植物抗旱机理及相关基因研究进展

提高植物的抗旱能力已经成为现代植物研究工作中的关键问题之一.近年来,随着分子生物学的应用与发展,该领域的研究也已引起国内外学者广泛的兴趣和重视,在抗旱机理研究及相关基因克隆及表达调控方面已取得可喜进展.对植物抗旱机理及相关基因研究进展做了详细的综述,并对以后植物抗旱的研究做了展望.     

碱蓬属植物耐盐机理研究进展

碱蓬属(Suaeda)植物是一类典型的真盐生植物,属于重要的盐生植物资源,全球广泛分布.人们已经对20种碱蓬属植物进行了观察和盐胁迫实验,研究了不同器官或组织的生理生化特征及其对盐胁迫的反应,并基于这些研究分析了盐胁迫的应答机制.叶片肉质化、细胞内离子区域化、渗透调节物质增加和抗氧化系统能力增强是碱蓬属植物响应和适应盐胁迫的重要方式和途径.但迄今为止的研究工作尚有一定的局限性,主要包括:研究工作主要集中在植物地上部分,而对植物地下部分的研究较少;多是少数生物学指标或生理学现象的单独观察,而缺乏对生理代谢过程的整体和综合分析;针对某种碱蓬的独立分析较多,而与近缘种的比较研究较少;植物对中性盐胁迫的反应研究较多,而对碱性盐的研究较少.为进一步系统阐明碱蓬属植物的耐盐机制,今后的工作应注重碱蓬属植物响应和适应盐胁迫的信号网络和调控机制研究,基于系统生物学研究思路,采用现代组学技术探索该属植物响应盐胁迫的由复杂信号网络调控的特殊生理特征和特异代谢途径.     

硅提高黄瓜幼苗抗盐能力的生理机制研究

为了明确硅提高黄瓜幼苗抗盐能力的机制,该试验采用水培方法,以黄瓜品种‘津优一号’为材料,对幼苗进行中度盐胁迫,研究在盐胁迫下硅对黄瓜幼苗生长、光合特性、渗透调节物质和离子吸收的影响。结果显示:(1)正常条件下,硅对黄瓜幼苗生长及相关生理指标无明显影响;单独盐处理降低了幼苗叶片叶绿素含量、光合速率、气孔导度、蒸腾速率和叶片含水量,导致幼苗生长受抑。(2)盐胁迫下加硅显著提高了幼苗光合速率和叶片含水量,增加了生物量的积累;在盐胁迫初期,硅加盐处理黄瓜叶片渗透势略低于单独盐处理,此后均高于单独盐处理;硅加盐处理显著提高了叶片可溶性糖含量,尤其是蔗糖含量,而降低了其脯氨酸含量,但对可溶性蛋白含量无显著影响。(3)盐胁迫下黄瓜植株Na+含量大幅上升,K+含量下降,K+/Na+比大幅降低;硅加盐处理降低了黄瓜叶片中Na+含量,提高了K+含量和K+/Na+比。研究表明,盐胁迫条件下,硅能通过减轻叶片离子毒害和增加水分吸收,改善叶片水分状况,从而维持较高的光合能力,提高其抗盐能力;而渗透调节只在盐胁迫初期有轻微缓解作用,不是硅提高黄瓜幼苗抗盐性的主要途径。     

植物抗盐胁迫研究进展

盐胁迫严重制约了农业生产,解析盐胁迫机理受到关注。随着抑制消减杂交和基因表达序列分析等大规模表达基因鉴定技术在抗盐研究中的应用,盐碱胁迫下功能基因的获得量迅速增加。综述了近年来在酵母、拟南芥、水稻等生物上利用基因芯片等方法进行抗盐机理研究取得的成果,并介绍了结合系统生物学的方法进行抗盐研究取得的进展,以及植物抗盐胁迫研究的发展前景。     

叶绿体对盐协迫的某些生理适应机制

本文介绍了近些年来有关叶绿体对盐胁迫的一些生理适应机制的研究，包括：（１）叶绿体的离子调节；（２）叶绿体的渗透调节；（３）叶绿体内相容溶质对光合酶的保护作用。最后讨论了这方面研究所存在的，今后急需要研究解决的几个问题。     

