脱落酸作用的分子机理研究进展

缺水植物开始萎蔫后几分钟,植物体内激素脱落酸的浓度骤增至原来浓度的10倍。从而帮助植物抵御干旱和病害。它是怎样在分子水平上发生作用的机     

植物生长物质与植物抗旱性的关系(综述)

脱落酸、乙烯、多胺和细胞分裂素等是与植物抗旱性关系较为密切的几种植物激素。文章就植物在遭受干旱胁迫时其体内激素变化及喷施植物生长调节剂对植物抗旱性的影响进行概述,为生化调控植物抗旱性提供参考。     

植物感应干旱信号的机制

干旱导致渗透胁迫，是造成作物减产的主要自然灾害。自达尔文时代，科学家开始探索植物感知和应答干旱胁迫的机制。现已阐明胁迫激素脱落酸信号途径，并逐步获得植物感知干旱和渗透胁迫的一些线索。本文总结了近年来干旱和渗透信号在植物中感知和传导的研究进展，对干旱胁迫可能的输入信号以及植物潜在的感知方式进行阐述，并提出了干旱胁迫信号研究中尚需解决的核心科学问题，期望为解析植物干旱信号感知和作物抗逆遗传改良提供线索。     

AMF增强枳抗旱性作用机制的初步研究

丛枝菌根真菌(AMF)能增强寄主植物的抗旱性,但相关机制仍不清楚。本研究分析了正常水分和干旱处理对比下AM真菌Diversispora versiformis对盆栽枳(Poncirus trifoliata)生长、光合作用和叶片激素含量的影响。结果表明,6周的干旱处理强烈抑制D.versiformis对枳根系的侵染。干旱处理下,AM真菌接种处理均显著提高了叶、茎和根系生物量,显著增强了叶片光合速率、蒸腾速率和气孔导度,同时显著降低了叶片温度(P0.05)。AM真菌接种也增加了干旱条件下枳叶片内源脱落酸、吲哚乙酸、赤霉素、油菜素内酯、茉莉酸甲酯、玉米素核苷和一氧化氮含量。推测AM真菌通过改变植物内源激素平衡状况,进而诱导相关激素信号传导进程,从而参与菌根的形成、植物生长进程,并增强植物抗旱性。     

脱落酸信号转导途径在植物应对非生物胁迫响应中的作用

脱落酸(abscisic acid, ABA)是植物用来抵抗外界威胁的一种重要激素,它通过影响其信号通路中下游调控因子的转录和转录后修饰,控制植物对生物和非生物环境胁迫作出响应,从而增强植物的抗性。其核心反应首先是脱落酸受体接受脱落酸分子信号后,变构抑制蛋白磷酸酶2C(protein phosphatase 2C, PP2C)的活性,从而减轻或消除PP2C对蔗糖非发酵相关蛋白激酶2(sucrose non-fermented related protein kinase 2, SnRK2)的抑制,增强SnRK2激酶对底物蛋白的磷酸化来调节植物脱落酸的总体反应。其次,当感知到外界威胁时植物通过激活编码脱落酸生物合成酶基因的表达,促进脱落酸的生物合成和积累,从而激活脱落酸信号通路中下游胚胎发育晚期丰富蛋白(late embryogenesis abundant proteins, LEA)的表达,增多的LEA蛋白可以保护细胞膜的稳定性从而增进植物的抗逆性。另外,脱落酸在触发保卫细胞气孔关闭方面也起关键作用,脱落酸可以调节细胞离子通量,介导气孔闭合,减少水分流失。     

高浓度CO_2下植物内源激素响应机制研究进展

随着工业化的不断发展,特别是化石燃料的使用迅速增加,大气CO_2浓度随之不断上升。CO_2浓度的不断升高会很大程度的影响植物生长发育,而植物体内各种激素之间的相互协调是调节植物生长发育的重要途径。因此,研究大气CO_2浓度升高后植物内源激素含量的变化及内在响应机制将有重大的意义及发展前景。现阶段,对于高CO_2浓度下植物根系形态、生长发育等研究的比较广泛,但与植物内源激素相结合的研究还甚少。回顾了其他学者的研究成果,研究发现大气CO_2浓度升高能够加速净同化率,改善净光合,同时积累生长促进激素,减少生长抑制激素,从而调节同化物的分配,促进植物生长。并综述了植物的内源激素,包括生长素(IAA)、赤霉素(GA_3)、脱落酸(ABA)、细胞分裂素(CK)和乙烯(ET)对CO_2浓度升高的响应,分析了CO_2对于相关激素合成和信号转导途径中基因表达的影响,包括不同植物内源激素含量变化及其内在响应机制的研究进展,并展望本领域中有待深入的研究方向。     

