植物盐胁迫的信号调控机制

盐胁迫会引起渗透胁迫、离子毒害和次级胁迫,极大危害到植物的生存。之前的研究中,借助于分子生物学和遗传学手段,已经鉴定出多个基因参与到盐胁迫信号通路的调控,其中SOS途径是主要的植物抗盐调节机制。氨基酸、甜菜碱、可溶性糖等渗透调节物质,脯氨酸、多胺等信号小分子,SOD、CAT等抗氧化酶,HKT等离子通道蛋白均参与到了植物对盐胁迫的响应。本研究总结了盐胁迫条件下植物调控离子平衡、氧化胁迫、生长发育的最新研究进展,为之后的研究提供依据。     

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.     

ATPase 与植物抗盐性

 本文综述了高等植物细胞ATPase在盐胁迫下的活性变化及其调控机制。V型H+_ATPase与细胞离子区隔化和植物抗盐性密切相关。盐胁迫提高抗盐植物液泡膜H+_ATPase活性, 主要是通过增加V型H+_ATPase主要功能亚基的基因表达以及蛋白质合成。盐胁迫通常降低质膜H+-ATPase活性, 很可能是由于酶蛋白质合成受阻, 质膜H+-ATPase活性的变化与盐胁迫的强度和时间长短有关。此外, 本 文还对ABA和Ca2+-CaM等胁迫信号物质对ATPase活性的调控及其与植物抗盐性的关系进行了总结。研究ATPase对盐胁迫的响应和调控机制, 有助于阐明植物的盐生境适应机制, 也有利于植物的抗盐育种工作。     

ATPase与植物抗盐性

本文综述了高等植物细胞ATPase在盐胁迫下的活性变化及其调控机制。V型H+_ATPase与细胞离子区隔化和植物抗盐性密切相关。盐胁迫提高抗盐植物液泡膜H+_ATPase活性,主要是通过增加V型H+_ATPase主要功能亚基的基因表达以及蛋白质合成。盐胁迫通常降低质膜H+-ATPase活性,很可能是由于酶蛋白质合成受阻,质膜H+-ATPase活性的变化与盐胁迫的强度和时间长短有关。此外,本文还对ABA和Ca2+-CaM等胁迫信号物质对ATPase活性的调控及其与植物抗盐性的关系进行了总结。研究ATPase对盐胁迫的响应和调控机制,有助于阐明植物的盐生境适应机制,也有利于植物的抗盐育种工作。     

盐生植物耐盐分子机制的研究进展

盐生植物是研究植物耐盐分子机制和分离耐盐基因的良好材料,可以反映植物对盐胁迫的适应策略。综述盐生植物响应盐胁迫的转录因子、渗透平衡调节、离子平衡调节、氧化还原平衡调节、光合作用调节及代谢变化,反映盐生植物在多个方面适应盐胁迫的策略。此外,还对盐生植物耐盐分子机制的研究前景作了展望。     

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.     

盐胁迫下植物Na~+调节机制的研究进展

盐胁迫是限制农作物生产的主要非生物因素之一。土壤中过量的可溶性盐(主要指Na~+)可使植物受到渗透胁迫、离子胁迫和氧化胁迫等次生胁迫。在高盐环境下,植物通过Na~+外排或胞内区隔化等策略来降低胞内Na~+浓度,进而重建或维持植物体内的离子稳态平衡。主要综述了盐胁迫下植物细胞维持Na~+离子动态平衡的主要途径和调控机制的最新进展。对盐胁迫下离子动态平衡过程的深入了解将有助于创制更高耐逆性的作物品种,实现农业的可持续发展。     

H2O2-NOX系统: 一种植物体内重要的发育调控与胁迫响应机制

以H₂O₂为中心的活性氧(reactive oxygen species, ROS)的产生是动植物发育与响应外界生物与非生物胁迫的普遍 特征, 其在生理和分子2个水平上调控植物的发育和对外界胁迫的响应, 并与一系列信号转导过程相关联。作为关键的ROS产生酶, 质膜NADPH氧化酶(plasma membrane NADPH oxidase, PM-NOX)在植物应对各种生物和非生物胁迫中具有重要作用, 被广泛认为是胁迫条件下植物细胞ROS产生并积累的主要来源。该文简要综述了近年来人们在植物细胞ROS产生、清除、生理功能以及PM-NOX酶的结构特征与功能等方面的研究进展, 并认为H₂O₂-NOX系统是一种植物体内普遍存在的重要发育调控与胁迫响应机制。     

H_2O_2-NOX系统：一种植物体内重要的发育调控与胁迫响应机制

以H2O2为中心的活性氧（reactive oxygen species,ROS）的产生是动植物发育与响应外界生物与非生物胁迫的普遍特征,其在生理和分子2个水平上调控植物的发育和对外界胁迫的响应,并与一系列信号转导过程相关联。作为关键的ROS产生酶,质膜NADPH氧化酶（plasma membrane NADPH oxidase,PM-NOX）在植物应对各种生物和非生物胁迫中具有重要作用,被广泛认为是胁迫条件下植物细胞ROS产生并积累的主要来源。该文简要综述了近年来人们在植物细胞ROS产生、清除、生理功能以及PM-NOX酶的结构特征与功能等方面的研究进展,并认为H2O2-NOX系统是一种植物体内普遍存在的重要发育调控与胁迫响应机制。     