盐分和水分胁迫盐地碱蓬幼苗渗透调节效应的研究

利用不同浓度ＮａＣｌ和等渗ＰＥＧ处理４ｄ龄的盐地碱蓬（Ｓｕａｃｄａ ｓａｌｓａ（Ｌ．）Ｐａｌｌ．）幼苗,１０ｄ后测定植株中主要有机溶质和无机离子的含量及叶片涌透势和涌透调节能力。结果表明,ＮａＣｌ处理的无机离子总含量急剧增加,其中Ｎａ＾２＋、Ｃｌ＾－半加最多,占总计算渗透势（ＣＯＰ）的７１％￣８８％,总无机离子占ＣＯＰ的９５％￣９７％。而有机溶质总含量则稍有降低,约上ＣＯＰ的２％￣５％。ＰＥＧ处理     

植物miRNA抗胁迫机理研究进展

植物microRNA（miRNA）是一类约有21个核苷酸组成的小RNA分子,属于非编码单链RNA家族。miRNA与靶mRNA互补配对结合,以抑制基因表达或切割mRNA的方式,实现基因的负调控。miRNA对植物基因表达、生长发育和抵抗胁迫等有十分重要的影响。综述了植物miRNA特点以及miRNA抗胁迫机理的最新研究进展。     

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。     

植物耐盐基因工程研究进展

盐害是影响植物生长和作物产量的主要因素之一。用于提高植物耐盐性的基因工程方法很多,最常见的就是在植物中过量表达抗盐相关的功能基因,包括植物信号传导蛋白基因、植物离子通道蛋白基因和合成小分子渗透剂的酶基因等。归纳了近年来植物耐盐基因工程的研究进展,并展望了植物耐盐基因工程的研究前景。     

植物根系耐盐机制的研究进展

植物根系能够摄取土壤环境中的养分与水分,在植物的生长发育中起重要的作用。植物根系由于直接与土壤环境相接触会受到非生物胁迫较大的影响。盐胁迫是主要的非生物胁迫之一,对植物根系会产生较大的伤害。综述根系在组织形态和细胞水平上对盐胁迫的应答,以及根系响应盐胁迫的信号传导途径、转录因子与基因,对植物根部耐盐机制的解析和植物耐盐基因工程工具基因的挖掘具有重要意义。     

盐胁迫下植物的细胞信号转导

近年来,植物对环境胁迫的响应在细胞和分子水平上得到了广泛研究。一般来说,胁迫信号首先被膜受体感知,然后传递至细胞中启动胁迫响应基因,调节植物对胁迫的耐受。了解植物感知与传递环境胁迫信号的途径并完成对环境胁迫的响应,是生物学重要的基础研究内容。简要介绍了在盐胁迫下植物细胞信号转导的一系列过程。     

植物盐胁迫应答的分子机制

植物对盐胁迫的耐受反应是个复杂的过程,在分子水平上它包括对外界盐信号的感应和传递,特异转基录因子的激活和下游控制生理生化应答的效应基因的表达。在生化应答中,本着重讨论负责维持和重建离子平衡的膜转运蛋白、渗调剂的生物合成和功能及水分控制。这些生理生化应答最终使得液泡中离子浓度升高和渗调剂在胞质中积累,近年来,通过对各种盐生植物或盐敏感突变株的研究,阐明了许多盐应答的离子转运途径、水通道和特种特异的渗调剂代谢途径,克隆了其相关基因并能在转基因淡水植物中产生耐盐表型,另一方面,在拟南芥突变体及利用酵母盐敏感突变株功能互补筛选得到一些编码信号传递蛋白的基因,这些都有助于阐明植物盐胁迫应答的分子机制。     

Ca2+在植物盐胁迫响应机制中的调控作用

对植物而言,Ca2+不仅作为一种必须的营养元素,更重要的是作为耦联胞外信号与胞内生理反应的第二信使,当植物受到外界的环境刺激时,细胞中Ca2+会出现变化,引起一系列保护性生理反应,从而减轻环境胁迫对植物体的伤害.我国盐碱地面积广阔,极大地限制了作物种植和农业生产.大量研究表明,Ca2+可以提高植物对盐胁迫的抗性,针对盐胁迫对植物的伤害机制,重点讨论了盐胁迫条件下Ca2+参与的植物体内有关响应途径及作用机制.     

