植物叶片衰老过程中基因的表达与调控

从衰老相关基因的分离、克隆、表达、调控及叶片衰老延缓几个方面,介绍叶片衰老过程中基因表达调控的研究进展。     

叶片衰老的特性及分子调控(综述)

就叶片衰老研究在生理、生化及分子水平上的最新进展,以及有希望应用于农业的、操纵叶片衰老的转基因手段作一简要综述。     

水稻叶片衰老相关基因的研究进展

水稻叶片的衰老是制约杂交稻产量提高的主要因素之一,有数据表明水稻籽粒灌浆所需营养物质的60%～80%来自叶片的光合作用,实践证明叶片每推迟1天衰老,产量可提高产1%左右.因此,对叶片衰老的形态、生理生化及其相关分子机理等进行研究具有重要的现实意义.近年来水稻叶片衰老的相关研究表明,叶片的衰老是一个受众多因素影响的复杂过程,在这个过程中叶片发生了巨大的形态与生理生化变化,而这些变化均离不开基因的调控作用.大量实验结果表明:在衰老过程中,叶片细胞有选择地启动或增强某些基因(叶片衰老相关基因)的表达,而关闭或减弱另一些基因(衰老下调基因)的表达,由此来调控叶片衰老的进程.目前研究者已在研究衰老突变体等相关的材料中发现了许多与水稻叶片衰老有关的基因.本文重点概述了近年来水稻叶片衰老相关基因的研究状况,并对未来研究方向等问题做了思考与探讨,以期能为开展进一步的研究工作提供参考.     

植物激素在叶片衰老中的作用机制研究进展

叶片衰老是叶片逐渐丧失光合作用并进入细胞死亡的一个复杂的叶片发育过程,与农作物的产量和品质密切相关。植物生长发育信号和外界环境因素通过多种激素信号途径调节叶片衰老的起始和进程。本文简要综述了八种常见激素在叶片衰老中的研究进展,并总结了这些激素在叶片衰老调控中的作用方式和机制。     

水稻叶片衰老过程中氨肽酶活性的变化

水稻叶片中存在着氨肽酶,其最适反应pH和最适反应温度分别为8.2℃和40℃,酶促反应的产物量在最初30min内与时间呈直线相关。 水稻叶片衰老过程中叶绿素和蛋白质含量下降,而氨肽酶比活上升;用植物激素延缓或促进叶片衰老蛋白质降解的同时也抑制或促进了氨肽酶比活的上升,说明氨肽酶在水稻叶片衰老蛋白质降解过程中起一定的作用。根据水稻叶片衰老过程中大分子化合物和叶片外部形态的变化,可将叶片衰老过程划分为缓衰期、急衰期和竭衰期。     

植物叶片在衰老期间膜结构变化研究进展

引起生物体的器官或某一部分最终走向死亡的变化即为衰老(senescence),所有高等植物在其生活史上的任何阶段,或在任何结构水平上,衰老均可发生。衰老作为植物生长发育中的重要事件,受到研究者们的极大关注。1908年minot首先对植物的衰老进行了研究,对植物器官衰老研究最多的是叶片和子叶,一般地,子叶的衰老与叶片的衰老没有本质的差异。     

光质对设施葡萄叶片衰老与内源激素含量的影响

以设施延迟栽培条件下叶片衰老速度不同的意大利和无核白鸡心2个葡萄品种为试材,分别进行补充红光和蓝光处理,研究不同光质对叶片衰老过程中叶绿素含量、净光合速率和内源激素含量的影响.结果表明: 与未补光对照相比,红光能够显著提高叶片的叶绿素含量和净光合速率,降低了内源赤霉素(GA₃)含量,但明显减缓了脱落酸(ABA)含量的增加和玉米素核苷(ZR)总含量的减少,从而显著提高了(GA₃+ZR)/ABA值,延缓叶片衰老.叶片衰老前期,蓝光处理叶片叶绿素含量、净光合速率和(GA₃+ZR)/ABA值均低于对照,加速了植株的衰老进程;但在叶片衰老后期,蓝光处理叶绿素含量、净光合速率和(GA₃+ZR)/ABA值逐渐高于对照,在一定程度上延缓了叶片衰老.植物内源激素生长素(IAA)则表现出叶片衰老前期促进叶片生长发育、叶片衰老后期加速衰老的双重作用.意大利叶片衰老速度较无核白鸡心慢.在本试验条件下,红光处理效果最好,有效延缓了叶片衰老进程,延长了叶片的生理功能期.     

