植物耐冷性分子机理的研究进展

近年来对植物耐冷性分子机理的研究不断深入。主要体现在以下4个方面：植物的冷敏感性可以通过调节膜脂的不饱和脂肪酸水平得到调控,调节的途径是通过酰脂去饱和酶和甘油-3-磷酸酰基转移酶的作用;利用转基因技术在植物中超表达抗氧化酶基因,如编码SOD、APX、CAT和GR等的基因,可望提高耐冷性;植物低温逆境信号转导的研究表明,ABA不仅是重要的低温逆境信号,而且可调节冷害下基因的表达,Ca^2 是一个主要的第二信使,蛋白激酶途径也参与了植物冷害的信号转导;低温诱导的蛋白或酶类主要有脱水蛋白和热稳定蛋白。     

植物耐冷性分子机理的研究进展

近年来对植物耐冷性分子机理的研究不断深入。主要体现在以下4个方面：植物的冷敏感性可以通过调节膜脂的不饱和脂肪酸水平得到调控,调节的途径是通过酰脂去饱和酶和甘油-3-磷酸酰基转移酶的作用;利用转基因技术在植物中超表达抗氧化酶基因,如编码SOD、 APX、CAT和GR等的基因,可望提高耐冷性;植物低温逆境信号转导的研究表明,ABA不仅是重要的低温逆境信号,而且可调节冷害下基因的表达,Ca2+是一个主要的第二信使,蛋白激酶途径也参与了植物冷害的信号转导;低温诱导的蛋白或酶类主要有脱水蛋白和热稳定蛋白。     

低温胁迫对类囊体膜脂代谢的影响

类囊体膜主要由膜脂、膜蛋白及一些光合色素等成分组成,它是植物进行光合作用的场所。低温能通过影响类囊体膜的结构而影响植物的光合作用。简述了类囊体膜的组成和功能,以及低温胁迫下类囊体膜脂及其脂肪酸组成的变化。简要介绍了膜脂与光抑制的关系,以及利用分子生物学手段研究三烯脂肪酸与植物抗冷性关系的相关进展。     

低温胁迫对类囊体膜脂代谢的影响

类囊体膜主要由膜脂、膜蛋白及一些光合色素等成分组成,它是植物进行光合作用的场所.低温能通过影响类囊体膜的结构而影响植物的光合作用.简述了类囊体膜的组成和功能,以及低温胁迫下类囊体膜脂及其脂肪酸组成的变化.简要介绍了膜脂与光抑制的关系,以及利用分子生物学手段研究三烯脂肪酸与植物抗冷性关系的相关进展.     

植物冷驯化相关基因研究进展

摘要 冷驯化是与提高植物抗冷性有关的生物化学及生理学过程, 主要包括寒驯化(cool acclimation)和冻驯化(freezing acdimation)。在冷驯化过程中, 植物体内许多基因在转录水平上的表达受到影响, 已经克隆了大量的相关基因,它们组成复杂的分子调控网络。目前研究表明不依赖ABA的低温信号转导途径是植物冷驯化机制的重要组成部分, 其中CBF/DREB1是该调控过程的关键转录因子, 与植物通过冷驯化而提高冰冻耐受能力密切相关。进一步利用转基因技术, 可有效地改善作物的耐冷性状。     

植物冷驯化的分子机理研究进展

植物冷驯化是一个非常复杂的过程,包括植物将感受到的低温信号转变成生化信号,以激活冷诱导基因的启动子,刺激特定的mRNA的转录,并在特定的组织中合成冷驯化蛋白.冷驯化蛋白通过增强膜脂流动性和阻止胞间冰晶形成等方式,以保护细胞免受低温伤害.冷驯化基因的表达以转录后调控为主,也有转录调控.某些冷诱导基因也可受ABA或其他环境胁迫(如高温、干旱、高盐、脱水等)诱导表达.     

