植物低氧胁迫伤害与适应机理的研究进展

不良的通气条件导致了正常生长发育的植物生理性缺氧,低氧胁迫是高等植物主要的非生物胁迫因素之一。本文综述了低氧胁迫对植物生长、植株形态的影响,低氧胁迫对植物内部水分、养分吸收的变化,呼吸代谢途径的变化、激素代谢的变化,氧化系统的变化的影响,以及低氧胁迫过程中植物体内信号的传导、基因的表达、蛋白质的合成等,在不同层面分析了低氧胁迫对植物的伤害及植物对低氧逆境适应机理的最新研究成果。     

氮代谢参与植物逆境抵抗的作用机理研究进展

近年来,植物所受到的诸如干旱、盐、高温、低氧、重金属胁迫和营养元素缺乏等环境胁迫越来越多,严重影响了植物的生长发育及作物的质量和产量。氮素是植物生长发育所需的必需营养元素,同时也是核酸、蛋白质和叶绿素的重要组成成分,其代谢过程与植物抵抗逆境的能力息息相关。氮代谢是指植物对氮素的吸收、同化和利用的全过程,是植物体内基础代谢途径之一。氮代谢主要从氮素吸收、同化及氨基酸代谢等方面参与植物的抗逆性,并通过调节离子吸收和转运、稳定细胞形态和蛋白质结构、维持激素平衡和细胞代谢水平、减少体内活性氧(reactive oxygen species,ROS)生成以及促进叶绿素合成等生理机制来影响植物抵抗非生物胁迫的能力。因此,提高植物在逆境下的氮代谢水平是减轻外界胁迫对其损伤的一种潜在途径。该文从氮素同化的基本途径出发,分别阐述了氮代谢在干旱胁迫、盐胁迫和高温胁迫等多个方面的逆境抵抗过程中的作用机理,为氮代谢参与植物抗逆性研究提供了有利参考。     

植物褪黑素：植物应答非生物胁迫的新兴信号分子

褪黑素（melatonin, MT）与其他传统五大类激素相比,其鉴定仅有20多年的历史,是一种新兴植物激素,是有机体中具有多种生理功能的多效信号分子。在植物中,MT被称为植物褪黑素（phytomelatonin）,它不仅调节种子萌发、根系构型、气孔运动、生物节律和开花与衰老,还通过激活抗氧化系统的活力,清除活性氧（reactive oxygen species, ROS）,从而减轻胁迫造成的氧化胁迫、渗透胁迫、蛋白变性和细胞损伤,最终使植物应答生物和非生物胁迫。本文基于MT代谢及其在植物应答非生物胁迫中的最新研究进展,总结MT在植物中的合成与分解代谢,归纳逆境胁迫下MT通过直接清除ROS和/或触发信号转导途径,上调抗逆相关基因表达,继而激活渗透调节系统和抗氧化系统的活力,促进逆境蛋白和次生代谢物质的合成,稳定光合作用和碳代谢,减少ROS的积累和细胞氧化损伤,最终提高植物对高温、低温、干旱、盐渍、重金属、紫外辐射和水涝等非生物胁迫的抵抗能力。本文为理解MT的代谢、生理功能及细胞信号转导途径奠定了理论基础,并指出未来的研究方向。     

蛋白质组学在研究植物响应逆境机理上的应用

逆境条件下植物可以通过改变其基因表达和相关代谢活动来适应,探讨植物基因和蛋白表达谱的变化就成为植物逆境响应机制研究中的重要内容,蛋白质表达谱反映了植物细胞和组织的实际状态,是植物基因表达和最终代谢的关键环节。随着蛋白质分离技术、质谱鉴定技术和植物生物信息学的迅速发展,蛋白质组学在植物响应逆境方面的研究中的应用已经比较成功,加深了人们对植物响应逆境机制的认识,并为人们提供了新的线索和思维。本文主要对蛋白质组学在植物响应非生物逆境(干旱、盐胁迫、低温胁迫、高温胁迫等)和生物逆境(病虫害)的机制研究的应用上进行了综述。     

氢气调节植物生长发育和提高植物抗逆性的研究进展

氢气作为新发现的活性气体被广泛研究。在植物生长发育方面,氢气具有促进种子发芽、幼苗发育、不定根生长等作用;在植物遭受逆境胁迫过程中,氢气通过调控抗氧化酶活性、抗氧化物质的生成及其相应的转录本来应对胁迫带来的氧化损伤,提高植物对干旱、盐胁迫、重金属胁迫、除草剂、紫外照射等胁迫的抗性,同时氢气还可以调控与抗病虫害等胁迫相关基因的表达。该文对国内外有关氢气在促进植物生长发育和提高植物抗性方面的作用,以及逆境胁迫下氢气作为信号分子通过调控抗氧化防御系统提高植物抗逆性的机制进行综述,以期更好地了解和促进氢气在农业科学上的研究与应用。     

