收

分泌特定物质溶解矿物质，吸收矿质元素。 （二）叶部吸收

必须是溶解状态，且被吸附在叶面上。气孔。（到达表皮细胞或保卫细胞）角质层。（不易透水，但有裂缝）

呼吸作用（三）

呼吸作用：植物细胞将复杂的有机物质分解为小分子物质，最终氧化为CO2和H2O，同时释放出有机物质中的能量，并将其转变为细胞活化能的过程。

有氧呼吸：吸收环境中的氧，氧化分解体内的呼吸基质，最后生成CO2和H2O，并释放出能量。主要方式。 无氧呼吸：不吸收环境中的氧，呼吸基质进行分子内部氧和氢的转移，一部分被氧化，一部分还原，发生不完全

的氧化，生成氧化不彻底的产物，如酒精、乳酸等。

意义：①为其它大分子物质的合成提供原料；②为植物提供生命活动和物质合成所需的能量；③为代谢活动提供还原力；④氧化分解病原菌产生的有毒物质，去毒

反馈调节：在多酶系统的代谢过程中，某一反应的产物可以反过来影响其前面的酶促反应。

能荷调节：细胞中可提供高能磷酸键的腺苷酸分子数与全部腺苷酸分子数的比值，用EC（%）来表示 呼吸代谢的多样性

◆不同植物类群、不同生境、不同生长发育阶段，表现出呼吸作用的多样性。包括代谢途径、电子传递途径和末端氧化酶等均具有多样性。

同一植物的不同器官或组织在不同的生育时期、不同环境条件下，呼吸底物的氧化降解可以走不同的途径。 ◆汤佩松(1965)：提出呼吸代谢多条线路的观点，主题思想是阐明呼吸代谢与其它生理功能 之间控制与被控制的相互制约的关系。

呼吸途径：①己糖双磷酸途径（EMP），又称糖酵解；②己糖单磷酸途径（HMP），又称磷酸戊糖途径（PPP）； ③无氧呼吸；④三羧酸循环（TCAC）；⑤乙醛酸途径（GAC）；⑥乙醇酸氧化途径（GAOP） EMP途径

Glc在一系列酶的催化下，经过脱氢和氧化，逐步转变为Pyr的过程。Pyr是植物体内物质转变的中心物质，因而EMP是物质转变的枢纽。

EMP途径要点： 一分子Glc经过转变为两分子Pyr，同时净生成两分子ATP，并脱下两对氢。两对氢通过呼吸链可生成6分子ATP，共净生成8分子ATP。

与氧无关，在有氧或无氧情况下均可进行，由于脱下的氢最后并未交给氧，因而整个过程中没有水的生成，也没有CO2的生成。在细胞质中发生。 除激酶催化的反应外，均可逆转，使糖原异生（合成糖类）。 普遍存在于生物体内，动物、植物和微生物细胞中均有。 HMP途径，又称PPP途径

该途径不仅普遍存在于植物体内，也存在于一些动物体内，在细胞质中发生。

完全氧化1分子Glc可生成12分子NADPH，由此可得到36分子ATP， Glc磷酸化用去1分子ATP，净得35分子ATP。

三羧酸循环（TCAC）

TCAC是Pyr在有氧条件下继续氧化分解、转变成CO2并释放出能量的过程。 TCAC要点： （1）1分子Pyr转变成3分子CO2，其中共脱去5对H+。每对H+通过呼吸链，可产生3分子APT。5×3=15（ATP）。 （2）经过EMP-TCAC，1分子Glc转变成2分子Pyr，最终变成6分子CO2，共生成：8+5×3×2=38（ATP）。 （3）在线粒体中进行。（4）普遍存在于动物、植物和微生物体内。 （5）是生物体利用糖或其他物质氧化获得能量的主要途径。

（6）循环中有许多重要中间产物与体内其他代谢过程密切相连, 相互转变。可以说,TCA循环是糖类、脂肪、蛋白质及次生物质代谢和转化的枢纽。 乙醛酸途径（GAC）

GAC是植物体内分解脂肪及中间产物的重要途径。

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油料种子萌发时，这一过程十分重要。 在种子内的乙醛酸体内进行。琥珀酸可由乙醛酸体运至线粒体内。 GAC每循环一次，消耗2分子乙酰CoA，产生1分子四碳化合物（琥珀酸）。 意义：将脂肪转变为糖类。

