植物抗冻基因研究进展

低温是作物生长一大限制因素,许多作物不能在低温下生长或者容易受到冻害,所以通过基因工程的方法,转入抗冻基因,是扩大作物生长区域,稳定作物产量的有效办法。目前通过对植物抗冻基因在抗冻机理、研究技术、应用等方面的研究,已经取得了一定的成果。综述抗冻基因的来源、抗冻机理、研究技术,并做适度的展望。     

荔枝寒害的预防措施

荔枝是分布于热带、亚热带的喜温常绿乔木。它对温度的降低相当敏感，温度低于８℃时，幼嫩的组织就会受到伤害，也就是冷害。冷害分冻害和寒害两种。冻害是气温在０℃以下，植物组织内部结冰而导致植物受害。寒害是气温在０℃以上，在几天或几小时内，热带或亚热带植物被冻死或严重受害的现象。荔枝最常遇见的是寒害，其主要表现：芽枯、顶梢干枯、破皮流胶及落叶等现象。 预防寒害的办法：关键是提高作物的耐寒能力，减少土壤表面温度下降，保持热量及采取一些预防措施。 １．采果前后加强施肥，可提高荔枝抗寒抗冻能力。以施有机肥为主如…     

拟南芥中磷脂酶Dγ2的低温信号转导作用途径分析

磷脂酶D(PLD)的磷脂降解功能和信号转导功能均能影响植物的抗冻性.本研究以PLDγ2基因被敲除的拟南芥突变体及其野生型为材料,进行低温驯化和冻害胁迫处理,随后由这两种植株的表型及其离子渗透率等来分析PLDγ2基因对拟南芥抗冻性.结果发现,经直接冻害处理后,PLDγ2敲除型的抗冻性与野生型基本一致;但经过低温驯化后的冻害处理,PLDγ2敲除型的抗冻性弱于野生型,即表明PLDγ2基因参与了低温信号转导作用.进一步的实验结果表明PLDγ2基因介导脯氨酸调控的可溶性物质调控途径和过氧化物酶(POD)活性调控的抗氧化系统途径;但是与低温信号激素ABA不在同一条信号转导途径.     

霜冻对昆明植物园维管植物危害的调查分析

2013年12月中旬昆明出现严重的霜冻天气,导致植物大面积受害,造成了巨大的损失。若了解各类植物对极端低温危害的抵抗力,可为科学合理地预防和降低霜冻等冻害天气对园林植物的危害提供一定参考。作者抽样调查了昆明植物园90科225种植物的受害情况．并对受害程度与植物系统分类、形态特征和产地分布等方面的关系进行统计分析。结果表明蕨类植物抗冻性较差,裸子植物抗冻性较强,不同科的被子植物抗冻性差异较大：多年生草本比一年生草本抗冻性差,常绿木本植物比落叶木本植物抗冻性更强;本地物种比引进物种抗冻性较强。根据调查结果,对已有园林植物的保护和新的园林绿化建设提出了一定的建议。即根据不同植物的抗冻性强弱,一方面要对园林植物给予积极有效的保护和采取预防霜冻危害的措施,另一方面要结合环境条件和植物特征选择适宜种植的物种。     

抗冻蛋白与植物低温胁迫反应

植物抗冻蛋白是从许多抗冻植物中分离的、参与植物抵御冻害反应的一类新型蛋白.这类抗冻蛋白具有多个亲水性缚冰域,能直接作用于冰晶,阻止冰晶在细胞间隙形成和再结晶.一些植物抗冻蛋白与致病相关蛋白有序列同源性,具有抗冻和抗病双重活性.植物抗冻蛋白的表达和积累,既受控于发育及转录因子调节,又受到低温、短日照、脱水及乙烯等因素的影响.异源超表达抗冻蛋白基因能赋予敏感宿主植物抗冻能力.文中论述了有关植物抗冻蛋白特性和鉴定,抗冻机制和表达调控,以及遗传转化等方面的研究进展.     