植物Whirly蛋白调控叶片衰老的研究进展

植物衰老是植物细胞生长发育的最后一个阶段,其启动的早晚对植物生物量和品质的形成有很大影响。叶片衰老是植物衰老的主要形式,受到内外环境因素的诱导,并被多种转录因子介导的信号传导途径所调控。对叶片衰老调控机制的研究一直是植物衰老研究中的重点。Whirly蛋白作为一类广泛存于植物中的特异转录因子小家族,能与单链DNA分子结合,双定位于细胞器(线粒体或叶绿体)与细胞核中,在植物细胞核和细胞器中发挥多种功能,参与对植物叶片衰老的调控。本文概述了植物Whirly蛋白的结构和定位,重点阐述了Whirly蛋白的功能与细胞衰老关系及其对叶片衰老调节机理的研究进展等,并对未来的研究方向进行了展望。     

4PU—30对水稻叶片衰老与内源激素的调控

４ＰＵ－３０能显著地延缓水稻叶片衰老。根据叶片衰老过程中内源激素含量的变化,可明确减缓水稻叶片衰老期间内源ＡＢＡ含量的增加和内源ＺＲＳ,ＧＡＳ和ＩＡＡ含量的减少,使叶片中保持有较低水平的ＡＢＡ与较高水平的ＺＲｓ,ＧＡｓ和ＩＡＡ,是４ＰＵ－３０延缓水稻叶片衰老的主要调控机理。     

苗期玉米叶片碳氮平衡与干旱诱导的叶片衰老之关系

为了探究干旱诱导的碳氮平衡破坏与干旱诱导的叶片衰老之间的关系,该实验以8个在干旱胁迫下叶片衰老进程有明显差异的玉米品种为实验材料,采用PEG模拟干旱处理,通过测定光合速率、叶绿素含量和叶绿素荧光参数等叶片衰老指标以及非结构性碳水化合物(可溶性糖、淀粉)和全氮含量等变化,分析玉米中干旱诱导的叶片衰老与叶片中碳氮平衡(碳氮比)之间的关系。结果显示:(1)干旱胁迫下,8个玉米品种叶片净光合速率受到严重抑制,Fv/Fm大幅下降,叶绿素含量显著降低,说明干旱诱导了玉米叶片的衰老;(2)干旱诱导玉米叶片衰老的同时,8个玉米品种的叶片中可溶性糖含量显著升高,淀粉含量小幅上升,全氮含量大幅降低,碳氮比显著升高,碳氮平衡遭到了破坏;(3)8个玉米品种叶片的叶绿素含量与非结构性碳水化合物含量以及碳氮比呈极显著负相关关系,与全氮含量呈极显著正相关关系。因此,碳氮代谢与干旱诱导的叶片衰老紧密联系,碳氮平衡可能参与了干旱诱导的叶片衰老调控。     

植物叶片衰老的分子机制

文章就叶片衰老过程中基因表达调控机制的研究进展作了介绍     

高等植物叶片的衰老

蛋白质丧失是叶片衰老的一个早期表现,降解的蛋白主要是可溶性蛋白中部分Ⅰ蛋白,随衰老加深,叶绿素含量、光合速率下降,保护酶活性降低。叶片这些衰老的表现是体内活性氧、自由基代谢失调累积的结果。     

Ca^2＋对植物叶片衰老的双向调节作用

衰老是指最终导致有机体或器官死亡的变化过程,植物叶片的衰老伴随着叶绿体的破坏,光合能力的下降以及蛋白质降解等过程的发生,功能叶片的衰老对作物产量产生严重的影响［１］,１９５７年Ｓａｃｈｅｒ首先提出了膜的脂质过氧化在细胞衰老中的重要作用,Ｐ．Ｓ．Ｄｈｉ...     

