植物应对干旱胁迫的阶段性策略

干旱是影响植物生存、生长和分布的最重要的非生物胁迫之一,全球暖干化将加剧干旱胁迫.植物对干旱胁迫的响应和适应机制一直是
学术研究的热点领域.本文综述了植物应对干旱胁迫的生长和生理响应,在已有的研究结果基础上,提出了植物应对干旱胁迫的阶段性响应策略.从干旱开始到干旱致死,植物经历了干旱开始-轻度干旱-中度干旱-严重干旱-极端干旱5个阶段,分别对应着应激响应-主动适应-被动适应3种响应方式和适应机制.不同阶段中植物抗旱机制的核心任务不同.最后提出了研究植物阶段性响应策略需要解决的关键科学问题及研究方向.     

植物响应联合胁迫机制的研究进展

自然界中, 植物通常面对多重联合胁迫。在全球气候变化日益加剧的背景下, 多重联合胁迫对植物生长发育及作物产量形成的不利影响日益显著。阐明植物响应和适应联合胁迫的生理与分子机制, 对人们理解植物对自然环境的适应机理, 及培育耐受联合胁迫的新品种有重要意义。研究表明, 植物响应联合胁迫的机制是特异的, 不能简单地从单一胁迫响应叠加来推断。植物遭受联合胁迫时, 各种生理、代谢和信号途径相互作用, 使得植物响应联合胁迫非常复杂。该文综述了植物响应联合胁迫的生理与分子机理的最新进展, 并阐述了植物响应联合胁迫的研究方法。     

植物响应联合胁迫机制的研究进展

自然界中, 植物通常面对多重联合胁迫。在全球气候变化日益加剧的背景下, 多重联合胁迫对植物生长发育及作物产量形成的不利影响日益显著。阐明植物响应和适应联合胁迫的生理与分子机制, 对人们理解植物对自然环境的适应机理, 及培育耐受联合胁迫的新品种有重要意义。研究表明, 植物响应联合胁迫的机制是特异的, 不能简单地从单一胁迫响应叠加来推断。植物遭受联合胁迫时, 各种生理、代谢和信号途径相互作用, 使得植物响应联合胁迫非常复杂。该文综述了植物响应联合胁迫的生理与分子机理的最新进展, 并阐述了植物响应联合胁迫的研究方法。     

基因芯片研究植物逆境基因表达新进展

逆境胁迫影响植物的正常生长, 导致作物减产, 甚至绝收。提高作物的抗逆性一直是作物遗传育种学家追求的目标, 大量研究也正试图揭示这一复杂的生物学机制。传统的从生理生化水平到单一基因的研究都难以揭示植物复杂的抗逆机制, 而基因芯片(Gene chip)的应用使得这一目标成为了可能, 基因芯片从整个转录水平入手, 能够揭示大量基因的表达和调控情况, 同时结合蛋白质组学和代谢组学的研究方法, 将基因定位于代谢途径的某个位置, 寻找逆境胁迫响应的关键基因, 完善植物逆境胁迫响应的分子网络, 为今后利用生物技术手段提高作物抗逆境胁迫能力提供依据。文章主要对近年来基因芯片在植物逆境胁迫基因表达研究中的进展进行了综述。     

植物生理学与生物化学国家重点实验室简介

植物生理学与生物化学国家重点实验室是在原农业部植物生理生化开放实验室的基础上,于2002年1月经科技部正式批准建设的。实验室整体建设目标是围绕我国实现资源节约型可持续农业发展中的重大科学问题和国家需求开展基础及应用基础研究工作。在基础研究方面,重点探索植物响应及适应干旱、高盐和营养亏缺等逆境胁迫的信号转导网络调控机制及分子遗传机理等重要理论科学问题;在应用基础研究方面,     

差异蛋白质组学技术在植物响应低温胁迫研究中的应用

低温是影响植物生长和地理分布最主要的非生物胁迫因子之一,研究植物响应低温胁迫的分子机制是当前植物生理与分子生态学研究领域的热点问题.利用蛋白质组学技术发现与植物低温应答相关的蛋白,为解析植物抗寒分子机制提供重要信息,对于全面揭示植物低温适应的遗传基础和抗寒机理具有重要意义.综述了近年来运用差异蛋白质组学技术和策略研究模式植物以及非模式植物响应低温胁迫的主要进展,同时指出了该研究领域目前仍存在的问题及今后的发展方向.     

