植物抗渗透胁迫基因工程研究进展

植物抗渗透胁迫基因工程研究进展刘岩１彭学贤２谢友菊１戴景瑞１（中国农业大学植物科技学院北京１０００９４）（中国科学院微生物研究所植物生物技术开放实验室北京１０００８０）２土壤盐渍化是影响农业生产和生态环境的一个重要因素。据统计,全世界的盐土约占陆地面积的三分之一（Ｅｐｓｔｅｉｎｅｔ．１９８３）。我国大约有一亿亩盐碱地,且有逐年增加的趋势。另外,每年由于干旱将使全球粮食产量降低１０－２０％。工...     

盐性条件下植物内生真菌多样性及其生态学功能研究

<正>据统计,盐化土壤在地球上所占比例超过7%,我国盐渍土面积约9 900万hm2,土壤盐渍化对农业生产的影响已成为一个全球性的问题。盐生植物是盐渍化土壤中的天然植物类群,可显著降低土壤盐分,改善盐碱土壤肥力及土壤微生物种群结构。内生真菌生活在植物体内,可促进其宿主生长,增强宿主的抗干旱和抗病虫害能力。长期生活于盐渍化土壤中的盐生植物具有耐盐碱、耐旱等特性,其体内也因积累大量的Na+和Cl-成为一个高盐的微环境。有研究表明,内生真菌在盐胁迫条件下能促进盐生植物的生     

内生真菌提高植物抵御盐胁迫的研究进展

土壤盐渍化日趋严重,盐害已成为植物生产中严重的生境胁迫。因此,土壤盐渍化问题的研究成为近年来的热点。盐胁迫主要造成植物对土壤水分和养分吸收障碍。研究发现,植物内生真菌能在盐胁迫下促进植物对土壤养分和水分的吸收,缓解盐胁迫带来的伤害,从而提高植物生物量,维持植物生长和群体结构。本文从提高植物抵御盐胁迫的内生真菌的发掘、内生真菌对植物抵御盐胁迫的影响以及内生真菌的研究前景和目前存在的相关问题进行探讨和综述,期望能为发现和利用协助植物抵御盐害的微生物资源提供参考和依据。     

水稻耐盐机理研究的重要进展--耐盐数量性状基因SKC1的研究

土壤的盐渍化是限制农作物生长,造成作物减产最严重的非生物胁迫之一。据统计,世界上的盐碱地面积超过十亿公顷,其中,我国的盐碱土地面积达到了一亿公顷。而在我国的现有耕地中,至少有八百万公顷的土地由于不当的灌溉和施肥,导致土壤中盐分积累,不同程度地影响了作物的产量。通过遗传改良提高作物的抗逆性是解决这一农业问题的最有效途径之一。因此,需要从基因的角度认识自然界中作物耐盐的机制,这将有助于通过分子育种方法提高农作物抵御盐胁迫的能力,对未来农业的发展有着重要的意义。     

植物对盐分空间不均匀分布的形态和生理响应研究进展

盐胁迫是干旱、半干旱地区以及灌溉土地主要的非生物胁迫,是影响农业生产的主要不利环境因子之一。随集约化灌溉农业的发展、水资源的缺乏、气候干旱带来的蒸发量的增加,土壤及地下水盐渍化程度不断增加。自然界中,土壤盐分在时空上呈不均匀分布。关于植物对均匀盐胁迫的响应研究报到较多,然而植物对不均匀盐胁迫的响应研究报道较少。分析了国内外植物适应不均匀盐胁迫的研究案例,从植物地上部分生长、地下部分生长、水分调节、光合作用以及离子调控等方面阐述植物适应盐分不均匀分布的生理机制,并提出展望。     

植物盐胁迫应答转录因子的研究进展

盐胁迫会导致植物受到初级的渗透胁迫和离子毒害以及次级的氧化胁迫和营养胁迫,严重制约了农业生产.植物盐胁迫应答转录因子能够通过调节下游靶基因的表达减轻盐胁迫对植物造成的伤害.文中基于土壤盐渍化及其对植物的危害、转录因子在植物盐胁迫信号转导网络中的中枢调节作用,综述了盐胁迫应答转录因子参与的盐胁迫信号转导途径、通过形成同源...     