植物响应盐胁迫组学研究进展

盐胁迫对植物生长的影响主要表现在离子毒害、渗透胁迫以及次级氧化胁迫等,植物遭受盐胁迫时迅速启动相关基因,进行转录调控,进而合成相应蛋白质来控制代谢物合成和离子转运以调节渗透平衡。随着现代分子生物学迅速发展,对植物耐盐机理研究也深入到了转录组、蛋白质组、代谢组及离子组等水平,"组学"研究为耐盐基因鉴定及标志性代谢物的挖掘等提供了有力手段。该文对近年来国内外有关转录组学、蛋白质组学、代谢组学、离子组学的主要研究方法及在盐胁迫中的应用研究进展进行综述,以揭示植物耐盐机理,为优良耐盐碱植物的筛选与培育提供支持。     

植物干旱胁迫信号转导及其调控机制研究进展

干旱是严重限制作物生长及产量的环境因子之一。经过长期的进化,植物形成了一套响应干旱胁迫的信号转导机制,包括对干旱胁迫信号的感知,第二信使的产生,信号转导和信号网络的形成。信号转导的结果是导致相关基因的表达和蛋白的合成,进而引起植物体渗透调节及抗氧化系统的改变,最终使植物适应干旱逆境或增强植物抗旱能力。干旱胁迫通常会促进ROS的积累及其他次级信号分子的产生。MAPK级联途径是真核生物信号转导最为保守的途径,在植物的生长发育及各种胁迫信号的传导中均起着较重要的作用。综述干旱胁迫信号及ROS→MAPK和ROS→Ca2+介导的信号途径,以及信号转导途径的调控机制。     

WRKY转录因子参与植物抗盐性调控的研究进展

盐胁迫是影响植物生长发育重要的环境因子之一,为了适应及抵御盐胁迫危害的逆境,作物自身会通过一系列变化来适应环境而作出相关性应激性改变,如宏观形态学、生理学改变、微观分子生物学变化等。转录调控是细胞内部调控网络中最重要的一个环节,WRKY转录因子响应并参与多种植物的生物和非生物胁迫。本综述从盐胁迫下作物形态结构的变化、盐胁迫对作物生理代谢的影响以及WRKY转录因子参与作物抗盐调控网络等方面文献,来汇总分析近年来拟南芥、水稻及其他种类植物应对胁迫的响应机制以及WRKY转录因子的功能,为提高园艺作物抗盐性生理作用及分子机制提供帮助,同时为作物抗盐栽培提供新思路。     

植物分子水平的耐盐机制

从盐过敏感调控途径、离子分室效应、胁迫反应转录因子及胁迫对基因表达的调控等方面综述了植物的抗盐机制,并对今后植物抗盐机制的研究方向提出自己的观点.     

植物对盐分空间不均匀分布的形态和生理响应研究进展

盐胁迫是干旱、半干旱地区以及灌溉土地主要的非生物胁迫,是影响农业生产的主要不利环境因子之一。随集约化灌溉农业的发展、水资源的缺乏、气候干旱带来的蒸发量的增加,土壤及地下水盐渍化程度不断增加。自然界中,土壤盐分在时空上呈不均匀分布。关于植物对均匀盐胁迫的响应研究报到较多,然而植物对不均匀盐胁迫的响应研究报道较少。分析了国内外植物适应不均匀盐胁迫的研究案例,从植物地上部分生长、地下部分生长、水分调节、光合作用以及离子调控等方面阐述植物适应盐分不均匀分布的生理机制,并提出展望。     

植物响应低磷胁迫的功能基因组研究进展

磷对植物的生长发育起着重要的作用,但土壤有效磷含量不足已成为世界范围内制约作物产量和品质提高的重要因素。植物在遭受低磷胁迫时,体内会形成适应性机制,因此解析调控植物对低磷胁迫适应性的分子机制也成为科学领域的一大热点。从功能基因组的角度,包括磷胁迫诱导的差异基因表达谱、差异基因的功能类别、基因调控网络、非编码RNA以及植物激素参与的植物耐低磷调控机制等方面综述了近年来植物响应低磷胁迫的分子机制。     