植物的抗性生理（二）

2植物的抗寒性低温会使作物受到不同程度的伤害以至死亡,按照低温的不同程度,植物受到的伤害可分为冻害和冷害2大类。冻害是气温下降到冰点以下,植物体内结冰所致。我国北方地区晚秋和早春,寒流入侵,气温骤降,常常造成越冬作物和果木的严重冻害。冷害是零度以上低温对植物的伤害。常会引起喜温植物的生理障碍,代谢失调,受伤以至死亡。植物的抗寒性研究对于农林业生产十分重要。那么,具备抗寒性特点的植物是如何感知寒冷,又是如何产生对寒冷的适应性呢？2．1植物对寒冷信号的感受和传导抗寒基因表达为抗寒力的过程,也就是植物体内…     

磷脂酶Dβ在拟南芥低温信号中的转导作用

磷脂酶D(PLD)不仅是植物中一类主要的磷脂水解酶,而且是一类重要的跨膜信号转导酶类.PLD的磷脂降解功能和信号转导功能均影响植物的抗冻性.本研究以PLDβ基因被敲除的拟南芥突变体及其野生型植株为材料,进行低温驯化和冻害胁迫处理,并分析其作用途径.结果表明,PLDβ基因介导低温信号转导作用,参与渗透调节途径中脯氨酸的调控和抗氧化系统中过氧化氢酶(CAT)活性的调控,并且与低温信号激素ABA不在同一条信号转导途径.本研究为探索通过调控PLD的活性提高植物抗冻性提供了新的途径,并为深入揭示植物的抗冻机理以及磷脂信号转导机制提供实验支持.     

植物组织胞间和胞内过冷却点的简易测定法

冻害对植物的影响主要是由于细胞结冰引起的。当温度下降时,植物组织的温度可降至冰点而不结冰,必须达到过冷却点才结冰,这种现象称为“过冷却现象”。植物组织的过冷却点常随各种因素(如不同季节、不同环境等)而变化,在植物抗冻生理方面,与植物组织的冰点测定相比,过冷却点的测定     

冬季融冻过程中白三叶叶片抗氧化酶活力和渗透调节物含量变化与抗冻性的关系

入冬气温大幅变化引起的冻融既是抗冻植物抗冻力形成的重要阶段也是非抗冻植物大量死亡的主要原因,但是抗冻植物为何能在冬季融冻条件下生存的生理机理尚不清楚。以生长在烟台地区抗冻白三叶(Trifolium repens)为材料,分析研究了不同微生态环境下生长的白三叶在冬季融冻过程中叶片抗氧化物酶活性、渗透调节物含量、丙二醛和细胞膜透性的变化,以了解它们在白三叶抗冻中的作用。结果表明:在气温突然下降至零度以下(融-冻阶段),三样地白三叶叶片冻结,叶片细胞膜透性在经历短暂下降后迅速急剧增加2倍,MDA含量增加85%,叶片中脯氨酸和蛋白质含量、抗氧化酶(过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD))活力增加。在气温上升至日均温零度以上(冻-融阶段), 叶片开始融化,白三叶叶片膜透性、丙二醛和脯氨酸含量、POD和CAT活力先增加后降低,SOD活力和蛋白质含量持续增加。由此可见,快速增强的抗氧化物酶活力和快速增加的渗透调节物及时清除氧自由基防止细胞内膜脂过氧化保护了细胞膜的完整性而使细胞能在冷冻条件下生存,这可能是白三叶能在反复融冻过程中正常生长的重要生理机理。     

植物的耐寒性

(一)低温对植物的为害按气象学来讲,低温对植物的为害,主要地可分为下列四种: (1)寒害温度不低于零度,热带亚热带植物,因气温的降低引起种种生理机能上的障碍,因而遭受损伤,是曰寒害。 (2)冻害气温下降至零下,植物内部组织脱水而结冰,因而受害的现象,叫做冻害。 (3)霜害冷气下沉,地面水蒸汽疑结成霜,冷气由霜向上幅射,形成逆温层。1955年1     

