含ACC脱氨酶的根际细菌提高植物抗盐性的研究进展

盐胁迫是抑制植物生长的主要非生物因素之一,高浓度的盐分不利于植物体的生长和发育,严重时会导致植物细胞及植物体死亡。已有大量实验结果显示含ACC脱氨酶的根际细菌可以缓解高盐对植物的危害。ACC脱氨酶可以降解乙烯的直接前体1-氨基环丙烷-1-羧酸(ACC),从而降低胁迫乙烯的合成量。胁迫乙烯是阻碍植物生长的主要原因。首先介绍了根际促生细菌的概念,概括了高盐对植物的毒害作用以及乙烯的生物合成和生理效应,着重阐述了含ACC脱氨酶的根际细菌的作用方式及其提高植物耐盐性的生理机制,以期为这类细菌在农业生产中的应用提供理论支撑。     

大豆E3泛素连接酶基因GmAIRP1的同源克隆及在烟草中的功能鉴定

E3泛素连接酶在植物抵御高盐及干旱等非生物胁迫过程中发挥重要作用。本研究克隆获得大豆E3泛素连接酶基因GmAIRP1,该基因cDNA全长为642 bp,编码213个氨基酸。蛋白结构域分析表明,GmAIRP1具有典型的RING-finger结构域。系统进化树分析表明,GmAIRP1与蒺藜苜蓿MtAIRP1同源性最高,亲缘关系最近。表达分析显示,GmAIRP1可被高盐、干旱和ABA诱导表达,并在胁迫1 h或3 h时表达量达到最大。抗逆表型分析表明,GmAIRP1转基因烟草在高盐和干旱胁迫21 d后,生长状态优于野生型,提高了植株对高盐和干旱胁迫的耐受性。生理指标测定结果显示,在高盐和干旱胁迫下,GmAIRP1转基因烟草的POD和CAT活性提高,整体高于对照,MDA含量始终低于对照。以上研究结果表明,Gm AIRP1能够通过激活抗氧化酶活性、提高渗透调节物质的积累来增强植物抵御高盐和干旱胁迫的能力,在植物响应高盐和干旱胁迫中发挥正调控作用。     

根际促生菌提高植物抗盐碱性的研究进展

土壤盐碱化已成为限制作物生长及产量的主要因素之一,严重制约农业的发展。提高作物的抗盐碱性,为提高我国农业持续高效发展奠定基础。从根际促生菌研究现状入手,介绍耐盐碱根际促生菌(Plant growth-promoting rhizobacteria,PGPR)的多样性。综述根际促生菌诱导植物建立抵抗或忍耐盐碱胁迫的机制,主要是通过产生植物激素、1-氨基-环丙烷-1-羧酸(ACC)脱氨酶、抗氧化防御物质、渗透调节物质、胞外多糖及挥发性化合物等生理活性物质,改变植物生理及物质代谢水平;另外,一些PGPR通过调节植物盐碱抗性相关基因及蛋白的表达,增强植物抗盐碱能力。通过对耐盐碱根际促生菌及其与植物互作进行展望,为大规模利用根际促生菌缓解盐碱土壤中植物的盐胁迫损伤、增加产量提供重要参考。     

水稻中硅的营养功能及生理机制的研究进展

尽管硅还没有被列为植物生长的必需营养元素,但它在水稻生长发育、产量与品质形成、矿质营养吸收以及逆境生理等方面都具有重要的作用。硅不仅是水稻细胞结构成分和组成物质,还参与调节水稻各种生理生化代谢过程,促进光合作用,改善冠层结构,增强抗倒伏能力,提高群体质量,促进产量、品质和肥料吸收利用效率的协同提高。硅通过物理途径或生理生化途径增强水稻对重金属、盐渍、干旱、紫外线、高温等非生物胁迫以及病虫生物胁迫的抵抗力。还展望了水稻中硅研究的未来发展。     

水稻Rop基因OsRac5表达特性

Rop在植物生长、发育、免疫及环境信号应答等多种生物学过程中具有重要作用。已有研究显示水稻Rop基因OsRac5可能与育性控制有关,但是该基因的表达特性,以及非生物胁迫和植物生长物质对其表达的影响尚不清楚。本文采用qRT-PCR技术检测了OsRac5在水稻生长发育过程中、非生物胁迫以及植物生长物质处理条件下的表达特性,结果显示OsRac5在水稻生长发育过程中在多种组织广泛表达,尤其在根和雌雄蕊形成期的幼穗中高表达;干旱、高盐和低温等非生物胁迫均能诱导OsRac5表达;ABA、GAs、6-BA等植物生长物质能上调OsRac5基因表达,提示该基因与水稻幼穗发育、抗逆性及细胞生长等过程相关。     

