盐芥响应盐胁迫的分子机制研究进展

盐生植物盐芥是拟南芥的近缘物种,具有极强的耐盐能力,是很有研究前景的新兴耐盐模式植物.该文主要从离子平衡(Na+的吸收、外排、区隔化)、渗透平衡和过氧化物清除3个方面对近年来国内外有关盐芥耐盐分子机制的研究进展进行综述,以阐述盐芥植物对于盐胁迫反应的生理及分子机制.     

一年生盐生植物耐盐机制研究进展

盐生植物是一类能够在盐土上完成生活史的天然植物, 在与盐土协同演化过程中形成了一系列适应盐生环境的特殊生存策略。其中一年生盐生植物因其生活史短、方便培养和观察、易于基因转化和后代繁殖, 已成为耐盐机制研究的主要对象。一年生盐生植物面临多变的生境胁迫, 具有更大的生存风险, 所以具有不同于多年生盐生植物的更稳妥的适应机制, 主要体现在种子的高盐休眠、复水速萌、形态和萌发的多态性、存在持久种子库及调节资源分配等方面。种子萌发后的生长、发育和繁殖等生活史的各阶段都要经受严峻的盐生胁迫环境。通常所说的耐盐机理是指成株对盐分的调控, 按照植物种类不同而分为稀盐、泌盐和拒盐3种耐盐形式。该文在对国内外相关文献进行分析归纳的基础上, 首先介绍了一年生盐生植物的常见类型, 然后分别从种子特征、形态结构、生理生化和生态习性等方面综述了一年生盐生植物的耐盐机制。     

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。     

植物盐腺泌盐及发育研究进展

盐腺是泌盐盐生植物抵御盐胁迫的重要表皮结构，泌盐盐生植物可以通过盐腺将体内多余的盐离子排出体外，从而避免盐胁迫。盐腺作为泌盐盐生植物实现高效抗盐的重要结构，在逆境生理、发育和进化等领域都引起了关注和讨论，集中在盐腺的超微结构、生理功能、泌盐机制以及发育模式等不同层面已有广泛的研究报道。本文综述了盐腺结构、分泌机制、盐腺发育的研究进展，总结了盐腺泌盐的可能途径以及盐腺发育的调控方式和关键基因，对未来盐腺泌盐和发育的研究提出了相关见解，讨论了盐腺这一独特形态学结构对于植物耐盐性的作用，并对提高植物耐盐性、培育耐盐品种提出了理论依据和建议，有利于深入解析植物耐盐适应演化、培育抗盐作物和高效利用盐碱地。     

植物盐胁迫应答蛋白质组学分析

土壤盐渍化是限制植物生长和分布的关键因素之一,揭示植物盐胁迫应答的分子机理是借助分子生物学手段提高植物耐盐性的基础.近年来,人们利用高通量蛋白质组学技术分析了拟南芥、水稻等19种植物的盐胁迫应答蛋白质表达图谱.从植物类群(盐生植物和甜土植物)、组织器官(根、地上部分/茎、胚根和胚轴、叶片、花序和配子体)、细胞(悬浮培养细胞、愈伤组织细胞和单细胞生物)和亚细胞结构(叶绿体、质膜和质外体)几方面整合分析了植物盐胁迫应答蛋白质组表达模式特征,主要特征包括:(1)盐生植物通过全面调节细胞骨架重塑、离子转运和区隔化、渗透平衡、活性氧(ROS)清除、信号转导、光合作用和能量代谢等信号与代谢网络体系,获得相对较高的抗/耐盐能力;(2)植物地上部分(叶片、茎、配子体)或光合组织细胞(悬浮培养细胞、愈伤组织细胞和单细胞盐藻)通过调节参与光合作用、碳和能量代谢、ROS清除过程蛋白质的表达模式应对盐胁迫环境;(3)植物地下部分(根、胚根)通过调控信号转导和离子转运相关蛋白质感知/传递盐胁迫信号并维持离子平衡;(4)花序中参与渗透调节、转录调控、蛋白质加工和ROS清除的蛋白质在盐胁迫条件下变化显著;(5)叶绿体通过调控参与光合作用、蛋白质加工和周转,以及氧化还原系统平衡等过程应对盐胁迫;(6)质外体中参与细胞壁代谢、胁迫防御和信号转导过程的蛋白质受盐胁迫影响明显;(7)细胞膜中参与维持膜结构稳定、物质/离子运输和信号转导过程的蛋白质对植物盐胁迫应答具有重要作用.这些分析为深入研究植物耐盐的分子机制提供了重要信息.     

盐生植物耐盐性研究进展

盐胁迫是植物生长最重要的非生物胁迫之一.盐生植物具有耐盐性,可以在高盐环境下正常生长.通过对近年来有关盐生植物分类、盐渍化对植物的影响和耐盐机制等方面的研究进行梳理和分析,归纳总结了影响盐生植物耐盐性的各种因素,为更好地了解和开发利用盐生植物提供理论依据.     

植物盐胁迫应答蛋白质组学研究的技术策略

土壤盐渍化是限制植物生长和分布的关键因素之一.揭示植物响应盐胁迫的分子机理是借助分子生物学手段提高植物耐盐性的基础,也是当前植物生理与分子生态学研究的热点问题.高通量的蛋白质组学技术体系包括双向电泳技术、蓝色自然胶电泳技术、双向荧光差异凝胶电泳技术、液相色谱技术,以及各种生物质谱技术,已经被广泛应用于植物应答盐胁迫研究,为解析植物耐盐分子机制提供了重要信息.本文综述了应用于植物盐胁迫响应蛋白质组学研究的技术策略.     

藜科盐生植物的形态特征与耐盐分子机理研究进展

在非生物环境胁迫因子中,盐胁迫是造成农作物减产的主要因素之一.从藜科植物耐盐的形态生理学机制和分子生物学角度入手,讨论了藜科植物耐盐基因工程的新进展,探讨藜科盐生植物的盐胁迫机理,为利用基因工程手段培育耐盐植物奠定基础.     

植物抗盐分子机制及作物遗传改良耐盐性的研究进展

盐胁迫是全球农业生产上的一个主要逆境因子。解析耐盐分子机制有助于培育耐盐能力提高的作物新品种。我们综述了植物对盐胁迫的感应及信号传导、主要Na^＋运输体、盐胁迫下的解毒途径以及耐盐途径中涉及到的表观遗传研究。此外,我们还讨论了利用遗传改良手段提高作物耐盐性的研究进展。     

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.