黄瓜异根嫁接植株抗逆性变化研究进展

黄瓜是世界上最为重要的一种瓜类蔬菜,生产时常受逆境胁迫的影响,限制了黄瓜的生长和产量。嫁接是目前缓解或解除植物逆境胁迫最为简单、环境友好和有效的技术,已经得到了广泛应用。该文从黄瓜异根嫁接植株的农艺学、生理生化和分子水平综述了近来一些黄瓜抗逆性对异根嫁接的响应及其机理的文献。综合研究结果显示,嫁接为砧木和接穗互惠的过程,在逆境胁迫下,黄瓜异根嫁接植株激发抗逆性增强的响应机制,使黄瓜许多农艺性状、生理生化物质和基因表达发生变化,如根枝比率增大,渗透物质、脱落酸(abscisic acid,ABA)、多胺及抗氧化物质增加,增强解毒和保护功能,稳定酶蛋白和膜结构,提高光合作用等,最终促进了异根嫁接黄瓜植株生长和产量。但是,异根嫁接黄瓜植株抗逆性提高的分子机理尤其异根嫁接后砧穗联合体表观遗传学机理研究需要加强,同时与黄瓜接穗相容的多抗性砧木的筛选也要重点开展研究。     

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。     

植物抗氧化动态平衡研究进展

植物在生长发育的过程中会产生代谢副产物活性氧,其含量在植物生长过程中起双重作用。适量的活性氧可提高植物对逆境胁迫的耐受性,但是过量的活性氧会诱发氧化猝发反应,严重影响植物的生长发育。因此,提高植物的抗氧化能力对于提高植物的抗逆能力来说显得尤为重要,该方面的研究也成为近年来逆境生物学的一大热点。植物体为了应对逆境环境造成的活性氧动态失衡,进化出了含酶和非酶组分的抗氧化系统。本文主要介绍了参与高等植物活性氧代谢的相关物质,对近年来国内外报道的代谢途径进行了综述,为提高植物的抗逆能力提供参考依据。     

硅提高植物抗旱性的生理机制研究进展

干旱作为限制作物产量和品质的主要非生物胁迫之一,对全球社会、经济和生态造成巨大损失。在全球气候变化背景下,提高植物抗旱性的重要性日益突显。硅能够提高植物的抗旱性：外源硅的施用可以影响气孔导度,改变蒸腾速率,改善植物水分状况;通过调节气孔动力学、合成光合色素,促进光化学反应,从而改善光合作用;此外硅可通过渗透调节以平衡植物对矿质元素的吸收,以及调节抗氧化防御系统,减轻植物在干旱胁迫中的氧化损伤。总结了硅对干旱胁迫下植物水分利用、光合作用、矿质元素吸收、抗氧化系统、植物激素代谢等方面的作用及相关生理机制。建议未来从复合逆境胁迫、低硅积累植物等方面进一步揭示硅提高植物抗旱性的作用机制,从而为农林生态系统合理利用硅素来提高生产效率提供科学依据和理论基础。     

植物miRNA的分子特征及其在逆境中的响应机制

逆境胁迫是影响植物生长发育、生物产量与品质形成的主要因素之一。通过诱导表达抗逆有关的编码基因与部分非编码基因是植物响应逆境的主要方式。miRNA作为一种非编码基因在植物生长、发育以及抗逆等过程中起重要的调控作用。研究表明:逆境胁迫下miRNA可以形成miRNA诱导沉默复合物(miRNA-induced silencing complex,miRISC),并与靶mRNA互补配对结合,进而引起靶mRNA的降解或者抑制其翻译,从而实现对下游抗逆相关基因表达的调控,最终引起代谢与信号转导途径的变化实现对逆境的响应。本文从植物逆境胁迫下诱导miRNA的产生、靶基因的识别以及作用机制等方面进行了综述。     

黄瓜子叶节离体培养物花分化Ca^2＋敏感期的研究（简报）

Cotyledonary nodes of cucumber cultured on calcium-free medium for 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6d respectively, were transferred to medium with 6.0 mmol/L CaCl2 for 24h, then returned to calcium-free medium. Cotyledonary nodes cultured on calcium-free or 6.0 mmol/L CaCl2 medium for all time, were taken as controls. Results showed that cotyledonary nodes were transferred to 6.0 mmol/L CaCl2 medium for 24h during 0-3d after the beginning of culture, percentage of floral bud formation at cotyledonary nodes was increased significantly. Transferring cotyledonary nodes on the 3d day after the beginning of culture was achieved best effect, percentage of floral bud formation was up to 34.3%. We deduced that the calcium sensitive period during floral differentiation of cucumber cotyleddonary node cultured in vitro may be 0-4d after the beginning of culture.     