拟南芥ANAC055基因突变体对高盐和渗透胁迫的响应

高盐和渗透等非生物胁迫是影响农作物产量和品质的重要因素,非生物胁迫发生时,植物通过体内各类转录因子启动胁迫应答反应,进而降低非生物胁迫对植物的损伤。本研究筛选出植物特异性转录因子ANAC055编码基因的纯合T-DNA插入突变体SALK_152738,测序分析发现T-DNA插在ANAC055基因的3'UTR区域。实时荧光定量PCR结果表明叶中ANAC055基因表达量最高;与野生型相比,突变体叶、茎和花中ANAC055基因表达量分别下降了40%、50%和70%。高盐胁迫后,野生型和突变体叶中ANAC055基因表达量分别比对照上升了320%和55.4%;而渗透胁迫时,该基因叶中的表达量分别比对照下降了47.7%和56.3%;电子表达谱分析发现该基因根中的表达可受高盐和渗透等多种非生物胁迫的诱导表达。高盐和渗透胁迫时野生型和突变体幼根的生长均受到明显抑制,但高盐胁迫对突变体根生长的抑制作用比对野生型根生长的抑制作用更大。上述分析表明拟南芥ANAC055基因可受高盐和渗透等非生物胁迫的诱导表达,并且其在拟南芥幼根的生长发育过程中具有一定的作用,本研究有助于进一步明确其在非生物胁迫过程中的作用。     

植物根际促生菌作用机制研究进展

植物在生长过程中可能会遭受许多生物和非生物因素胁迫,从而降低生物产量. 人们已知一些植物在不同因素的刺激诱导下,能系统化建立抵抗或忍受不利因素的机制,植物根际促生菌（PGPR）就是其中一类能定殖于根系并促进植物生长的细菌.本文对PGPR促生机制进行归纳和总结,系统阐述了诱导体系抗性和诱导体系产生忍耐力两大促生机制.PGPR的作用机制的多样性暗示着其可能在更多的农业生态系统中得到应用.     

干旱生境中接种根际促生细菌对核桃根际土壤生物学特征的影响

研究了干旱生境下接种假单胞菌YT3、枯草芽孢杆菌DZ1、蜡样芽孢杆菌L90和纺锤芽孢杆菌L13等4株植物根际促生细菌(PGPR)对核桃根际土壤生物学特征的影响.结果表明:干旱对核桃根际土壤养分有效性影响不显著,但高活性有机碳含量降低18.4%,pH由7.34显著提高到7.79.干旱生境下接种L90后,土壤高活性有机碳含量提高14.5%,pH降低至7.41.干旱导致根际土壤微生物总量、微生物生物量碳、氮和根系分泌物含量分别下降36.0%、20.7%、33.5%和30.7%,接种L90后仅分别降低14.1%、10.3%、12.1%和12.7%.核桃根际土壤微生物的末端限制性片段长度多态性分析图谱显示,干旱胁迫导致一些优势细菌群落消失,而接种PGPR对核桃根际土壤细菌群落结构有较大影响.干旱胁迫下核桃根际土壤微生物群落的Margalef指数和Shannon指数显著降低,Simpson指数显著增加;接种L90后,Margalef指数和Shannon指数分别由0.42和0.52增至0.99和0.98,Simpson指数由0.60降至0.39.与接种L90处理相比,干旱生境下接种YT3、DZ1和L13处理核桃根际土壤生物学特征差异不显著,表明L90可有效抑制干旱引起的核桃根际土壤生物学特征的改变.     

谷胱甘肽转移酶在植物抵抗非生物胁迫方面的角色

非生物胁迫因子如高盐、干旱、低温、重金属污染等严重影响植物的生长和繁殖。植物进化出一系列包括各种酶类物质的系统抵抗逆境所带来的氧化伤害。谷胱甘肽转移酶(glutathione S-transferase,GST,EC 2.5.1.18)是由多种功能的蛋白质组成的超家族,在植物遭受高盐、干旱、低温胁迫时,GSTs可清除活性氧,保护植物细胞膜结构和蛋白质活性。对谷胱甘肽转移酶在植物抵御非生物胁迫中的作用进行综述,为今后利用基因工程育种提供理论依据。     

干旱下接种根际促生细菌对苹果实生苗光合和生理生态特性的影响

本试验研究了接种根际促生细菌(PGPR)对干旱条件下植物光合和生理生态特性的影响,以期为PGPR在植物抗旱中的应用提供理论依据.采用盆栽试验,以苹果实生幼苗为供试植物,以经过筛选得到的既具有1-氨基环丙烷-1-羧酸(ACC)脱氨酶活性又具有较强溶磷能力的根际促生菌YX₂为供试菌株,设置正常水分(CK)、轻度干旱(LD)、中度干旱(MD)和重度干旱(SD),其相应含水量分别为田间持水量的70%～80%、55%～65%、40%～50%、25%～35%,研究不同程度干旱胁迫条件下接种YX₂对苹果实生幼苗光合和生理生态特性的影响.结果表明: 与未接种处理相比,干旱环境下接种YX₂提高了苹果幼苗叶片的相对含水量、叶绿素含量、抗氧化酶活性、叶绿素荧光值、气孔导度和光合性能,降低了相对电导率、渗透调节物质和丙二醛的积累,缓解了干旱胁迫对净光合速率的抑制,增强了抗氧化系统的防御能力,减少了细胞膜过氧化伤害,提高了植株抗旱性能.     