植物调控盐胁迫下细胞壁完整性的分子机制

植物细胞壁不仅起着支撑和保护细胞的作用，还被认为是植物抵抗逆境胁迫环境的第一道屏障。作为限制农业生产的一个主要非生物胁迫因子，盐胁迫能造成植物细胞壁的组分和结构发生改变，而植物可以通过细胞壁完整性感受器如CrRLK1Ls、LRXs和WAKs等蛋白来感知这些变化并启动下游盐胁迫响应。在细胞内，植物通过盐胁迫诱导的Ca²⁺内流、植物激素等信号促进细胞壁多聚糖合成和修饰相关基因的表达，从而有助于维持细胞壁的完整性，增强植物盐胁迫适应性。本文概述了植物初生细胞壁多聚糖的主要组分和各组分之间的相互结合关系，并且阐述了盐胁迫对细胞壁各组分的影响，以及盐胁迫下植物感知和维持细胞壁完整性的分子机制，最后讨论了盐胁迫下细胞壁完整性感知和调控研究领域还需要解决的科学问题。     

植物响应低磷胁迫的功能基因组研究进展

磷对植物的生长发育起着重要的作用,但土壤有效磷含量不足已成为世界范围内制约作物产量和品质提高的重要因素。植物在遭受低磷胁迫时,体内会形成适应性机制,因此解析调控植物对低磷胁迫适应性的分子机制也成为科学领域的一大热点。从功能基因组的角度,包括磷胁迫诱导的差异基因表达谱、差异基因的功能类别、基因调控网络、非编码RNA以及植物激素参与的植物耐低磷调控机制等方面综述了近年来植物响应低磷胁迫的分子机制。     

蛋白质组学研究揭示的植物根盐胁迫响应机制

植物根是感知外界盐胁迫信号的首要器官。近年来,人们利用高通量的差异表达蛋白质组学技术,分析了水稻(Oryzasativa)、拟南芥(Arabidopsis thaliana)、大豆(Glycine max)、大麦(Hordeum vulgare)、小麦(Triticum aestivum)、木榄(Bruguieragymnorhiza)和匍匐翦股颖(Agrostis stolonifera)等植物根应答盐胁迫过程中蛋白质组的动态变化特征。通过整合植物根响应盐胁迫蛋白质组学研究结果,揭示了植物根部响应盐胁迫的多种调节机制,包括:利用多种信号通路与蛋白质磷酸化/去磷酸化感知并传递盐胁迫信号;通过膜蛋白与转运蛋白调节离子吸收/外排与区室化;通过抗氧化酶系统活性清除活性氧,并通过合成多种渗透调节物质与防御物质减轻细胞受到的伤害;通过改变参与糖类与能量代谢相关酶的表达调节能量代谢水平;通过细胞骨架动态重塑保持正常的细胞结构、物质运输与信息传递;通过转录、翻译与翻译后调控调节各种蛋白质的动态变化与相互作用;通过调控各种基础代谢与次生代谢水平保持细胞结构与代谢状态正常。     

植物感受盐胁迫及相关钙信号的研究进展

盐胁迫对植物的生长和发育造成严重影响,其危害包括渗透胁迫、离子毒害等,严重损害了农业生产和粮食安全。在盐胁迫下,植物相关感受器接受刺激,使得Ca²⁺通过细胞膜以及细胞内钙库膜上打开的Ca²⁺通道进入细胞质基质,导致细胞质内Ca²⁺浓度升高,产生钙信号。钙离子作为重要的第二信使,在植物细胞内和细胞间传递信号,信号往下游传递,在不同生长和发育阶段引起植物一系列的生理响应来应对盐胁迫影响。钙信号主要通过钙调蛋白（CaM）、钙调素样蛋白（CML）、钙依赖性蛋白激酶（CDPK）、钙调磷酸酶B样蛋白（CBL）和CBL互作蛋白激酶（CIPK）感知并将特异的钙信号信息传递到下游;从而激活植物盐胁迫生理响应。本文主要综述植物如何感知盐胁迫刺激,以及钙信号产生与传导机制,并对该研究领域需解决的问题进行了展望。     

H2S对干旱胁迫下高山离子芥的作用研究

以高山冰缘植物高山离子芥（Chorispora bungeana）试管苗为实验材料,研究了0.3 mol·L^-1甘露醇模拟干旱胁迫响应过程中硫化氢（H₂S）调节高山离子芥的膜系统损伤程度、渗透调节物质和抗氧化酶系的作用,以及磷脂酶D（PLD）、活性氧（ROS）与H₂S信号分子在高山离子芥中响应干旱胁迫中的作用和可能存在的信号关系。结果显示：干旱胁迫下,外施H₂S供体NaHS显著降低高山离子芥电解质渗漏率及MDA含量、抑制ROS产生,提高渗透调节物质和抗氧化水平,从而增强高山离子芥的抗旱能力;干旱可诱导PLD活性、H₂S含量、ROS发生显著变化;当分别外施PLD下游产物PA与ROS供体H₂O₂均可促进干旱胁迫下H₂S的释放,当同时外施PA和ROS抑制剂DPI时对干旱胁迫下H₂S含量没有显著影响,当同时外施PLD抑制剂正丁醇与ROS抑制剂DPI则显著抑制干旱胁迫下H₂S含量的产生,表明干旱胁迫下,高山离子芥中ROS位于PLD的下游、H₂S的上游发挥作用。