科研快讯

《植物与细胞生理学》:研究阐明浒苔对环境胁迫响应分子机制近日,中国科学院海洋研究所的研究人员在浒苔生物学研究取得重要进展,阐明了浒苔对环境胁迫响应的分子机制和"绿潮"发生时漂浮浒苔的生理状,为全面认识由浒苔引发的海洋"绿潮"现象提供了重要理论基础。相关研究成果发表在在国际期刊《植物     

植物响应镉胁迫的生理生化机制研究进展

镉(Cd)是一种分布广泛且污染严重的重金属; 其毒性大, 不仅影响植物的生长发育, 而且危害人类健康。该文对植物Cd胁迫的生理生化响应方面的最新研究进展进行了总结概括。从植物光合系统、活性氧、活性氮、抗氧化防御系统、激素、钙信号、蛋白和基因等方面, 概述了植物对Cd胁迫的响应及应答机制, 探讨了植物对Cd胁迫响应机制的研究方向, 旨在为今后开展植物响应Cd胁迫的生理生化及分子机制研究提供理论依据。     

极端干旱对草甸草原优势植物非结构性碳水化合物的影响

植物光合作用产生的非结构性碳水化合物(NSCs)水平可以反映植物和生态系统对环境变化的响应程度。近年来, 草原极端干旱事件的发生频率和持续时间增加趋势明显, 对生态系统结构和功能产生深远影响。该研究以内蒙古呼伦贝尔草甸草原为研究对象, 通过连续4年减少66%生长季降水量的控制实验来模拟极端干旱事件, 分析草原6种优势物种和植物功能群NSCs各组分对极端干旱的响应规律与机制。结果显示, 由于植物生物学、光合特性以及生理生态等特性的差异, 不同物种对干旱胁迫的响应具有明显差异。这表明草地植物NSCs组分及其利用策略对干旱胁迫的响应具有物种特异性, 从而导致其生物量的不同响应。将6种植物分为禾草和非禾草两类, 发现干旱显著增加了禾草的淀粉含量, 但对其可溶性糖含量无显著影响; 相反, 干旱显著增加了非禾草功能群的可溶性糖含量, 对其淀粉含量无显著影响, 表明不同功能群采取了不同的干旱应对策略。禾草选择将光合作用固定的能量进行储存以应对干旱胁迫, 其生物量对干旱响应不敏感; 而非禾草选择将能量以可溶性糖的形式直接供植物生长利用以及抵御干旱胁迫, 其生物量对干旱响应较为敏感。这一发现可为预测在全球气候变化背景下草甸草原生态系统结构与功能对极端干旱的响应提供科学参考。     

Extreme drought effects on nonstructural carbohydrates of dominant plant species in a meadow grassland

植物光合作用产生的非结构性碳水化合物(NSCs)水平可以反映植物和生态系统对环境变化的响应程度。近年来, 草原极端干旱事件的发生频率和持续时间增加趋势明显, 对生态系统结构和功能产生深远影响。该研究以内蒙古呼伦贝尔草甸草原为研究对象, 通过连续4年减少66%生长季降水量的控制实验来模拟极端干旱事件, 分析草原6种优势物种和植物功能群NSCs各组分对极端干旱的响应规律与机制。结果显示, 由于植物生物学、光合特性以及生理生态等特性的差异, 不同物种对干旱胁迫的响应具有明显差异。这表明草地植物NSCs组分及其利用策略对干旱胁迫的响应具有物种特异性, 从而导致其生物量的不同响应。将6种植物分为禾草和非禾草两类, 发现干旱显著增加了禾草的淀粉含量, 但对其可溶性糖含量无显著影响; 相反, 干旱显著增加了非禾草功能群的可溶性糖含量, 对其淀粉含量无显著影响, 表明不同功能群采取了不同的干旱应对策略。禾草选择将光合作用固定的能量进行储存以应对干旱胁迫, 其生物量对干旱响应不敏感; 而非禾草选择将能量以可溶性糖的形式直接供植物生长利用以及抵御干旱胁迫, 其生物量对干旱响应较为敏感。这一发现可为预测在全球气候变化背景下草甸草原生态系统结构与功能对极端干旱的响应提供科学参考。     

