植物有性生殖对温度胁迫反应的研究进展

开花植物的有性生殖阶段对温度胁迫高度敏感,高温热害和低温冷害都会对这一过程造成严重影响。本文全面总结了温度胁迫对作物有性生殖的影响,明确花粉发育过程是有性生殖过程中对温度胁迫最敏感的时期;转录组和蛋白质组的研究结果表明,蛋白激酶、热激转录因子、热休克蛋白等可能参与花粉发育期对热胁迫的信号转导。理解植物在有性生殖发育阶段如何适应温度胁迫的机理,为遗传育种实践中筛选对温度耐受的作物品种提供指导,也为基因工程选育对温度耐受的品种提供可能。     

植物对低温的光合响应

低温是影响植物生长和发育的主要环境因子之一.低温下,植物的许多生理生化过程受到影响,而其中光合作用是对低温最敏感的过程.光合作用是地球上最重要的生理生化过程,所以研究光合作用在低温下的响应机制具有重要意义.本文系统地总结了当前国内外最新研究进展,综述了低温下植物的光合响应,主要内容包括影响低温下光合响应的因素、低温下光合响应的关键问题--能量平衡的调节,以及植物的低温光合响应信号通路,并展望了低温光合响应研究的新方向.     

植物感知和传递低温信号的分子机制

低温胁迫是影响植物生长、发育及作物产量的重要环境胁迫之一。植物通过感知低温信号并快速启动低温应答，以降低低温胁迫对其损伤。近年来，低温潜在感受器和低温调控网络逐渐被解析。植物可以在多个层面感知低温信号，但具体机制依然不清楚。当植物感知低温信号后，一些低温诱导的次级信号分子（如钙离子和活性氧）被植物解码并传递，以激活下游低温应答基因表达。同时，蛋白翻译后修饰可调控蛋白活性和稳定性，在植物早期低温信号传递中起关键作用。本文重点阐述植物感知和传递低温早期信号的分子机制，并讨论和展望低温胁迫领域面临的挑战及研究方向。     

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.     

干旱、盐分和温度胁迫诱导的植物代谢改变

植物经常面临不利的生长条件,如干旱、盐分、寒冷、冰冻和高温。这些胁迫会延误生长和发育,降低生产率,在极端情况下甚至导致植物死亡。植物对胁迫的响应是动态的并涉及不同调控水平间的复杂交互应答,包括生理和形态学适应的基因表达和新陈代谢的调节。总结响应干旱、极端温度和盐分胁迫的代谢变化信息。     

转录因子参与植物低温胁迫响应调控机理的研究进展

低温胁迫对植物的地理分布和生长发育有着重要影响。当植物受到低温胁迫时,转录因子通过结合基因启动子上的顺式作用元件激活低温响应基因的表达,从而调控植物体内的信号转导通路来提高植物的耐低温性。着重主要介绍了AP2/ERF、NAC、WRKY、MYB、bZIP、ZFPs等转录因子家族参与植物低温胁迫响应的最新研究进展,并提出了一个转录因子通过与其他因子和启动子元件互作的方式参与低温胁迫响应的基因表达调控网络。     

植物对金属纳米材料胁迫响应的蛋白质组学研究进展

土壤已逐渐成为金属纳米材料在环境中的主要沉积库,植物作为生态系统中的重要组成部分,在纳米材料的归趋中起着十分重要的作用。研究表明,金属纳米材料会通过改变植物蛋白质的表达影响植物的生长发育。本文阐述了多种典型金属纳米材料胁迫引起的植物蛋白质组差异表达,总结了金属纳米材料胁迫下纳米材料理化性质、植物特征和胁迫条件等因素对植物蛋白质组响应的影响,综述了植物蛋白质组对金属纳米材料胁迫的响应机制,主要涉及能量合成与代谢响应、氨基酸合成与信息传导响应、氧化应激和胁迫防御响应,并对今后的研究方向进行了展望。     

生长素与植物逆境胁迫关系的研究进展

生长素(IAA)是一种重要的植物激素,与植物的逆境胁迫反应关系密切。综述近年来国内外对生长素与植物逆境胁迫关系研究的一些最新进展,重点分析生长素和生长素响应基因及其相关转录因子在植物响应盐害、干旱、低温等胁迫中的反应。     