植物冷驯化相关基因研究进展

冷驯化是与提高植物抗冷性有关的生物化学及生理学过程,主要包括寒驯化（cool acclimation）和冻驯化（freezing acdimation）。在冷驯化过程中,植物体内许多基因在转录水平上的表达受到影响,已经克隆了大量的相关基因,它们组成复杂的分子调控网络。目前研究表明不依赖ABA的低温信号转导途径是植物冷驯化机制的重要组成部分,其中CBF/DREB1是该调控过程的关键转录因子,与植物通过冷驯化而提高冰冻耐受能力密切相关。进一步利用转基因技术,可以有效地改善作物的耐冷性状。     

水稻耐冷相关基因克隆研究进展

全球约有一半的人口以稻米为主食,然而,大多数栽培水稻品种(尤其是籼稻品种)的耐冷性不强,易受冷害(冰点以上低温危害)。采用分子育种方法培育耐冷水稻新品种是提高水稻耐冷性、减轻冷害的措施之一,对水稻耐冷相关基因进行定位与克隆是水稻耐冷分子育种的重要环节。介绍了以东乡野生稻为研究对象的耐冷相关基因定位以及以栽培稻为研究对象的OsDREB1A与OSISAP1等耐冷相关基因的克隆,并指出了今后该领域研究的重点。     

植物抗寒基因工程研究进展

温度是影响植物分布、产量及品质的重要环境因素,提高植物抗寒性对农业生产具有重要的意义.近年来,随着基因工程的发展,对植物的抗寒机理进行了深入的研究,并克隆了许多与抗寒相关的基因.本文从膜稳定性、抗氧化酶活性、抗冻蛋白、低温信号转录因子和渗透调节物质等方面对植物耐冷性基因工程研究进展进行了分析、归纳与总结,旨在为植物抗寒机理研究及植物抗寒育种提供参考.     

植物激素与水稻幼苗的耐冷性

植物激素包括脱落酸、乙烯和多胺等可调节水稻幼苗的耐冷性.表明在5℃下,稻苗叶片和木质部液体中的脱落酸含量迅速增加;耐冷水稻品种的内源脱落酸含量显著高于感冷品种.用脱落酸预处理感冷水稻,48小时可增强其耐冷性.脱落酸的耐冷机理是可使稻株避免冷害引起的水胁迫;此外,脱落酸还可增加稻株中脯氨酸等溶质的积累,以防止冷害.脱落酸反应基因可在某些植物中表达,且可能与低温的习性有关.     

Protective mechanisms of heat tolerance in crop plants

High temperature (HT) has become a global concern because it severely affects the growth and production of crops. Heat stress causes an abrupt increase in the expression of stress-associated proteins which provide tolerance by stimulating the defense response in plants. Heat-shock proteins (Hsps) and antioxidant enzymes are important in encountering heat stress in plants. The heat-shock response is characterized by repression of normal cellular protein synthesis and induction of Hsp synthesis. Under HT stress, upregulation of various enzymatic and nonenzymatic antioxidants, maintenance of cell membrane stability, production of various compatible solutes and hormonal changes occurs. Reactive oxygen species involving several pathways such as water–water cycle, Halliwell–Asada, glutathione peroxidase, Haber–Weiss and Fenton reactions helps in protecting plants against toxic radicals which otherwise could cause damage to lipophilic protein. Genetic approaches to elucidate and map genes or quantitative trait loci conferring thermotolerance will facilitate marker-assisted breeding for heat tolerance and also pave the way for characterizing genetic factors which could be useful for engineering plants with improved heat tolerance. This review discusses the protective mechanism of heat stress responses encompassing different pathways that provide tolerance during HT stress.     