植物响应非生物胁迫的磷酸化修饰组学研究进展

植物具有固着生活的特点,高温、低温、干旱和盐等生境中常见的非生物胁迫会严重影响植物的生长发育。蛋白质磷酸化是植物应对非生物胁迫的重要机制,主要通过蛋白质的磷酸化和去磷酸化修饰来调控植物细胞对外界胁迫的应激反应,在植物细胞快速传递胁迫信号并激活对胁迫环境的形态、生理和分子水平适应机制的过程中起重要作用。该文主要介绍了植物磷酸化蛋白质的富集、检测和鉴定技术,并对近年来国内外有关植物响应高温、低温、干旱、淹水、盐、养分亏缺和元素毒害等非生物胁迫的磷酸化修饰蛋白组学研究进展进行综述。     

表观遗传调控植物响应非生物胁迫的研究进展

植物的生长发育容易受到外界环境变化的影响。非生物胁迫发生时, 表观遗传机制对胁迫应答基因的表达调控发挥了十分重要的作用。近年来, 调控植物非生物胁迫应答的表观遗传机制研究取得了一系列重要进展, 为进一步深入解析植物响应非生物胁迫的分子机制奠定了基础。该文对DNA甲基化修饰、组蛋白修饰、染色质重塑和非编码RNA等主要表观遗传调控方式在植物响应非生物胁迫中的作用进行了简要综述。     

植物水通道蛋白的干旱应答机制研究进展

干旱胁迫是严重影响全球作物生产的非生物胁迫之一,研究植物耐旱机制已成为一个重要领域。水通道蛋白是一类特异、高效转运水及其它小分子底物的膜通道蛋白,在植物中具有丰富的亚型,参与调节植物的水分吸收和运输。近10年来,水通道蛋白在植物不同生理过程中的作用,一直受到研究人员的关注,特别是在非生物胁迫方面,而研究表明水通道蛋白在干旱胁迫下对植物的耐旱性起着至关重要的作用,能维持细胞水分稳态和调控环境胁迫快速响应。水通道蛋白在植物耐旱过程中的调控机制及功能较复杂,而关于其应答机制和不同亚型功能性研究的报道甚少。该文综述了植物水通道蛋白的分类、结构、表达调控和活性调节,分别从植物水通道蛋白响应干旱表达调控机制、水通道蛋白基因表达的时空特异性、水通道蛋白基因的表达与蛋白丰度,水通道蛋白基因的耐旱转化四个方面阐明干旱胁迫下植物水通道蛋白的表达,重点阐述其参与植物干旱胁迫应答的作用机制,并提出水通道蛋白研究的主要方向。     

植物抗旱过程中ABA生理作用的研究进展

植物在长期进化中,对干旱等胁迫从生理、生化和分子水平上产生了适应性变化,从而增加逆境存活机会,在这些响应过程中,ABA起着极其重要的作用。本文介绍了近年来研究ABA在植物抗旱中生理作用方面所取得的进展。     

闽楠叶片响应干旱胁迫的蛋白质组分析

闽楠对土壤水分要求较高,为了提高闽楠造林的成活率,该研究以正常供水为对照,测定了不同干旱胁迫时间(7d、14d)及复水后7d的叶片蛋白质组及生理生化指标变化,以探讨闽楠响应干旱胁迫的分子生理机制。结果表明:(1)不同干旱胁迫处理下闽楠叶片蛋白质双向电泳(2-DE)分析结果共发现51个差异表达蛋白;采用MALDI-TOF/TOF成功鉴定到45个蛋白点;这些鉴定出的差异蛋白与光合作用、碳水化合物和能量代谢、胁迫响应与防御、翻译后修饰、蛋白质转换与分子伴侣功能等生理代谢过程密切相关。(2)检测不同干旱处理时间闽楠叶片膜脂过氧化相关MDA含量,防御相关酶SOD、CAT、POD活性和糖代谢相关酶PFK、AGPase、PK及PDH活性,发现各指标在14d持续干旱胁迫时主要呈下降趋势,且变化均达到极显著水平(P0.01)。研究认为,持续干旱胁迫下,光合作用和植物防御系统以及能量和糖代谢的降低是闽楠不耐干旱的重要生理生化原因,研究结果为今后耐旱闽楠的分子育种提供了理论依据。     