磷脂酶Dδ参与植物的低温驯化过程

对经低温驯化和未经低温驯化的磷脂酶Dδ (PLDδ)基因敲除突变体与野生型植株进行冻害胁迫处理后, 比较2种基因型植株的抗冻性。结果发现, 经低温驯化的PLDδ敲除突变体的抗冻性明显低于野生型, 而未经低温驯化的PLDδ敲除突变体与野生型的抗冻性没有显著差异, 表明PLDδ参与植物的低温驯化过程。对PLDδ的作用途径进行分析, 发现PLDδ在低温驯化过程中不参与抗氧化酶活性的调节, 对脯氨酸和可溶性糖的积累起负调节作用, 但是参与低温信号转导物质ABA诱导抗冻性的过程。     

磷脂酶Dδ参与植物的低温驯化过程

对经低温驯化和未经低温驯化的磷脂酶Dδ（PLDδ）基因敲除突变体与野生型植株进行冻害胁迫处理后,比较2种基因型植株的抗冻性。结果发现,经低温驯化的PLDδ敲除突变体的抗冻性明显低于野生型,而未经低温驯化的PLD礅除突变体与野生型的抗冻性没有显著差异,表明PLDδ参与植物的低温驯化过程。对PLDδ的作用途径进行分析,发现PLDδ在低温驯化过程中不参与抗氧化酶活性的调节,对脯氨酸和可溶性糖的积累起负调节作用,但是参与低温信号转导物质ABA诱导抗冻性的过程。     

磷脂酶Dδ参与植物的低温驯化过程

对经低温驯化和未经低温驯化的磷脂酶Dδ(PLDδ)基因敲除突变体与野生型植株进行冻害胁迫处理后,比较2种基因型植株的抗冻性。结果发现,经低温驯化的PLDδ敲除突变体的抗冻性明显低于野生型,而未经低温驯化的PLDδ敲除突变体与野生型的抗冻性没有显著差异,表明PLDδ参与植物的低温驯化过程。对PLDδ的作用途径进行分析,发现PLDδ在低温驯化过程中不参与抗氧化酶活性的调节,对脯氨酸和可溶性糖的积累起负调节作用,但是参与低温信号转导物质ABA诱导抗冻性的过程。     

马占相思树苗对低温冻害的抗性研究

以盆栽马占相思PNG17868家系树苗为材料,研究了低温胁迫下树苗生长发育有关的生理生化指标的变化及其抗冻害的关系。结果表明:随着低温胁迫程度的加深和时间延长,植株细胞电导率显著升高,细胞膜ATPase活性呈下降趋势,而可溶性糖、脯氨酸和可溶性蛋白质含量亦不断升高,表现出耐寒植物较典型的生理特点,说明该植物有明显的渗透调节能力和抗寒性。在零下低温(0～6℃)胁迫下,植物细胞防御系统的保护酶类(CAT、POD、SOD)的活性先是升高,然后有所下降,但下降幅度不大。这表明了马占相思PNG17868家系对低温有较强的适应能力,在温度日益降低(0～6℃)条件下体内保护酶仍能维持较高的活性水平,减轻了由膜脂过氧化引起的膜伤害,是植物提高抗寒性、免遭低温冻害的重要原因。     

植物中逆境反应相关的WRKY转录因子研究进展

WRKY转录因子是植物体内一类比较大的转录因子家族,它在植物的生长发育以及抗逆境反应中起着非常重要的作用。本文综述了WRKY转录因子在植物应对冻害、干旱、盐害等非生物胁迫与病原菌、虫害等生物胁迫反应中的重要调控功能,并概括了WRKY转录因子在调控这些逆境反应中的机制。     