生长物质（五）

植物激素:植物体内产生的、能移动的、对生长发育起显著作用的微量有机物。 植物激素的种类:吲哚乙酸(IAA）、赤霉素类 (GAS)、细胞分裂素(CTK）、脱落酸(ABA）、乙烯(ETH） 主要生理作用：

IAA生长素:1.促进茎的伸长生长。低浓度的生长素促进生长，高浓度抑制生长。不同器官对生长素的敏感程度不同。2.维持顶端优势；3.促进侧根、不定根和根瘤的形成；4.促进瓜类多开雌花，促进单性结实、种子和果实的生长。5 低浓度的IAA促进韧皮部的分化，高浓度的IAA促进木质部的分化；6.抑制花朵脱落、侧枝生长、块根形成、叶片衰老；7.调节源库关系。IAA能促进蔗糖向韧皮部装载。因IAA能活化H+-ATP酶，促进K+跨膜运输，膜内K+上升，促进蔗糖长距离运输。

GAs赤霉素类:1.促进茎的伸长；2.诱导禾谷类种子α-淀粉E合成；3.诱导某些植开花—代替低温或长日照；4.促进葫芦科植物多开雄花；5.促进单性结实；6.促进发芽。

CTK细胞分裂素:1.促进细胞分裂和扩大；2.诱导芽的分化；愈伤组织产生根或芽，取决于CTK / IAA的比值。CTK / IAA低，诱导根的分化；比值居中，愈伤组织只生长不分化；比值高，诱导芽的分化。3.延缓叶片衰老：CTK使处理部分形成库；4.促进侧芽发育—消除顶端优势

ABA脱落酸:1.促进脱落；2.促进休眠；3.促进气孔关闭（原因：ABA使GC胞质中IP3增加，打开Ca2+通道，胞质中Ca2+浓度和pH↑，抑制质膜上的K+内向通道，激活K+、Cl-外向通道，K+、Cl-外流，GC水势↑，水分外流，气孔关闭。）4.提高抗逆性：ABA在逆境下迅速形成，使植物的生理发生变化以适应环境，所以ABA又称为“应激激素”或“逆境激素”。

ETH乙烯：1.促进细胞扩大，抑制伸长生长：黄化豌豆幼苗上胚轴对乙烯的生长表现“三重反应”。三重反应：抑制伸长生长、促进增粗生长和横向生长。2.促进果实成熟：可能原因是：增强质膜的透性，氧化酶活性增强，加强呼吸，引起果肉有机物的强烈转化。3.促进器官脱落；4.促进瓜类多开雌花；5.促进菠箩开花 相互关系： 1、（仅IAA具有）极性运输：只能从形态学的上端向形态学的下端运输。局限在胚芽鞘、幼茎及幼根的薄壁细胞之间，距离短。 2、非极性运输：被动的，通过韧皮部的，长距离运输

生长于运动（六）

生长：细胞不断合成新的结构物质使植物体在体积和重量方面发生永久性不可逆增加的现象。

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发育：植物体由小到大、由简单到复杂、由性不成熟到性成熟的整个过程。 顶端优势：主茎的顶芽优先生长，对侧芽侧枝的生长有抑制作用。 植物生长的规律性（周期性、生长相关性、外界条件的影响（光））

1.生长大周期，植物在不同生育时期的生长速率表现出慢—快—慢的变化规律，呈现“S”型的生长曲线。慢：靠种子贮存的营养物来维持；快：光合系统建立，根的吸收能力增强；慢：同化能力 异化作用 消耗>积累 2.温周期性（或昼夜周期性）：植物的生长按温度的昼夜周期性发生有规律的变化。夏季：植物的生长速率白天慢，夜晚快；冬季：则相反。原因：夏季，白天温度高，蒸腾强，植物缺水，细胞伸长受阻 ；晚上温度低，呼吸减弱，有利物质积累。同时，较低的夜温有利于CTK的形成，促进植物生长。而冬季，夜温太低，植物生长受阻。 3.季节周期性：植物的生长在一年四季中发生规律性的变化。植物对环境周期性变化的适应。 地下部（根）和地上部（茎叶）的生长相关