施加外源物质对盐胁迫下水稻生长发育的影响

水稻是重要的粮食作物之一,属于不耐盐的甜土植物,土壤盐渍化是影响其产量和生长发育的主要因素。消除或缓解盐胁迫是当务之急,目前主要应用传统育种、转基因技术及外源物质缓解盐胁迫。拟从外源物质对盐胁迫下水稻的影响作一综述,旨在为水稻生产及抗性育种提供理论依据和实践方法。     

外源ATP对NaCl胁迫下菜豆叶片叶绿素荧光特性的调节

盐胁迫是影响植物生长的主要逆境因子之一,外源ATP被发现可作为信号分子参与植物对逆境胁迫生理反应的调节。为了探明外源ATP在植物盐胁迫响应中的作用,以增强植物对土壤盐渍化的耐性,更好地应用于土壤盐渍化修复。该研究以菜豆( Phaseolus vulgaris)为材料,通过叶绿素荧光技术探讨了外源ATP 对菜豆叶片在NaCl胁迫下叶绿素荧光特性的变化规律。结果表明：在NaCl胁迫下,叶片光系统Ⅱ( PSⅡ)潜在最大光化学量子效率( Fv/Fm)、光适应下最大光化学效率( Fv′/Fm′)、PSⅡ光适应下实际光化学效率[ Y (Ⅱ)]、光化学荧光猝灭( qP)、电子传递速率( ETR)与对照组相比均有显著性下降,而非光化学猝灭( NPQ)和( qN)较对照组有显著性增加,这表明NaCl胁迫导致菜豆叶片光系统Ⅱ光化学效率的下降和光能耗散的增加。而外源ATP(eATP)的处理能有效缓解NaCl胁迫所造成的Fv/Fm、Fv′/Fm′、Y(Ⅱ)、qP、ETR下降和NPQ、qN的上升。该研究结果表明在NaCl胁迫下外源ATP可以有效地提高菜豆幼苗光系统Ⅱ( PSⅡ)的光化学反应效率。     

外源甜菜碱对干旱／盐胁迫下的小麦幼苗生长和光合功能的改善

本文用甜菜碱溶液浸种,研究了外源甜碱对干旱／盐胁迫下的小麦幼苗的生长状况和叶片光合转能的影响,结果表明,外源甜菜碱能使干旱／盐胁迫下的小麦幼苗地上部和根部的干重和含水量增加,使叶片叶绿素a荧光诱导动力学参数Fv/Vo,Fv/Fm和qP增高,qN降低,说明外源甜菜碱有利于植物对光能的捕获和转换,明显促进植物生长,降低干旱／盐胁迫对植物的抑制作用。     

马铃薯耐盐性的研究进展

土壤盐渍化已是影响全球农业生产和土地资源可持续利用的主要问题之一。近些年马铃薯的种植面积不断扩大,比重逐年上升,而马铃薯却是一种对盐中度敏感的作物,盐渍化对其造成严重的危害,因此研究马铃薯的耐盐性势在必行。本文对国内外马铃薯耐盐性筛选、生长发育、生理生化特性、耐盐途径、转基因耐盐马铃薯的研究及其二倍体马铃薯种质资源的利用和展望进行了综述。     

植物同源多倍体耐盐性研究进展

多倍化是高等植物进化最重要的动力之一,多倍体植物由于基因组组成以及基因表达方面的变化,通常会表现出不同的生理现象,多倍体的抗性优于其同源二倍体祖先。土壤盐碱化和次生盐渍化是影响农作物生产的重要因素,严重制约着我国农业的可持续发展。同源多倍体植物耐盐能力较强,是作物遗传改良的重要种质资源,了解其耐盐机理对培育耐盐品种具有重要意义。本文从与盐胁迫相关的耐盐性进化、生理生化水平、细胞结构和分子层面等多角度总结了植物同源多倍体盐胁迫研究进展,并以作者所在研究团队培育出的多倍体西瓜为例讨论了多倍体抗逆性研究存在的问题及未来的发展方向,以期为多倍体抗逆优势机理研究提供参考。     