提高植物抗寒性的机理研究进展

低温胁迫是世界范围内影响植物产量和品质的主要非生物胁迫.植物抗寒生理生态研究是比较活跃和发展很快的领域.文章综述了提高植物抗寒性机理的研究进展.大量科学研究和生产实践表明,气象因素与植物自身因素是影响植物抗寒性的关键因素,前者主要是温度、光周期和水分,后者主要是植物的遗传学基础、生长时期、发育水平以及低温胁迫下细胞的抗氧化能力.保证植物抗寒基因充分表达对提高植物抗寒性有重要意义.植物抗寒性的遗传机制与调控主要通过5条路径实现:丰富多样的植物低温诱导蛋白,低温转录因子DREB/CBF可同时调控多个植物低温诱导基因的表达,DREB/CBF与辅助因子相互作用调控下游基因表达,Ca2+、ABA及蛋白质磷酸化上游调控低温诱导基因表达,以及不饱和脂肪酸酶基因的表达.基因工程改良植物抗寒性已获重要进展,但距产业化尚有许多开创性的工作要做,目前主要通过导入抗寒调控基因和抗寒功能基因而实现,后者主要是导入抗渗透胁迫相关基因、抗冻蛋白基因、脂肪酸去饱和代谢关键酶基因、SOD等抗氧化系统的基因以及与植物激素调节有关的基因.农林技术对提高植物抗寒性有重大实用价值,其中的不少技术蕴涵着深刻的科学机理,重点评述了抗寒育种、抗砧嫁接、抗寒锻炼、水肥耦合及化学诱导五大技术提高植物抗寒性的作用机理.展望了提高植物抗寒性的研究.     

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。     

植物抗旱和耐重金属基因工程研究进展

干旱和重金属污染严重影响植物的生长发育.植物耐逆相关基因的克隆和功能鉴定研究,为通过基因工程途径提高植物的抗逆性奠定了理论基础.水分亏缺、高盐、低温和重金属胁迫都能诱导LEA(late embryogenesis abundant protein)基因的表达.转基因研究表明,LEA蛋白具有抗旱保护作用、离子结合特性以及抗氧化活性;水孔蛋白存在于细胞膜和液泡膜上,在细胞乃至整个植物体水分吸收和运输过程中发挥重要作用.干旱和盐胁迫促进水孔蛋白基因转录物的积累.过量表达水孔蛋白可增强水分吸收和运输,提高植物的抗旱能力.金属转运蛋白参与重金属离子的吸收、运输和累积等过程.这些蛋白基因在改良草坪草植物的抗旱节水和耐重金属能力等方面具有潜在的应用价值.     

植物有性生殖对温度胁迫反应的研究进展

开花植物的有性生殖阶段对温度胁迫高度敏感,高温热害和低温冷害都会对这一过程造成严重影响。本文全面总结了温度胁迫对作物有性生殖的影响,明确花粉发育过程是有性生殖过程中对温度胁迫最敏感的时期;转录组和蛋白质组的研究结果表明,蛋白激酶、热激转录因子、热休克蛋白等可能参与花粉发育期对热胁迫的信号转导。理解植物在有性生殖发育阶段如何适应温度胁迫的机理,为遗传育种实践中筛选对温度耐受的作物品种提供指导,也为基因工程选育对温度耐受的品种提供可能。     

Cold-Induced Freezing Tolerance in Arabidopsis

Changes in the physiology of plant leaves are correlated with enhanced freezing tolerance and include accumulation of compatible solutes, changes in membrane composition and behavior, and altered gene expression. Some of these changes are required for enhanced freezing tolerance, whereas others are merely consequences of low temperature. In this study we demonstrated that a combination of cold and light is required for enhanced freezing tolerance in Arabidopsis leaves, and this combination is associated with the accumulation of soluble sugars and proline. Sugar accumulation was evident within 2 h after a shift to low temperature, which preceded measured changes in freezing tolerance. In contrast, significant freezing tolerance was attained before the accumulation of proline or major changes in the percentage of dry weight were detected. Many mRNAs also rapidly accumulated in response to low temperature. All of the cold-induced mRNAs that we examined accumulated at low temperature even in the absence of light, when there was no enhancement of freezing tolerance. Thus, the accumulation of these mRNAs is insufficient for cold-induced freezing tolerance.