1.相互依赖：有机营养物质和植物激素的交流。“根为地上部提供水分、矿物质、多种氨基酸（Glu、Asp、Pro）、CTK、含氮化合物（植物碱）。而地上部供给根生长所需的糖类、维生素、生长素等。 2.相互制约：对水分、营养的争夺,根冠协调与否的指标是根冠比（R/T） 影响根冠比的因素：

1.水分：土壤缺水，R/T大；水分充足 ，R/T小。2.矿物质：N多，R/T小；缺N，R/T及P.K充足，R/T大。 3.温度：较低温度时，R/T大。4.光强 强光照，加速蒸腾，地上部生长受抑制，R/T大

种子萌发：种子吸水到胚根突破种皮（或播种到幼苗出土）之间所发生的一系列生理生化变化过程。 影响种子萌发的环境条件：1.足够的水分：吸水是种子萌发的第一步：（1）水分使种皮膨胀软化，氧易透过种皮，增加胚的呼吸，胚根易突破种皮（2）水分使原生质从凝胶态转变为溶胶态，代谢水平提高。豆类作物种子吸水量较禾谷类大。吸水速度与温度有关。

2.充足的氧气 — 有氧呼吸,种子萌发要求含氧量高于10%，低于5%多数种子不能萌发。花生、大豆、棉花等含脂肪较多的种子萌发时，较淀粉种子需更多的氧气。

3.适宜的温度—酶促反应.不同作物种子萌发时需要温度高低不同，与其原产地密切相关。一般适宜温度为20-25℃ 4.光 — 有的种子萌发需光.需光种子：光下才能萌发，如莴苣、烟草、多数杂草种子。

需暗种子：光抑制种子萌发，如茄子.番茄、瓜类种子。对光不敏感种子：有光无光都可萌发， 如大多农作物种子。 种子萌发中的生理生化变化:

1.种子的吸水分为三个阶段：急剧吸水阶段—吸胀性吸水；吸水停顿阶段；胚根出现，大量吸水阶段—渗透性吸水 2.呼吸作用的变化

在吸水的第一和第二阶段，CO2的产生大大超过O2的消耗—无氧呼吸；吸水的第三阶段，O2的消耗大于CO2的释放—有氧呼吸。大量产生ATP，如小麦吸水30分钟，ATP增加5倍。 3.植物激素的变化：ABA等抑制剂下降，IAA、GA、CTK含量上升 4.酶的变化

（1）酶原的活化：种子吸胀后立即出现，如：β-淀粉E （2）重新合成：如α-淀粉E，两种途径：

A活化长寿的mRNA——新蛋白质——新酶；B新合成的mRNA——新蛋白质+新酶 5.含磷化合物的变化

种子中最多的贮磷物质是肌醇六磷酸 (又称植酸或非丁)。种子萌发时，植酸盐水解为肌醇和磷酸。 6.贮藏物质的动员

细胞的生长和分化（分裂、伸长、分化、组织培养）

分裂：形态特点：细胞体积小，排列紧密,质浓厚，无液泡,DNA大量增加。 1.温度：低，分裂周期延长：高，缩短。

2.植物激素：GA解除DNA抑制状态和促进DNA合成，CTK促进蛋白质合成及调节细胞质分裂，IAA促进rRNA的合成。3.维生素：特别是B组维生素，缺乏时，细胞不能分裂。4.氧气：缺氧，影响能量供应。 另外多胺也能促进细胞分裂。

细胞伸长期：①细胞体积显著增加 ；②细胞壁物质合成；③DNA、RNA、蛋白质含量增加。④能量供应 如：豌豆根尖呼吸速率加快2~6倍，蚕豆转化酶增加25倍。 呼吸作用的加强和蛋白质的积累是细胞生长的基础。

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细胞分化：指分生组织细胞转变为形态结构和生理功能不同的细胞群的过程。 分生组织细胞分化成不同的组织，是植物基因在时间和空间顺序表达的结果。