一氧化氮在植物生长发育和抗逆过程中的作用研究进展

NO不仅在植物的抗病过程中发挥重要作用,同时也参与植物生长、发育和对干旱、高盐、高温、低温等非生物胁迫的响应等过程。该文对近年来国内外有关NO在植物生长、发育、非生物胁迫抗性过程中的作用及其与植物激素之间的互作关系等方面的研究进展进行综述,为相关研究提供信息和资料。     

乙烯信号转导与植物非生物胁迫反应调控研究进展

乙烯是一种重要的植物激素,在植物生长发育过程中发挥着重要作用。研究发现,植物体内的乙烯受到各种外界胁迫的诱导,乙烯信号转导途径参与了植物对各种非生物胁迫的响应。总结了近年来乙烯在抗逆中作用的相关报道,并结合实验室的研究结果,对乙烯在植物应对干旱、水淹、盐以及低温胁迫中的作用进行了阐述,并提出了一些在研究乙烯信号转导与抗逆中需要注意的问题,以期为进一步理解乙烯和抗逆的关系提供一些参考。     

利用控制实验研究植物物候对气候变化的响应综述

物候是植物在长期适应环境过程中形成的生长发育节点。长时间地面物候观测数据表明,近50年全球乔木、灌木、草本植物的春季物候期受温度升高、降水与辐射变化等影响,以每10年2 d到10 d的速率提前。但因植物物候响应气候因子的机制仍不清楚,导致对未来气候变化情景下的植物物候变化预测存在较大的不确定性。在此背景下,控制实验成为探究气候因子对植物物候影响机制的重要手段。综述了物候控制实验中不同气候因子（温度、水分、光照等）的控制方法。总结了目前为止控制实验在植物物候对气候因子响应方面得到的重要结论,发现植物春季物候期（展叶、开花等）主要受冷激、驱动温度与光周期的影响,秋季物候期（叶变色和落叶）主要受低温、短日照与水分胁迫的影响。提出未来物候控制实验应重点解决木本植物在秋季进入休眠的时间点确定、低温和短日照对木本植物秋季物候的交互作用量化、草本植物春秋季物候的影响因子识别等科学问题。     

提高植物抗寒性的机理研究进展

低温胁迫是世界范围内影响植物产量和品质的主要非生物胁迫.植物抗寒生理生态研究是比较活跃和发展很快的领域.文章综述了提高植物抗寒性机理的研究进展.大量科学研究和生产实践表明,气象因素与植物自身因素是影响植物抗寒性的关键因素,前者主要是温度、光周期和水分,后者主要是植物的遗传学基础、生长时期、发育水平以及低温胁迫下细胞的抗氧化能力.保证植物抗寒基因充分表达对提高植物抗寒性有重要意义.植物抗寒性的遗传机制与调控主要通过5条路径实现:丰富多样的植物低温诱导蛋白,低温转录因子DREB/CBF可同时调控多个植物低温诱导基因的表达,DREB/CBF与辅助因子相互作用调控下游基因表达,Ca2+、ABA及蛋白质磷酸化上游调控低温诱导基因表达,以及不饱和脂肪酸酶基因的表达.基因工程改良植物抗寒性已获重要进展,但距产业化尚有许多开创性的工作要做,目前主要通过导入抗寒调控基因和抗寒功能基因而实现,后者主要是导入抗渗透胁迫相关基因、抗冻蛋白基因、脂肪酸去饱和代谢关键酶基因、SOD等抗氧化系统的基因以及与植物激素调节有关的基因.农林技术对提高植物抗寒性有重大实用价值,其中的不少技术蕴涵着深刻的科学机理,重点评述了抗寒育种、抗砧嫁接、抗寒锻炼、水肥耦合及化学诱导五大技术提高植物抗寒性的作用机理.展望了提高植物抗寒性的研究.     