植物在重金属胁迫下响应机制的研究进展

随着重金属污染越来越严重,植物各种生理生化指标随之发生改变,但其机理研究甚少。研究不同重金属对植物的影响以及在植物中的遗传及表观遗传机制,对于人们认识植物对重金属的耐性以及重金属污染区的植物修复都有重要意义。本文总结了各种植物应对不同重金属时生理变化、酶代谢与表观遗传机制的变化,为植物在重金属胁迫下的响应机制研究提供了新的思路。     

植物DNA甲基化变异对生物和非生物胁迫的响应机制

高等植物具有复杂的机制使其对环境的变化做出响应,这种机制是通过长期进化建立起来的.它们能够对出现的生物和非生物胁迫产生响应.在分子水平上,植物对各种胁迫的响应是受多基因表达变化调控的,包括植物激素水杨酸、脱落酸等信号途径在整合、协调植物胁迫过程中起关键作用.近年来的研究表明,在植物响应胁迫这一过程中还进行着表观遗传调控...     

植物抗旱性鉴定评价方法及抗旱机制研究进展

干旱显著影响植物各阶段的生长发育、各种生理生化代谢过程和生态环境,是植物成活与生长的重要限制因素之一,随着现代分子生物学的发展,从分子水平研究植物抵御干旱等逆境的机理已成为农业研究的一个重要任务。从植物抗旱性鉴定评价体系和抗旱机制研究两个方面对近年来植物抗旱性研究进展进行了综述,以期为今后植物抗旱分子机制的研究和改良植物抗旱性的分子遗传育种工作提供参考。     

沙冬青属植物响应非生物胁迫的蛋白质组学研究进展

沙冬青属植物具有抗寒、抗旱、抗盐碱等特性,是研究植物逆境胁迫和筛选天然抗逆基因库的理想材料。非生物胁迫是限制沙冬青属植物生长发育及地理分布的重要因素,研究沙冬青属植物响应非生物胁迫的蛋白质组学为发掘其相关抗逆蛋白质及探索抗逆机理奠定基础。通过对近年来国内外利用蛋白质组学技术研究沙冬青属植物应答逆境胁迫的相关成果进行总结归纳,综述沙冬青属植物对低温、干旱、高盐等非生物胁迫响应的蛋白质组学最新研究进展,探讨在非生物胁迫下沙冬青属植物蛋白质水平的动态变化,揭示特定的蛋白质网络以及相关逆境应答机制,并对蛋白质组学技术应用前景进行展望,以期为沙冬青属植物抗逆分子机制更深入、全面的研究提供参考依据。     

杜鹃花属植物干旱胁迫研究进展

杜鹃花为世界三大高山花卉和中国十大传统名花之一,具有极高的观赏价值和广阔的园林应用前景。但是,杜鹃花大多自然分布于高海拔山地,受遗传机制制约,性喜冷凉湿润气候,干旱是制约其迁地保育和园林应用的关键因子。杜鹃花种类繁多、分布地域较广、生态类型多样,不同物种(品种)对干旱胁迫的响应机制存在差异。该文从种子发芽、形态与解剖特征、生理与生化指标、基因表达等方面综述了杜鹃花对干旱胁迫的响应机制以及外源物质提高杜鹃花抗旱性的国内外研究进展,分析了当前该研究领域存在的不足,提出了今后工作中应加强不同生态类型及不同抗旱性杜鹃的水分利用策略和抗旱机制,以及菌根真菌提高杜鹃花抗旱性的基因调控机制与优良菌株筛选等研究,为我国杜鹃花多样性保育、抗旱性资源发掘及园林应用等提供参考依据。