黄瓜子叶节离体培养物花分化Ca2+敏感期的研究

植物开花是一个非常复杂的过程,对其机理的研究有着重要的实践意义和理论意义。近百年来进行了广泛的生理生化研究,提出过多种假设。自90年代初成功分离了花器官分化和发育基因以来,使这一研究领域进入了分子水平。钙不仅是植物的矿质营养元素之一,而且Ca~(2+)作为植物的第二信使,参与细胞内多种生理生化活动。许多研究结果表明,Ca~(2+)在成花诱导、花芽形成和分化过程中起重要作用,我们自建立黄瓜子叶培养物离     

黄瓜去顶苗直接成花的形态学研究

本文对黄瓜0—7天幼苗及去顶后0—8天诱导花芽分化苗与诱导营养芽分化苗的子叶节进行了系统石蜡切片观察,未发现0—7天幼苗的子叶叶腋存在潜伏芽。去顶后1—2天在子叶叶柄基部与切口之间的表皮下细胞分裂形成突起,去顶后6天诱花苗与诱芽苗的突起表现出形态差异,诱花苗突起的上端变钝,而诱芽苗突起的上端成尖锥状。去顶后8天诱花苗在子叶叶柄与切口之间形成完整的花芽。另发现有少量花芽起源于切口处细胞。对去顶后0—6天诱花苗与诱芽苗的子叶节还进行了电镜扫描观察,观察结果与石蜡切片基本一致。     

Inhibition of flowering of cucumber grafted on rooted squash stock

For the elucidation of the mechanisms of floral transition in indifferent plants, cucumber seedlings ( Cucumis sativus cv. Rennsei or cv. Shimoshirazu-jibai) were grafted onto squash seedlings ( Cucurbita maxima Duchesne X C. moschata Duchesne cv. Shintosa-ichigou) of which the meristems had been removed, and the effect on flower induction on the cucumber scion was examined. In both cultivars, the grafted cucumber bore no flowers, whereas control plants developed flowers above the second to fourth nodes. The inhibition of flower formation on the grafted cucumber scion occurred even when the root of cucumber was left with the squash root on the grafted plant, and flower formation occurred after removal of the squash stock. The inhibitory effect of the squash stock in the presence of the cucumber root was abolished by removal of the squash root. Neither the dry weight of stem plus leaf nor the chlorophyll content of the leaf, as indicators of vegetative growth, were correlated with flower formation on cucumber plants that had been grafted in the presence of cucumber roots on whole, cotyledon-free or root-free squash stock. These results indicate that flower formation in cucumber was inhibited by a factor produced by squash roots, an inhibition probably not involved in the modulation of vegetative growth. The root may control floral transition by the production of inhibitory factors in some day-neutral Cucurbitaceae plants.     

黄瓜花芽启始分化的形态解剖研究

苗龄 6d的黄瓜幼苗 ,在第一节位叶腋处花芽原基开始启动分化。花芽分化时间早、速度快、节位低、同步性好。诱导黄瓜开花的因素可能不是光和夜低温 ,其开花特性类似于自主开花植物     

氯化钠胁迫下嫁接黄瓜叶片SOD和CAT mRNA基因表达及其活性

研究了NaCl胁迫下嫁接和自根黄瓜叶片Cu/Zn-SOD、Mn-SOD和CAT mRNA的表达与其酶活性变化及其MDA含量和电解质渗漏率变化.结果表明：在NaCl胁迫条件下,嫁接黄瓜叶片Cu/Zn-SOD mRNA、Mn-SOD mRNA和CAT mRNA的相对表达量均高于自根黄瓜,SOD、Cu/Zn-SOD、Mn-SOD和CAT活性也均高于自根黄瓜,说明与自根黄瓜相比,嫁接黄瓜叶片较高的Cu/Zn-SOD mRNA、Mn-SOD mRNA和CAT mRNA相对表达量是其维持较高Cu/Zn-SOD、Mn-SOD和CAT活性的重要原因;随着NaCl胁迫时间的延长,嫁接和自根黄瓜叶片Cu/Zn-SOD- mRNA、Mn-SOD mRNA和CAT mRNA的相对表达量均呈上升趋势,但其酶活性变化并不完全一致,说明还有其他因素参与相关酶活性的调控;嫁接黄瓜叶片MDA含量和电解质渗漏率均低于自根黄瓜,说明嫁接黄瓜具有较高的活性氧清除系统,可以减少活性氧物质的危害,提高其耐盐性.     

