活性氧的伤害作用
*细胞结构和功能受损 *生长受损,生理生化紊乱 *诱发膜脂过氧化作用:产生过氧化产物丙二醛 *膜脂脱脂化作用:磷脂游离,膜结构破坏 *损伤生物大分子
活性氧对植物的有益作用
*参和细胞间某些代谢:木质素合成 *参和细胞抗病作用 *参和乙烯的形成 *参和调节过剩光能耗散
(2)非酶系统:抗氧化物
* 维生素E(VE)、抗坏血酸VC、还原型谷胱甘肽GSH、类胡萝卜素Car、甘露醇、山梨醇、巯基乙醇MSH、Cytf、VA、COA、COQ、Zn、PC
* Car是最主要的1O2猝灭剂,保护叶绿素光氧化
* 一些次生代谢物如多酚、单宁、黄酮类物质能有效清除O2.- (三)抗逆性和光合作用 逆境下,光合作用下降 (四)抗逆性和呼吸作用
冰冻、高温、盐害、淹水 → 呼吸降低 冷害、干旱 → 呼吸先升后降 损伤、病害 → 呼吸显著增加,PPP途径上升 (五)抗逆性和物质代谢 * 可溶性化合物增多
* 碳水化合物:
* 胁迫蛋白:
热激蛋白HSP:防止蛋白质变性,增强抗热性 冷调节蛋白、抗冻蛋白:减少和防止细胞脱水 盐胁迫蛋白(渗压素):降低渗透势,防止细胞脱水
厌氧多肽、抗病蛋白渗透调节:胁迫条件下,细胞主动形成渗透调节物质,提高溶质浓 度,从外界吸水适应逆境胁迫的现象
渗透调节物: 脯氨酸、甜菜碱(积累和降解比脯氨酸慢) 糖、有机酸、无机离子(K+)等
脯氨酸在抗逆中的作用:
(1)作为渗透调节物:分子量小;易溶于水、生理PH范围内不带电荷、能为细胞膜保持、引起酶结构变化的作用小、产生迅速、且能积累到起渗透调节的量。
(2)保持膜结构的完整性:它和蛋白质相互作用能增加蛋白质的可溶性、减少可溶性蛋白沉淀、增强蛋白质间的水合作用、稳定蛋白质结构和功能。
(3)脯氨酸亲水性强,可吸附大量水分,增大束缚水含量 (4)脯氨酸合成可结合由蛋白质水解释放的NH3,以免氨中毒 参和渗透调节的可溶性物质
(1)外界环境进入胞内的无机离子: K、Ca、Na、Mg、Cl、NO3、SO4 (2)细胞内合成的有机溶质: 主要是糖、有机酸、多元醇
* 细菌和藻类:蔗糖、甘露糖醇、山梨糖醇、α-半乳糖甘油、赤藓糖、还烷丁醇、谷氨酸、脯氨酸、苏氨酸、甜菜碱等
* 维管植物:细胞质渗透物甜菜碱、脯氨酸作用大 渗透调节物主要作用
* 维持细胞膨压稳定,利于生理生化过程进行 * 维持气孔开放,保证光合正常进行 ABA:胁迫激素或应激激素
任何逆境下ABA含量增加提高抗逆性原因
* 减少膜的伤害:提高膜羟酰链流动性、阻止还原态谷胱苷肽减少、使极性脂类脂肪酸去饱和作用
* 减少自由基对膜的破坏:延缓SOD、CAT活性下降,阻止自由基过氧化作用、降低丙二醛等有毒物积累,保护膜系统
* 改变体内代谢:增加脯氨酸、可溶性糖和蛋白质 * 在交叉适应中的作用:ABA是交叉适应物
交叉适应——植物在适应一种胁迫环境后,增强了对另一种胁迫环境抵抗能力,这种和不良环境反应之间的相互适应作用称植物中的~。
2、提高植物的抗逆性的途径 提高作物抗性的措施
*抗性锻炼:萌动种子进行干旱锻炼或盐溶液处理 *巧施水肥:少灌水、控施N肥、多施P、K肥
*使用植物激素:生长延缓剂CCC、生长抑制剂JA、TIBA等 提高抗逆性的农业措施
1、采用地膜栽培,发展防护林带改善小环境
2、播种前用盐水、NAA等溶液浸种,搁苗、饿苗、蹲苗等处理幼苗,抑制生长,进行抗性锻炼
3、杂交育种、诱导突变、基因工程,选育高抗逆性品种
4、推广旱地农业及相应的节水栽培技术;减少地面蒸发技术;抑制叶面蒸腾技术 5、施用化学制剂增强抗逆性:生长调节剂、活性氧清除剂、抗蒸腾剂、抗寒剂、抗盐剂等
二、植物遗传
分离定律是指二倍体生物产生配子时等位基因分开进入不同的配子中。其细胞学基础是减数分裂时同源染色体的分离。分离定律适用于解释同源染色体上等位基因的遗传行为。
独立分配规律是指二倍体生物产生配子时非同源染色体上的非等位基因自由组合,形成各种配子。其细胞学基础是减数分裂时非同源染色体的自由组合。它适用于解释非
减少水分丧失
同源染色体上的非等位基因的遗传行为。
连锁遗传规律是指二倍体生物产生配子时同源染色体上的非等位基因往往联系在一起遗传,除非交换。其细胞学基础是减数分裂时同源染色体的分离及非姊妹染色单体的交换。它适用于解释同源染色体上的非等位基因的遗传行为。
(一)熟悉分离规律 1、分离规律在农业上的使用
分离规律是遗传学中基本的一个规律,这一规律从理论上说明了生物由于杂交和分离所出现的变异的普遍性。