4PU-30对水稻叶片衰老与内源激素的调控

4PU－30能显著地延缓水稻叶片衰老。根据叶片衰老过程中内源激素含量的变化,可明确减缓水稻叶片衰老期间内源ABA含量的增加和内源ZRs、GAs和IAA含量的减少,使叶片中保持有较低水平的ABA与较高水平的ZRs、GAs和IAA,是4PU－30延缓水稻叶片衰老的主要调控机理。     

外源Ca^2＋对离体菠菜叶片衰老的影响

以叶绿素、蛋白质含量为衰老指标,研究了Ca~(2+)在离体菠菜叶片衰老过程的效应。同时,采用同位素示踪技术研究了光照对离体菠菜叶片吸收,累积Ca~(2+)的影响;实验结果表明,0—10mmol/L Ca~(2+)能使菠菜叶片维持较高含量的叶绿素及各种蛋白质组分。在光、暗条件下,叶片均能吸收外源Ca~(2+),而光照能促进叶片对Ca~(2+)的吸收,暗处理3天的叶片,尚能在分离的叶绿体组分中发现~(45)Ca~(2+),占叶片总放射强度的0.5%。     

植物叶片衰老与氧化胁迫

叶片衰老是叶片生长发育进程中的最后阶段,与活性氧伤害有着密切的关系。介绍了植物叶片衰老过程中活性氧产生及清除系统的变化,讨论了对水分胁迫与氧化胁迫的交叉抗性,并对下一步的研究作出了展望     

高温逆境下植物叶片衰老机理研究进展

叶片衰老是植物叶片发育的最后阶段,其作为一个主动的生理过程,对植物体内的营养循环再利用以及种子形成具有重要的生理意义。在植物的生长过程中,多种环境因素会影响叶片衰老进程。高温是影响叶片衰老最重要的环境因素之一。随着温室效应的加剧,研究高温胁迫下叶片衰老的调节机制对于通过调控叶片衰老进程,从而增加植物产量具有重要意义。本文对高温胁迫下叶绿体及类囊体膜的损伤、光合电子传递活力的改变、活性氧累积、光合作用相关蛋白质降解及细胞自噬方面的研究进展进行了综述。     

砂仁不同叶位叶片的光合作用和氧化胁迫

衰老时砂仁叶片Pmax降低,这与叶片Gs、Chi含量和可溶性蛋白质含量的降低有关.随着叶片的衰老,NPQ、AQY、F/Fm、φPsIl和qp均降低,热耗散减少,光抑制加剧,衰老后期出现光破坏.但这些参数下降的幅度均小于Pmax下降幅度.光暗反应失衡,活性氧生成增加.衰老初期(老化)叶片MDA含量没有升高,衰老中后期叶片MDA含量显著升高,表明老化叶片能有效地耗散或清除活性氧,衰老叶片则不能,尽管其sOD、APX和POD等抗氧化酶活力显著升高.上述结果表明砂仁叶片老化与氧化胁迫关系不大,衰老与氧化胁迫密切相关.     

晚播小麦叶片衰老代谢和粒重变化的比较研究

对７个小麦品种在晚播条件下的叶片衰老生理特性和粒重变化进行了比较研究。根据小麦叶片的衰老特征相差差异,将７个小麦品种区分为３个类型;后健型、早衰型和中间型。在小麦旗叶的衰老过程中,后健型小麦品种旗叶叶绿素和类胡萝卜素含量显著高于早衰型,脂质过氧化产物ＭＤＡ含量显著低于早衰型,小麦粒重降幅依次为早衰型〉中间型〉后健型,并讨论了活性氧代谢在小麦叶片衰老过程中可能作用。     

植物叶片衰老与氧化胁迫

叶片衰老是叶片生长发育进程中的最后阶段,与活性氧伤害有着密切的关系。介绍了植物叶片衰老过程中活性氧产生及清除系统的变化,讨论了对水分胁迫与氧化胁迫的交叉抗性,并对下一步的研究作出了展望。