植物冻害和氧化胁迫——甘蓝叶冻-融循环中超氧的产生

为检验植物冻害的发生和氧化胁迫这一假说,在冰冻前把氮蓝四唑（NBT）真空渗入到甘蓝叶圆片中,在叶圆片冻－融循环中NBT被还原为甲Zan,把其中的单甲Zan用乙醇提取出来,在分光光度计上比色,可作为冻融循环中产生的氧化胁迫的定量指标,NBT本身作为氧化剂,使冻害稍有增加,作为冰冻保护剂的二甲基亚砜真空渗入叶圆片使其抗冻性显著增加,而NBT还原则显著减少,表明二甲基亚砜在保护叶组织免受冻害上的作用和它减缓植物组织氧化胁迫的作用有关。实验结果支持植物冻害的发生和氧化胁迫有关这一假说。实验还表明还原NBT的还原剂很可能是超氧阴离子自由基。     

植物抗冻机理研究新进展：抗冻基因表达及其功能

综述了迄今业已分离和鉴定的低温诱导表达的抗冻基因,以及通过染色体基因制图方法揭示和证实的抗冻性基因。并着重地介绍了这些抗冻基因在提高植物抗冻能力上的功能。这些抗冻基因表达合成的新多肽具有高度的亲水性,起着保护和稳定细胞膜结构的作用,从而防止冰冻伤害、提高植物的抗冻能力。同时还介绍了抗冻基因表达中的某些调节因子,其中尤其值得注意的是,CBF基因似乎有可能作为抗冻基因表达的“主开关”,以及Ca2+作为植物细胞的第二信使在传递低温信号、启动和调节抗冻基因表达中可能的重要作用。这些研究结果,不仅为阐明植物的抗冻机理提供了新的证据,而且为改良农作物的抗寒性提供了新的启示。     

植物抗冻机理研究新进展：抗冻基因表达及其功能

综述了迄今业已分离和鉴定的低温诱导表达的抗冻基因,以及通过染色体基因制图方法褐示和证实的抗冻性基因,并着重地介绍了这些抗冻基因在提高植物抗冻能力上的功能。这些抗冻基因表达合成的新多肽具3有高度的亲水性,起着保护和稳定细胞膜结构的作用,从而防止冰冻伤害,提高植物的抗冻能力,同时还介绍了抗冻基因表达中的某些调节因子,其中尤其值得注意的是,CBF基因似乎有可能作为抗冻基因表达的“主开关”,以及Ca^2 作为植物细胞的第二信使在传递低温信号,启动和调节抗冻基因表达中可能的重要作用,这些研究结果,不仅为阐明植物的抗冻机理提供了新的证据,而且为改良农作物的抗寒性提供了新的启示。     

宁夏地区苹果幼树冻害与枝条水分状况及内部结构关系的研究

本文对宁夏地区苹果冻害发生的原因进行了研究。指出水分条件在苹果受冻过程中有重要作用。枝条内的水分含量,束缚水及保水力的大小与苹果抗冻力有密切关系。枝条的水分状况又与角质层、拟脂层及木质部的发达程度有关。人工落叶有促进枝条提前成熟,改善枝条水分状况的功效,因而提高了苹果的抗冻能力。     

磷脂酶Dα在拟南芥低温驯化过程中的作用途径分析

本研究对低温驯化和未经低温驯化的磷脂酶α基因敲除突变体与野生型拟南芥植株进行冻害胁迫处理后,通过观测植株表型和膜离子渗漏率的变化,鉴定两种基因型植株的抗冻性.结果发现,低温驯化后,PLDα敲除突变体的抗冻性明显低于野生型,表明PLDα参与植物的低温驯化过程.对其作用途径进行分析发现,PLDα不参与低温驯化过程中ABA信号转导作用,也没有参与SOD、CAT和POD等3种抗氧化酶活性的调节,但是参与低温驯化过程中膜稳定性调节和渗透调节过程.