细胞分化的理论基础—细胞全能性：植物体的每个细胞都具有发育成一个完整植株的潜在能力。 组织培养

1．定义：无菌条件下，在培养基中培养外植体(组织、器官或细胞)成植株的技术。理论基础：植物细胞具有全能性 2．意义：可以研究外植体在不受其它部分干扰的情况下的生长和分化规律；可用各种培养条件影响外植体的生长和分化，以解决理论上和生产上的问题。 3．优点：（1）取材少，（2）人为控制条件，（3）周期短，（4）管理方便 ，利于自动化。 向性运动：植物的某些器官受到外界环境的单向刺激而产生的运动 。属于生长性运动.

感性运动：没有一定方向性的外界刺激所引起的运动，运动的方向与外界刺激的方向无关。 可分为两类: 生长性运动：感夜性和感热性; 膨胀性运动（紧张性运动）：感震性 生理钟（近似昼夜节奏）植物内生节奏调节的近似24小时的周期性变化节律。

生殖与衰老（七）

植物由营养生长转向生殖生长所需要的条件：

1.内存因素：①花前成熟：植物必须达到一定的年龄大小、或发育阶段才能接受外界条件的诱导向生殖生长期转变的特性。②植物体内的营养状况【C/N学说（碳水化合物与含氮化合物的比值），植物体内C/N高促进成花，反之抑制成花。】③开花激素：植物接受外界条件诱导后，体内合成的能够促进成花的一种物质。 2.外界条件：温度（春化作用）、光照（光周期现象）。

花诱导：环境条件对植物成花的调控在植物分生组织由营养型转向生殖型的过程中,几乎每一个环境条件都能改变植物的成花反应,在合适的条件下转换过程称为花诱导

春化作用：植物必须经过一定时间的的低温诱导后才能由营养生长向生殖生长转变的现象。

光周期现象

类型：1.长日照植物：长日植物。要求每日光照时数超过一定长度才能成花的植物。增加光照提前开花，反之延迟或不开花。(麦类、甘蓝、油菜、甜菜、洋葱、胡萝卜、天仙子等。)

2.短日照植物：短日植物。要求每日光照时数短于一定长度才能成花的植物。一定范围内减少光照提前开花，反之延迟或不开花。3.中性植物；4.长短日植物；5.短长日植物

临界日长：植物成花所必需的每日日照时数极限值。大于此值短日植物不能成花，小于此值长日植物不能成花。 临界夜长：植物成花所必需的暗期长度极限值。大于此值长日植物不能成花，短于此值短日植物不能成花。 光敏色素与光诱导：光敏色素，有两种构型：吸收红光构型（最大吸收波长660nm，以P660或Pr表示）；吸收远红光构型（最大吸收波长730nm，以P730或Pfr表示）。两种构型相互转变，使植物体内的Pfr/Pr值不断变化，通过该比值控制植物的成花。

植物感受与传导光周期机理：

抗性生理（八）

逆境因素的种类：生物因素与理化因素

逆境对植物生理代谢的影响：①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。②水分平衡丧失植物的吸水量降低，蒸腾量减少，但蒸腾仍大于吸水，植物萎蔫。③光合速率下降气孔关闭， 叶绿体受伤，光合酶失活或变性；④呼吸速率变化吸下降—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；⑤物质代谢变化 合成E活性下降，水解E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。

植物抗逆性的机制：1.生物膜与抗逆性：膜脂相变：膜脂碳链越短，不饱和脂肪酸越多，固化温度越低，抗冷性越强；磷脂与抗冻性有关；糖脂与抗盐性有关；饱和脂肪酸和抗旱力有关；膜蛋白与抗寒性有关。低温下，膜蛋白与

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磷脂结合能力下降，磷脂游离，膜解体，组织死亡。

2.逆境蛋白与抗逆性：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。

3.活性氧与抗逆性：在正常情况下，细胞内自由基的产生和清除处于动态平衡状态，自由基水平很低，不会伤害细胞。当植物受到逆境胁迫时，平衡被打破，自由基积累过多，伤害细胞。

4.脱落酸与抗逆性 在低温、高温、干旱和盐害等胁迫下，体内ABA含量大幅度升高。

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