脱落酸的生物合成和信号调控进展

脱落酸是植物体内多功能激素之一,是调节植物响应非生物胁迫的重要信号分子。近年来关于脱落酸在生物合成、代谢和信号转导等方面的研究已取得突破性进展。现就脱落酸在上述相关方面的研究进行综述。     

生物钟对植物非生物胁迫应答调控的进展

生物钟是一种控制植物节律性生长发育的内源性系统,可以辅助植物预知周围光照、温度和湿度环境的变化,以其核心振荡器为主要调控元件,通过细胞内关键基因的表达水平、蛋白互作从而形成信号转导通路和反馈调节回路,指导植物作出相应的表型调整,对提高植物在逆境条件下的生存适应能力具有重要的作用。本研究综述了植物在寒冷、干旱、高盐的极端环境下,生物钟关键基因CCA1/LHY、PRRs和GI等参与胁迫应答的调控方式,以及在调控过程中生物钟对脱落酸、乙烯、细胞分裂素和茉莉酸合成及代谢的影响。以植物的基因功能和激素调节为切入点,为运用现代分子生物技术手段提高植物非生物抗逆性的研究提供理论依据。     

塔里木河下游干旱胁迫下的胡杨生理特点分析

本运用塔里木河下游地下水位变化资料和塔里木河下游主要植物胡杨脯氨酸和脱落酸(ABA)的分析实验数据,结合野外调查,对地下水位变化与胡杨体内脯氨酸和脱落酸积累的关系进行了分析。研究表明,在塔里木河下游,塔里木河下游胡杨体内的脯氨酸和脱落酸含量与地下水位变化密切相关．以胡杨为主的天然植物受干旱胁迫程度愈大,退化愈严重,而反映在胡杨体内脯氨酸和脱落酸含量上．则随着地下水位的下降、水分胁迫程度的增加呈现出明显增加态势。在不同地下水位埋深条件下,胡杨体内脯氨酸和脱落酸累积过程的变化和差异表达了胡杨受干旱的程度;塔里木河下游胡杨的生长发育已受到严重的十旱胁迫。     

脱落酸在植物抗虫性中的作用研究进展

脱落酸是植物的五大类激素之一,增强植物对非生物胁迫的抗逆性,在植物抵抗病菌、病毒及害虫等生物胁迫中也起到重要作用。脱落酸在植物应对病原物侵染过程中所起着复杂的作用,可以利于植物抗病或促进植物感病;与抗病原物相似的是,昆虫为害植物时,脱落酸诱导植物抗虫或感虫。植物体内的多种激素信号间是交互作用的,它们既可以互作促进,又可以相互拮抗抵消,脱落酸与其它植物激素如茉莉酸、乙烯、水杨酸等也存在互作。其中,脱落酸与茉莉酸协同抗虫的研究较多,是否有拮抗抗虫未见报道,但它们在参与植物对线虫防御中起拮抗作用;有少量研究发现脱落酸与乙烯间有拮抗抗虫作用;脱落酸与水杨酸间有拮抗作用,但互作抗虫的研究较少。该篇综述对了解植物激素互作和抗虫机制具有重要意义。     

The decoupling between gas exchange and water potential of Cinnamomum camphora seedlings during drought recovery and its relation to ABA accumulation in leaves

气候变化将改变降雨格局,从而导致极端干旱事件增多。然而,树木如何协调生理和生化响应来应对干旱-恢复的机制仍不清楚。本 研究探讨了干旱-恢复过程中树木生理与生化特征的耦联关系。我们首先将香樟(Cinnamomum camphora)盆栽幼苗种植在水分充足的条件下,然后通过停止浇水以达到干旱处理的目的。当幼苗胁迫至轻度干旱(气孔关闭)和中度干旱(ψxylem = −1.5 MPa)时,分别对其进行复水处理。在干旱及复水4天过程中,我们测定了香樟叶片水势、气体交换、脱落酸以及非结构性碳水化合物的变化规律。我们发现干旱强度在很大程度上决定了香樟的生理与生化响应,并影响其干旱后恢复。轻度干旱导致气孔关闭,并引起叶片脱落酸累积和水势下降,而中度干旱可进一步引起叶片脯氨酸累积和非结构性碳水化合物的变化。干旱强度的增加会导致气体交换恢复滞后,但对水势的恢复无显著影响。另外,干旱与复水过程中水势与气体交换之间的关系存在较大差异: 即干旱过程中水势与气体交换存在很强的耦联关系,而这种耦联关系在复水过程中并不存在,其主要原因是由于叶片脱落酸累积,从而延缓了气孔导度的恢复。综上,本研究结果表明,脱落酸可能是导致香樟旱后气孔导度恢复滞后的主要影响因素。此外,干旱强度对树木生理和生化的恢复具有显著影响。     