红光和远红光在调控植物生长发育及应答非生物胁迫中的作用

光作为重要的环境因子之一,不仅为植物光合作用提供能量,而且作为信号影响植物对外界环境的响应。该文综述了红光和远红光对植物生长发育和非生物胁迫响应的调控作用,重点阐述了光敏色素及下游光信号转录因子整合激素等内源信号调控植物种子萌发、下胚轴伸长、芽发育及开花的分子机制,以及红光和远红光在植物响应盐、干旱及温度胁迫中的作用机制。在挖掘植物感知和响应光环境机理的基础上,利用LED光谱技术对作物进行精确补光,有望提高作物产量、品质和抗逆性,同时推进实现“双碳”目标,减少能源消耗和环境污染。     

植物应答非生物胁迫的蛋白质组学研究进展

逆境对植物的生长发育产生不利影响,植物在长期适应环境中演化出了相应的机制。蛋白质是基因表达的最终产物,是细胞生命活动的基础,在逆境条件下,许多与逆境相关的蛋白质表达量发生变化。蛋白质组学技术的发展为鉴定和研究逆境响应相关蛋白提供了手段,为阐述逆境应答分子机理提供了重要的依据。本综述根据近年来采用蛋白质组学研究植物应答非生物胁迫(干旱,高盐和低温)的结果,总结并讨论了不同逆境下蛋白表达的组织特异性特点,旨在为理解植物的逆境胁迫响应机制提供更多信息。     

作物花粉高温应答机制研究进展

随着全球气候变暖加剧, 农作物面临更加严峻的高温威胁。高温胁迫影响作物生长发育各个阶段, 其中花粉发育过程对高温胁迫最为敏感, 因此花粉高温应答机制成为当前植物学研究热点。研究表明, 花粉可以通过质膜上的钙离子通道、内质网中的未折叠蛋白反应、活性氧积累以及H2A.Z等机制感知高温胁迫, 并通过调控热激蛋白表达、糖代谢、激素水平及活性氧清除能力适应高温胁迫。该文从高温对花粉发育的影响、花粉高温胁迫应答机制以及花粉高温胁迫研究的实验设计等方面进行综述, 旨在为相关研究提供借鉴。     

抗逆相关AP2/EREBP转录因子研究进展

干旱、低温、土地盐碱化等非生物胁迫是影响植物生长发育以及作物产量的重要因素。近年来大量研究表明,多种转录因子参与调控植物对各种生物及非生物胁迫的应答与防御反应,与此同时人们对其作用机理的探索也日渐深入。AP2/ERF转录因子家族是植物所特有的一类转录因子,在拟南芥中该家族至少有146个成员;而在水稻中该基因家族多达181个,是已知水稻转录因子基因中最大的家族。这些编码含有一个保守APETALA(AP2)结构域的蛋白质可能在植物多个发育过程及应答外界环境信号过程中发挥重要功能。综述了AP2/EREBP类转录因子的结构特征及其功能特性,并重点讨论了它们在植物抗逆中的调控作用及其在植物抗逆性分子遗传改良上的意义。     

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。     

植物长链非编码RNA功能研究进展

长链非编码RNA(long non-coding RNA,lnc RNA)是新近发现的基因表达调控因子,其广泛参与植物生长发育过程的调节,并可对环境胁迫作出响应。就lncRNA的产生与分类方法、植物中已报道的lncRNA及其对植物不同器官发育过程的影响、lncRNA与小RNA的关系、有关lncRNA的研究方法及目前研究中面临的问题进行了介绍。     

滨海湿地植物种群Allee效应驱动机制研究进展

Allee效应是指生物个体适应度与种群规模或密度之间呈正向关联的现象,因与植物种群动态和种群灭绝密切相关而受到生态学家的普遍重视。阐释多重胁迫下滨海湿地植物种群响应机制,从保护生物多样性和维持生态系统稳定性层面发展系统性生态修复措施成为相关研究关注的重点。本研究分别从遗传过程、花粉扩散过程和生物互作关系不同层面,总结分析了植物种群Allee效应驱动机制的研究进展。一方面,植物因遗传过程中近交衰退、遗传变异丧失、有害突变累积等遗传结构改变造成繁殖失败而引发Allee效应;另一方面,植物花粉扩散过程和动植物互作关系影响下的花粉限制也通过影响植物种群繁殖力成为驱动Allee效应的关键因素。滨海湿地水盐梯度变异及格局破碎化影响下,植物种群遭受Allee效应的风险需引起关注,维持滨海湿地植物种群适宜分布格局和生物连通过程成为缓解Allee效应的重要手段。结合生理学与化学生态学研究手段和长时间尺度动态监测技术,有助于进一步阐释环境及生物等多重胁迫下Allee效应的非线性驱动机制。     

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。