两个不同抗性黄瓜品种和云南黑籽南瓜根系分泌物对黄瓜枯萎病发生的影响

研究了黄瓜品种津研4号（感枯萎病）、津春4号（抗枯萎病）和云南黑籽南瓜根系分泌物对津研4号黄瓜枯萎病发生的影响及其原因.结果表明:感病品种根系分泌物处理的黄瓜枯萎病发病早,接种后第15天病株率显著高于对照,至第20天时病株率与对照相近;而抗病品种根系分泌物处理的病株率一直显著小于对照.感病品种根系分泌物浇灌的植株株高、鲜质量降低,根系活力下降、电导度（伤害度）增加,而抗病品种和云南黑籽南瓜根系分泌物处理对植株影响较小.感病品种根系分泌物促进了黄瓜枯萎病菌的生长,而抗病品种和云南黑籽南瓜根系分泌物则抑制了病菌生长.     

日光温室光温因子对黄瓜叶绿体超微结构及其功能的影响

在日光温室内,研究了光温因子对黄瓜叶绿体超微结构及其功能的影响．结果表明,因季节之间光、温条件不同,日光温室黄瓜叶片显微结构和叶绿体超微结构有一定差异,1月份光照弱叶肉细胞较大,而5月份光照强叶绿体数较多．在该试验条件下,未发现叶片光合速率与叶绿体超微结构之间有直接或密切的相关性．在各生长季节其光合速率均为第4叶>初展叶>基部叶,与叶龄及各叶位的受光量有关．如果将不同叶位叶放在相同的光照下,则差异明显减少．黄瓜叶片的叶肉细胞、叶绿体和淀粉粒的大小以及叶绿体数、基粒数、基粒厚度、基粒片层数都随叶位的下降而呈增加趋势。不同品种、同品种不同生长时期的叶片显微结构和叶绿体超微结构及其功能也有一定的差异．限制日光温室冬季黄瓜光合作用的主要因素是光照弱、有效光照时数少,而在晴天温度的限制作用相对较小。阴天因光照弱而导致的室内低温则是限制黄瓜生长的关键因素．     

不同寄主植物对烟粉虱发育和繁殖的影响

研究了烟粉虱 B型 ( Bemisia tabaci Gennadius)在番茄、茄子、黄瓜和甘蓝上的发育、存活和繁殖情况。在 2 6± 1℃的条件下 ,烟粉虱从卵发育到成虫的存活率以在甘蓝上的最高 ,为 68.5 5 % ,黄瓜上的最低 ,为46.2 8% ;发育时间以在茄子上最短 ,为 1 7.5 d,黄瓜上最长 ,为 1 9.3d,差异显著 ;平均单雌产卵量以在甘蓝上最大 ,为 1 43粒 ,黄瓜上最小 ,为 98.2 5粒 ;成虫的寿命以在甘蓝上最长 ,平均为 2 5 .2 d,黄瓜上为 1 7.2 d;内禀增长率 rm以在茄子上的最大 ,为 0 .1 41 6,黄瓜上最小 ,为 0 .1 1 43。综合比较 4种不同寄主植物 ,茄子是烟粉虱种群生长发育和繁殖最适宜的寄主     

黄瓜线粒体类质粒pC1,pC4在品种间的分布及同源性研究

在黄瓜（津研四号）线粒体中存在4种线粒体类质粒（pCl,pC2,pC3,pC4),对14个黄瓜品种的线粒体类质分布情况进行了研究,发现在津春二号,津春五号,津新密刺,津绿四号和津研四吃5个品种中存在线粒体类质粒,其余9个品种无线粒体类质粒,类质粒的存在有一定随机性,不同品种中的同一种类质粒间具有同源性,pC4类质粒不仅与自身的核DNA同源,也与其他品种的核基因组有同源性,pC4同源序列在黄瓜核基因组中为多拷贝的,拷贝之间是不连续的,在丝瓜和西葫芦的核基因组中也有pC4的同源序列,因此,推测pC4可能在葫芦科分化的早期就已存在并整合于核中,某些品种缺乏类质粒是由于在进化过程中发生的类质粒的丢失。