1. 根据分离规律,必须重视表现型之间的联系和区别。
例如:选用纯合基因型的两个亲本,F2才会出现分离。如果双亲不是纯合体,F1即可能出现分离现象。
2. 通过性状遗传研究,可以预期后代分离的类型和频率,进行有计划种植,以提高育种效果,加速育种进程。
如水稻抗稻瘟病,F2抗性分离,一些抗病株在F3还会分离。
3.根据分离规律的启示,杂种产生的配子在基因型上是纯粹的,良种生产中要防止天然杂交而发生分离退化,去杂去劣及适当隔离繁殖。
4. 利用花粉培育纯合体。 (二)熟悉独立分配规律 1、基因互作
对独立遗传的的非等位基因在表达时,有时会因基因之间的相互作用,而使杂交后代的性状分离比偏离9:3:3:1的孟德尔比例,称为基因互作。
互补作用
两对独立遗传基因分别处于纯合显性或杂合显性状态时共同决定一种性状的发育;当只有一对基因是显性,或两对基因都是隐性时,则表现为另一种性状,F2产生9:7的比例。如香豌豆:
P 白花CCpp × 白花ccPP ↓ F1 紫花(CcPp) ↓
F2 9 紫花(C_P_):7白花(3C_pp+3ccP_+1ccpp) 以上出现的紫花性状和其野生祖先的花色相同,称返租现象。
因为显性基因在进化过程中,CCPP中显性基因突变:C→c白色(ccPP)或P→p白色(CCpp)
而这两种突变后形成的白花品种杂交后又会产生紫花性状(C_P_)。 累加作用
两种显性
基产单
例如:南瓜: 重叠作用
两对或多对独立基因对表现型能产生相同影响,F2产生15:1的比例。重叠作用也称重复作用,只要有一个显性重叠基因存在,该性状就能表现。
重叠基因:表现相同作用的基因. 例如:荠菜:
显性上位作用 上位性:两对独立遗传基因共同对一对性状发生作用,其中一对基因对另一对基因的表现有遮盖作用;
下位性:和上述情形相反,即后者被前者所遮盖。
显性上位:起遮盖作用的基因是显性基因,F2的分离比例为12:3:1。 例如:西葫芦:显性白皮基因(W)对显性黄皮基因(Y)有 上位性作用。
P 白皮WWYY × 绿皮wwyy ↓ F1 白皮WwYy ↓
F2 12白皮(9W_Y_+3W_yy):3黄皮(wwY_):1绿皮(wwyy) 隐性上位作用
在两对互作的基因中,其中一对隐性基因对另一对基因起上位性作用,F2的分离比例为9:3:4。
用真实遗传的黑色家鼠和白化家鼠杂交,F1全是黑色家鼠。F2代群体出现9/16黑色:3/16淡黄色:4/16白化。
上位作用和显性作用不同,上位性作用发生于两对不同等位基因之间,而显性作用则发生于同一对等位基因的两个成员之间。
因同时存在时生一种性状,独存在时能分
别表示相似的性状,两种基因均为隐性时又表现为另一种性状,F2产生9:6:1的比例。
抑制作用 显性抑制作用:
在两对独立基因中.其中一对显性基因,本身并不控制性状的表现,但对另一对基因的表现有抑制作用,这对基因称显性抑制基因.F2的分离比例为13:3 。
例如: 白羽毛莱杭鸡(♀)和温德鸡(♂)杂交。F1代全为白羽毛,F2群体出现13/16白羽毛和3/16有色羽毛。
基因C控制有色羽毛,I基因为抑制基因,当I存在时,C不能起作用;I_C_基因型是白羽毛。I_cc和iicc也都是白羽毛,只有I基因不存在时C基因才决定有色羽毛。F2代白羽毛和有色羽毛的比例为13:3。
显性上位作用和抑制作用不同:因为
(1).抑制基因本身不能决定性状,F2只有2种类型;
(2).显性上位基因所遮盖的其它基因(显性和隐性)本身还能决定性状,F2有3种类型。
在基因互作中:
F2可以分离出二种类型 9:7 互补 15:1 重叠 13:3 抑制
三种类型 9:6:1 积加
9:3:4 隐性上位 12:3:1 显性上位 基因间表现互补或累积 9:7互补 9:6:1 积加 15:1重叠 不同基因相互抑制 12:3:1 显性上位 9:3:4 隐性上位 13:3 抑制
以上各种情况实际上是9:3:3:1基本型的演变,由基因间互作结果而造成的。 基因互作中,只是表现型的比例有所改变,而基因型的比例仍然和独立分配是一致的,这是孟德尔遗传比例的深化和发展。
基因互作的两种情况:
(1).基因内互作:指同一位点上等位基因的相互作用,为显性或不完全显性和隐性; (2).基因间互作:指不同位点非等位基因相互作用共同控制一个性状,如上位性和下位性或抑制等。
在基因和性状的关系上,主要有以下几种情况:
1.一个基因一个性状:孟德尔的分离规律和独立分配规律。