植物盐胁迫应答蛋白质组学分析

土壤盐渍化是限制植物生长和分布的关键因素之一,揭示植物盐胁迫应答的分子机理是借助分子生物学手段提高植物耐盐性的基础.近年来,人们利用高通量蛋白质组学技术分析了拟南芥、水稻等19种植物的盐胁迫应答蛋白质表达图谱.从植物类群(盐生植物和甜土植物)、组织器官(根、地上部分/茎、胚根和胚轴、叶片、花序和配子体)、细胞(悬浮培养细胞、愈伤组织细胞和单细胞生物)和亚细胞结构(叶绿体、质膜和质外体)几方面整合分析了植物盐胁迫应答蛋白质组表达模式特征,主要特征包括:(1)盐生植物通过全面调节细胞骨架重塑、离子转运和区隔化、渗透平衡、活性氧(ROS)清除、信号转导、光合作用和能量代谢等信号与代谢网络体系,获得相对较高的抗/耐盐能力;(2)植物地上部分(叶片、茎、配子体)或光合组织细胞(悬浮培养细胞、愈伤组织细胞和单细胞盐藻)通过调节参与光合作用、碳和能量代谢、ROS清除过程蛋白质的表达模式应对盐胁迫环境;(3)植物地下部分(根、胚根)通过调控信号转导和离子转运相关蛋白质感知/传递盐胁迫信号并维持离子平衡;(4)花序中参与渗透调节、转录调控、蛋白质加工和ROS清除的蛋白质在盐胁迫条件下变化显著;(5)叶绿体通过调控参与光合作用、蛋白质加工和周转,以及氧化还原系统平衡等过程应对盐胁迫;(6)质外体中参与细胞壁代谢、胁迫防御和信号转导过程的蛋白质受盐胁迫影响明显;(7)细胞膜中参与维持膜结构稳定、物质/离子运输和信号转导过程的蛋白质对植物盐胁迫应答具有重要作用.这些分析为深入研究植物耐盐的分子机制提供了重要信息.     

植物盐胁迫应答蛋白质组学研究的技术策略

土壤盐渍化是限制植物生长和分布的关键因素之一.揭示植物响应盐胁迫的分子机理是借助分子生物学手段提高植物耐盐性的基础,也是当前植物生理与分子生态学研究的热点问题.高通量的蛋白质组学技术体系包括双向电泳技术、蓝色自然胶电泳技术、双向荧光差异凝胶电泳技术、液相色谱技术,以及各种生物质谱技术,已经被广泛应用于植物应答盐胁迫研究,为解析植物耐盐分子机制提供了重要信息.本文综述了应用于植物盐胁迫响应蛋白质组学研究的技术策略.     

盐胁迫下植物细胞离子稳态重建机制

土壤盐渍化是困扰世界粮食产量的一大难题。在盐胁迫环境中,植物获得耐盐能力的一个重要策略是建立新的离子稳态(ionic homeostasis)。盐胁迫下植物细胞离子稳态依赖于膜转运蛋白(泵、载体和离子通道)。利用蛋白质的生化功能分析和突变体功能互补等方法,目前已克隆和鉴定了许多参与离子稳态重建的膜转运蛋白。综述了盐胁迫下植物细胞离子稳态重建的最新研究进展。     

外源甜菜碱对盐胁迫下枸杞光合功能的改善

研究了外源甜菜碱对盐胁迫下枸杞扦插苗叶片光合功能的影响。结果表明,外源甜菜碱能使盐胁迫下的枸杞叶片叶绿素荧光动力学参数Fo、Fm、Fv、Fv／Fm、Fm／Fo和Fv／Fo增高,使光合色素叶绿素a(Chla)、叶绿素b(Chlb)和类胡萝卜素(Car)含量明显增加,叶绿素a与b的比值(Chla／Chlb)升高,类胡萝卜素与叶绿素的比值(Car／Chl)降低,说明外源甜菜碱有利于植物对光能的捕获、吸收、传递和转换,提高叶片的光合活性,降低盐胁迫对植物的抑制作用。     