干旱胁迫下氮素营养与根信号在气孔运动调控中的协同作用

干旱胁迫下根系与地上部分之间的信息传递可使植物叶片及时感知土壤水势变化,从而使植物在没有真正受到干旱伤害时即可做出主动、快速的抗旱应答反应,而在这一过程中,脱落酸（abscisic acid,ABA）和pH起着关键的作用。本研究表明。干旱胁迫下鸭趾草（Commelina communis L．）、番茄（Lycopersicon esculentum Mill．）和向日葵（Helianthus annuus L．）木质部汁液中pH的变化很不相同,且该pH变化和木质部汁液中硝态氮离子浓度的变化没有直接的关系;然而,饲喂实验表明,无论对于何种植物,蒸腾流中硝态氮离子浓度的增加都可有效地增加气孔对ABA的敏感度;分根实验进一步表明,土壤中硝态氮营养的增加可明显提高气孔对根信号的敏感度。以上结果说明,氮素营养可以和根信号相互作用共同操纵气孔运动。     

干旱胁迫下氮素营养与根信号在气孔运动调控中的协同作用

干旱胁迫下根系与地上部分之间的信息传递可使植物叶片及时感知土壤水势变化, 从而使植物在没有真正受到干旱伤害时即可做出主动、快速的抗旱应答反应, 而在这一过程中, 脱落酸(abscisic acid, ABA)和pH起着关键的作用。本研究表明, 干旱胁迫下鸭趾草(Commelina communis L.)、番茄(Lycopersicon esculentum Mill.)和向日葵(Helianthus annuus L.)木质部汁液中pH的变化很不相同, 且该pH变化和木质部汁液中硝态氮离子浓度的变化没有直接的关系; 然而, 饲喂实验表明, 无论对于何种植物, 蒸腾流中硝态氮离子浓度的增加都可有效地增加气孔对ABA的敏感度; 分根实验进一步表明, 土壤中硝态氮营养的增加可明显提高气孔对根信号的敏感度。以上结果说明, 氮素营养可以和根信号相互作用共同操纵气孔运动。     

不同干旱水平下蚯蚓对番茄抗旱能力的影响

土壤无脊椎动物可能会通过促进土壤持水能力和增加土壤肥力而缓解植物的干旱胁迫。本研究采用蚯蚓和干旱水平的双因子完全交互设计, 模拟了干旱胁迫条件下蚯蚓对土壤性质及番茄抗旱性的影响。结果表明, 在高干旱胁迫时, 蚯蚓通过增加番茄茎叶抗氧化能力提高了植物抗旱性, 上调番茄茎叶脱落酸和茉莉酸生物合成过程的基因表达(NCED、NSY、OPR、AOS和LOX), 促进脱落酸和茉莉酸含量分别增加43.2%和33.6%, 过氧化氢酶、过氧化物酶和超氧化物歧化酶含量分别增加12.9%、8.4%和47.3%。在低干旱胁迫时, 蚯蚓上调茉莉酸合成通路基因表达, 但降低了脱落酸含量, 对转录因子ABF4、MYC2基因表达和植物抗氧化能力无明显影响。干旱导致的土壤水分和养分条件变化影响着蚯蚓介导的植物抗旱性响应。本研究证明了土壤动物对植物抗旱的重要作用, 如蚯蚓对植物激素合成、信号传导和抗氧化能力的影响。了解土壤动物影响植物抗旱的内在机制, 有助于深挖和利用土壤动物的多样化生态功能。     

Shade and microbes enhance drought stress tolerance in plants by inducing phytohormones at molecular levels: a review

荫蔽和微生物可在分子水平上调控植物激素以增强植物的耐旱性 植物在其生命周期内会受到一系列不利环境的影响。其中,干旱胁迫是限制农业生产力的重要因素之一。为了在逆境的环境中得以生存,植物进化出了识别环境胁迫严重性的机制。植物可通过多种方式调节激素活性,以减轻干旱带来的不良影响。受荫蔽和微生物调控,植株的抗旱性提高,产量损失减少。脱落酸、生长素和乙烯等植物激素,可调控多种代谢途径,在荫蔽和微生物介导的植株抗旱性增强过程中起着重要作用。如我们的调控模型所示,CLAVATA3/EMBRYOSURROUNDING REGION-RELATED 25多肽因其可影响ABA合成而在此过程中具有重要作用。     