AtEXD参与植物盐胁迫的作用研究

在植物的生长发育过程中,各种逆境胁迫作为环境因素对植物产生了很多不良反应,其中盐胁迫一直都是对植物的生长发育和作物产量影响最大的非生物胁迫之一。在对拟南芥盐胁迫的研究中,发现了1个盐胁迫应答基因AtEXD(At2g25910),通过对其进行基本特性分析了解到AtEXD是1个具有3’-5’外切酶结构域和KH结构域的蛋白,在进化关系上具有较高的保守性,但目前对其功能知之甚少。酵母双杂交实验筛选到了一些与AtEXD相互作用的转录因子,功能分析结果显示AtEXD很可能参与植物体内的逆境胁迫应答机制。种子萌发率统计实验结果显示,突变体exd-1和exd-2具有盐敏感表型,而AtEXD过表达时,拟南芥的耐盐性明显增强。研究结果表明AtEXD很可能正调控植物的耐盐性。     

盐胁迫环境下植物促生菌的作用机制研究进展

盐胁迫是限制干旱和半干旱地区作物生产的主要非生物胁迫之一,严重影响作物的生长发育,植物促生菌(Plant growth-promoting bacteria,PGPB)可有效减轻植物的盐胁迫损伤,合理施用PGPB是盐胁迫下促进作物生长的重要途径。本文从盐胁迫环境下PGPB在调节植物激素内稳态、促进养分吸收和诱导植物产生系统耐受性等方面的作用阐述了PGPB提高植物耐盐性、减轻植物胁迫损伤的作用机制。讨论了能够在植物根际稳定定殖并在盐生环境下稳定保持PGP活性的功能菌株对未来农业的可持续发展的重要意义,同时,对该研究方向的重难点和未来的发展趋势作出展望。     

不同类型盐生植物适应盐胁迫的生理生长机制及Na+逆向转运研究进展

盐生植物是指能在离子浓度至少200 mmol/L以上的生境中生长并完成生活史的植物。盐生植物可分为稀盐盐生植物、泌盐盐生植物、拒盐盐生植物三类。本文从生长形态、生理和分子3个方面总结三类盐生植物响应盐胁迫的不同策略及研究进展,发现盐生植物在分子水平上主要通过Na⁺转运蛋白和为其提供能量的两类基因应对体内过高Na⁺,这可能是引起盐生植物生理和生长形态异于非盐生植物的重要因素。其中稀盐盐生植物主要通过液泡离子区隔化应对盐胁迫,并表现出肉质化生长形态;泌盐盐生植物通过将体内盐分排出体外应对盐胁迫,并进化出特有的生理结构——盐腺或盐囊泡;拒盐盐生植物通过将盐离子积累在皮层细胞液泡和根部木质部薄壁细胞中减少向上运输Na⁺,同时根部多栓质化减少Na⁺吸收。本综述旨在为今后研究盐生植物及其耐盐机制提供相关依据,为植物耐盐分子育种奠定基础。     

植物小RNAs及其抗胁迫机制研究进展

植物非编码小RNA(sRNAs)主要分为三类:微小RNA(m iRNAs)、小干扰RNA(siRNAs)和长小片段干扰RNA(lsiRNAs)。三者的生物合成和作用机制有所不同,但他们主要都通过介导靶mRNAs的剪切或抑制其翻译来调控基因的表达。这篇文章主要介绍小RNA研究的最新进展,并重点阐述其在非生物和生物胁迫中发挥的作用,如应对矿质元素缺乏、氧化胁迫、ABA胁迫以及病原菌入侵等生理过程。