硅和干旱胁迫对水稻叶片光合特性和矿质养分吸收的影响

硅被认为是植物生长的有益元素,它能增强植物对非生物逆境和生物逆境胁迫的抗性。以抗旱性不同的一对水稻近等基因系w-14-和w-20为实验材料,采用盆栽实验,研究了干旱胁迫下硅处理对水稻生长性状、光合生理特性和矿质养分吸收的影响。结果表明,在正常水分条件下硅处理对水稻的生长及生理特性没有明显影响。干旱胁迫显著降低水稻植株的生长,叶绿素含量、叶绿素荧光参数Fv/Fm及Fv/F0值显著降低,光合作用受到明显抑制。加硅能提高干旱胁迫条件下水稻植株的生物量、水分利用效率、叶片叶绿素含量、净光合速率和蒸腾速率,而气孔导度和细胞间隙CO2浓度则下降。无论干旱与否,施硅后水稻的叶片硅含量均显著上升。两个水稻品系叶片的无机离子含量在干旱胁迫条件下均呈显著增加的趋势,而硅处理后材料w-14的叶片K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Fe3+含量分别降低16.38%,24.50%,19.70%,21.52%,18.58%,w-20则分别降低11.64%,12.11%,16.06%,11.11%和19.15%,并使之回复到与对照更接近的水平。研究结果表明了硅提高水稻植株的抗旱性与光合作用的改善和矿质养分的调节有关。     

脯氨酸在植物生长和非生物胁迫耐受中的作用

脯氨酸是生物界分布最广的渗透保护物质之一,干旱、高盐、高温及重金属等非生物胁迫条件都会导致植物体内脯氨酸含量的增加,其作用是防止渗透胁迫对植物造成的伤害、清除自由基,还可以作为氮、碳以及NADPH的重要来源。近年来,在转化脯氨酸代谢相关基因提高植物胁迫抗性方面也取得了很大进展。本文概要介绍了脯氨酸在植物生长和耐受非生物胁迫中的作用、与植物脯氨酸累积有关的信号转导、胁迫条件下脯氨酸的吸收和器官间的运输途径,以及通过转基因技术过量表达脯氨酸提高植物胁迫耐性的代谢工程的进展。     

受非生物胁迫和稻瘟病胁迫双重诱导的OsWRKY转录因子基因表达特征分析

OsWRKY 转录因子在水稻非生物胁迫和抗病反应中具有相当重要的调节作用。为阐明其调节作用提供依据,研究了疑似功能广泛的 OsWRKY 转录因子表达谱,采用五个 OsWRKY 转录因子基因,即 Os-WRKY7、OsWRKY11、OsWRKY30、OsWRKY70和 OsWRKY89,利用 real-time PCR 研究各种非生物胁迫和稻瘟菌胁迫诱导表达特征,以及各种激素对 OsWRKY 表达量的影响。所采用的五个基因均受到稻瘟菌胁迫的诱导,而且各种非生物胁迫也能不同程度地诱导其表达。在各个激素处理下,有些被诱导或被抑制,也有未受影响。五个 OsWRKY 基因均有可能参与稻瘟病胁迫响应。其中 OsWRKY7和 OsWRKY70可能是在JA 和 SA 相互拮抗调控下参与,OsWRKY89可能是通过非本研究涉及的其他激素途径参与。在非生物胁迫方面,OsWRKY7可能通过 ABA 途径参与干旱、高盐和极端温度胁迫;OsWRKY11有可能参与高盐胁迫;OsWRKY30有可能参与高盐和高温胁迫;OsWRKY70可能参与高盐、干旱和极端温度胁迫;OsWRKY89可能参与高温胁迫,但并不是通过本研究所涉及的四种激素途径。     

影响引人微生物根部定殖的因素

从外界引入的各类有益微生物如生防菌(BCA)和根际促生菌或增产菌(PGPR,YIB)到种子表面随其生根发芽而蔓延或直接到根表沿根分布定殖．外来微生物在根际定殖的过程为与根尖接触,沿根分布,最后在根际建立自己的种群．定殖的位点以PGPR为例,是表皮细胞间隙,或侧根、根毛基部．外来微生物在根际定殖动态变化的原因,由于根际生物的和非生物的因素引起的．生物因子除去外来微生物本身的生理特性,还有根际土著微生物与外来微生物的相互作用,更重要的是植物基因型对微生物定殖的影响．非生物因子包括土壤环境、土壤结构和含水量,土壤温度和土壤pH值均能影响外来微生物在根部的定殖．     