NO在植物生长发育和环境胁迫响应中的作用

一氧化氮(NO)是具有生物活性和信号转导作用的气体活性分子,它不仅对植物的许多生命活动如种子萌发、生长和衰老等具有直接的生理调节功能,而且作为防御反应中的关键信使,参与了植物对外界环境胁迫的响应,如干旱胁迫、热胁迫、盐胁迫、UV-B辐射、臭氧胁迫、重金属胁迫、机械损伤以及植物抗病反应。NO与各种激素如乙烯、脱落酸、水杨酸、生长素和细胞分裂素等,在调节植物的生理活动与信号转导方面有明显的协同作用,通过激素起作用可能是植物内源NO作用的机理之一。探明在正常生长状况下植物内源NO对植物生长发育的调控机制及其参与信号转导的生理机制是目前研究的重点。     

AP2/ERF转录因子调控植物非生物胁迫响应研究进展

低温、干旱、高盐和缺氧等多种不良环境影响植物的生长发育, 植物通过长期进化形成复杂的调节机制来适应这些不利条件。AP2/ERF是植物特有的转录因子, 在各种胁迫响应过程中发挥关键调控作用。近年来, 越来越多的研究表明, 植物激素介导的信号级联通路与逆境胁迫响应关系密切, AP2/ERF转录因子可与激素信号转导协同形成交叉调控网络。许多AP2/ERF转录因子通过响应植物激素脱落酸和乙烯, 激活依赖或不依赖于脱落酸和乙烯的胁迫响应基因的表达。此外, AP2/ERF转录因子参与赤霉素、细胞分裂素和油菜素内酯介导的生长发育和胁迫应答。该文简要综述了AP2/ERF转录因子的结构特征、转录调控、翻译后修饰、结合位点、协同互作蛋白及其参与调控依赖或不依赖激素信号转导途径的非生物胁迫响应研究进展, 为解析不同AP2/ERF转录因子在调控激素和胁迫响应网络中的作用提供理论依据。     

AP2/ERF转录因子调控植物非生物胁迫响应研究进展

低温、干旱、高盐和缺氧等多种不良环境影响植物的生长发育,植物通过长期进化形成复杂的调节机制来适应这些不利条件。AP2/ERF是植物特有的转录因子,在各种胁迫响应过程中发挥关键调控作用。近年来,越来越多的研究表明,植物激素介导的信号级联通路与逆境胁迫响应关系密切,AP2/ERF转录因子可与激素信号转导协同形成交叉调控网络。许多AP2/ERF转录因子通过响应植物激素脱落酸和乙烯,激活依赖或不依赖于脱落酸和乙烯的胁迫响应基因的表达。此外,AP2/ERF转录因子参与赤霉素、细胞分裂素和油菜素内酯介导的生长发育和胁迫应答。该文简要综述了AP2/ERF转录因子的结构特征、转录调控、翻译后修饰、结合位点、协同互作蛋白及其参与调控依赖或不依赖激素信号转导途径的非生物胁迫响应研究进展,为解析不同AP2/ERF转录因子在调控激素和胁迫响应网络中的作用提供理论依据。     

用高压液相色谱及气相色谱法测定几种植物的内源激素

吲哚乙酸、赤霉酸、玉米素、玉米素核苷、异戊烯基腺嘌呤、异戊烯基腺嘌呤核苷和脱落酸是重要的天然植物激素,这些物质在植物体内含量很低,但对植物的生长和分化起重要的调节控制作用。为了探讨这些激素的作用机理,这些激素的分析方法一直是植物生理研究中的一个重要课题。植物内源激素的分析,归纳起来有三种方     

ABA对玉米响应干旱胁迫的调控机制

玉米(Zea mays L.)在生长期常常受到干旱的胁迫,而脱落酸(ABA)调节的生长响应是植物对逆境信号的一个基本反应. 本文对近年来国内外有关ABA提高玉米抗氧化防护系统,保护细胞免受氧化损伤,增加可溶性渗透剂(如脯氨酸)维持细胞内的水分,以及与其它激素相互作用影响玉米器官发育等的研究进展进行综述,以了解ABA调控玉米根系、叶片和籽粒的耐旱机理.