盐胁迫下盐桦生理响应的变化分析

对组织培养获得的盐桦（Belula halophila）苗在盐胁迫下的生理指标和解剖结构进行了分析,结果显示,随着盐浓度的增加,植物叶片相对含水量逐渐降低;脯氨酸（Pro）含量逐渐增加;叶片丙二醛（MDA）含量和过氧化氢酶（CAT）活性大小存在相关性,在50～200mmol／L盐胁迫下,植物的CAT活性是递增的,200mmol／LNaCl处理时达到最高,同时叶片MDA含量在50～200mmol／L盐处理时变化不明显;CAT活性在300mmol／LNaCl处理时突然降低,此时叶片MDA含量大;植物叶片和根的离子含量测定表明,在盐胁迫下K^＋／Na^＋比值逐渐降低,叶片中K^＋含量始终高于Na^＋含量;石蜡切片和扫描电镜发现盐桦茎、叶中有晶体状物质存在,通过X-ray分析表明这种晶体含有C,O,Ca元素,相关的细胞成分化学实验进一步确定其结晶体的成分。     

耐盐基因及转基因烟草研究进展

盐胁迫是影响植物生存的非生物胁迫之一,且日趋严重.通过改变基因性状可以有效地提高植物耐盐性.烟草作为模式植物之一,本身还具有重要的经济价值.对基因工程在烟草抗盐研究方面的应用进行了综述,并对以后的发展趋势进行了展望,旨在为烟草抗盐性研究及盐渍化土地资源的开发利用提供参考.     

鄱阳湖沙山优势植物种叶片氮磷特征

对鄱阳湖沙山14种优势植物的叶片氮、磷含量进行研究,以探讨沙山植物的生理生态适应机制,为鄱阳湖沙化土地的植被恢复提供科学依据。结果表明:鄱阳湖沙山14种优势植物叶片氮含量变化范围为3.10～16.5mg·g^-1,平均值10.21mg·g^-1;叶片磷含量变化范围为0.70～2.10mg·g^-1,平均值1.24mg·g^-1。其中,叶片氮含量仅相当于中国及全球不同植物叶片氮平均含量的一半,叶片磷含量则分别是中国及全球不同植物叶片磷平均含量的85%、70%。鄱阳湖沙山植物较低的叶片氮、磷含量主要受低土壤养分含量控制。蔓荆子作为沙山普遍分布的物种,其叶片氮、磷含量受沙山土壤养分含量低的影响,总体保持较低水平,同时表现出随沙化程度的增加而增加的趋势,这是一种对于水分胁迫的生理适应,以提高水分利用效率。鄱阳湖沙山植物叶片N:P平均比值为9.0,表明沙山植物生长更多地受氮的限制。     

玉米耐盐分子机制研究进展

玉米是我国总产量最大的农作物,它对盐胁迫耐受性较差.玉米主产区日益加剧的土壤盐渍化已成为导致玉米产量和品质下降的主要环境胁迫之一.因此,研究玉米的耐盐机制,改良玉米的耐盐性对保障我国乃至世界玉米生产的可持续发展有重要意义.土壤中盐浓度过高会导致玉米根系外围土壤溶液的水势降低,引起渗透胁迫,而盐离子(Na+、Cl-等)的...     

丛枝菌根真菌提高盐胁迫植物抗氧化机制的研究进展

土地盐渍化是在自然环境和人为活动的双重作用下形成的全球性的重要生态问题,其会对植物造成渗透失衡、离子胁迫、氧化损伤等危害,导致植物生长缓慢、生物量减少甚至是绝产。丛枝菌根真菌(AMF)是一种普遍存在于土壤中的有益微生物,能够与大多数植物根系形成共生关系,其共生关系在多种逆境生态系统中均具有重要生态意义。AMF-植物共生体具有高效抗氧化系统,能够提高植物在盐胁迫下的抗氧化反应进而增强耐盐性。本文从氧化损伤、渗透调节、抗氧化机制和生物活性分子等角度,系统地阐述了丛枝菌根真菌提高植物抗氧化机制的研究进展,并提出了研究展望,以期为利用菌根生物技术提高植物耐盐性提供理论参考。