非生物胁迫下作物磷素利用研究进展

磷对作物生长发育和抗逆性有重要作用。非生物胁迫常严重影响作物对磷的吸收、利用和转运,使作物生长代谢减缓,产量降低。在作物磷肥过量施用和抗逆品种选择的综合背景下,本文对干旱、盐碱和低温这三种非生物胁迫下作物磷素养分特征及生理响应机制进行了分析,并对磷素养分效率进行了总结评价。非生物胁迫不仅直接损伤作物根系,还降低了土壤中无机磷素的可移动性和有效性,导致作物生理性缺磷。施磷可有效减轻非生物胁迫对作物的伤害,促进作物对水分和养分的吸收,并在一定程度上提高作物抗逆性。此外,不同作物种类或同一作物不同基因型对胁迫条件及磷素养分的响应存在显著差异,只有抗逆和磷高效相结合才是提高非生物胁迫下作物磷素利用的最优途径。本文对未来非生物胁迫下作物磷素利用的研究方向提出了以下展望和建议:土壤根际磷素有效性的影响因素及改善途径、最适磷肥施用量的确定、抗逆及磷高效利用作物基因资源的发掘与鉴定。     

植物bHLH转录因子参与非生物胁迫信号通路研究进展

干旱、高盐以及低温作为主要的非生物胁迫在全球范围内影响了许多粮食作物的生长和产量。植物对非生物胁迫的适应性应答主要是通过复杂的信号通路改变大量下游基因表达来实现。b HLH作为植物体内第二大类转录因子,能与E-box顺式作用元件特异性结合,调控胁迫-应答相关基因的表达。侧重对植物中b HLH转录因子参与非生物胁迫信号通路的最新研究进展进行综述,以期进一步了解植物b HLH转录因子在逆境胁迫方面发挥作用的分子机理,为基因工程调控植物应答胁迫的能力提出理论依据。     

植物根际促生菌促生特性研究进展

根际微生物组是决定农作物健康状况的关键因素之一,也是调节农作物与生物和非生物环境相互作用的重要因素。植物根际促生菌(plant growth-promoting rhizobacteria, PGPR)为农作物宿主提供了多种有益作用,通过化学交流以复杂的方式与农作物、土壤相互作用,进而促进农作物生长。本文综述了PGPR对农作物的促生机制、PGPR与农作物的互作及其在农业实践中的应用,并展望了PGPR在农业实践中应用的发展趋势,以期为今后PGPR的应用和研究提供新的思路和理论支撑。     

水稻非生物胁迫响应基因OsMIP1的表达与进化分析

MID1编码R-R型的MYB转录因子,对不同的非生物胁迫均有响应,特别是在水稻(Oryza sativa)生殖期会受到干旱胁迫的诱导,进而在一定程度上可以保持花粉的育性并稳定水稻产量。为进一步研究水稻MID1对非生物胁迫的响应网络,利用酵母双杂交系统筛选出与其互作的蛋白因子OsMIP1,并利用双分子荧光互补系统在本氏烟草(Nicotiana benthamiana)细胞中得到验证。结果表明,OsMIP1编码1个预测含有ENTH/ANTH/VHS结构域的跨膜转运蛋白。OsMIP1在根、茎、叶、小穗和胚乳中均有表达。干旱胁迫下,OsMIP1在叶片和生殖器官中表达,特别是在减数分裂后的小花中表达显著上调。这些结果暗示,OsMIP1在花器官抵抗干旱胁迫中起一定的作用。在水稻营养生长阶段,OsMIP1表达还受到包括Na Cl和甘露醇在内的其它非生物胁迫的影响,暗示其可能在其它非生物胁迫调节中也具有一定的作用。植物中关于编码ENTH/ANTH/VHS结构域蛋白的研究很少。通过对MIP1亚家族进化关系进行分析,结果表明,在被子植物中,MIP1可分为6大类,这6大类分别来自被子植物祖先中原本就存在的6个拷贝,在被子植物的进化过程中又经历了多次基因重复和拷贝丢失等事件。MIP1家族成员广泛分布于被子植物中并可能具有抗胁迫等功能。     

水杨酸对非生物胁迫下植物抗氧化能力的影响

水杨酸(SA)在植物体内具有重要生理作用,除了参与抵抗生物胁迫信号转导外,还参与植物响应非生物胁迫。外源SA在植物应对盐碱、重金属、高低温和干旱等胁迫过程中发挥关键作用。综述了SA调控的抗氧化系统对植物响应非生物胁迫的影响,重点讨论了SA对抗氧化酶和非酶物质的诱导作用。     

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。