氮代谢参与植物逆境抵抗的作用机理研究进展

近年来,植物所受到的诸如干旱、盐、高温、低氧、重金属胁迫和营养元素缺乏等环境胁迫越来越多,严重影响了植物的生长发育及作物的质量和产量。氮素是植物生长发育所需的必需营养元素,同时也是核酸、蛋白质和叶绿素的重要组成成分,其代谢过程与植物抵抗逆境的能力息息相关。氮代谢是指植物对氮素的吸收、同化和利用的全过程,是植物体内基础代谢途径之一。氮代谢主要从氮素吸收、同化及氨基酸代谢等方面参与植物的抗逆性,并通过调节离子吸收和转运、稳定细胞形态和蛋白质结构、维持激素平衡和细胞代谢水平、减少体内活性氧(reactive oxygen species,ROS)生成以及促进叶绿素合成等生理机制来影响植物抵抗非生物胁迫的能力。因此,提高植物在逆境下的氮代谢水平是减轻外界胁迫对其损伤的一种潜在途径。该文从氮素同化的基本途径出发,分别阐述了氮代谢在干旱胁迫、盐胁迫和高温胁迫等多个方面的逆境抵抗过程中的作用机理,为氮代谢参与植物抗逆性研究提供了有利参考。     

植物对非生物逆境响应的转录调控和代谢谱分析的研究进展

非生物逆境严重影响植物的生长发育,植物响应非生物逆境是通过复杂的转录调控网络和代谢网络实现的。植物转录组学和代谢组学的技术方法有助于研究植物对非生物逆境的应答机制。本文对植物非生物逆境响应中的转录调控和代谢谱分析的研究进展进行了综述。     

植物脯氨酸合成酶基因工程研究进展

逆境条件下植物细胞积累脯氨酸是植物适应逆境的一种反应,有利于减轻逆境对植物的伤害。简要回顾了生物体脯氨酸代谢过程和逆境下植物积累脯氨酸的作用,重点总结了植物体内脯氨酸合成酶基因吡咯啉-5羧-酸合成酶(P5CS)的克隆、表达和转基因研究进展。研究认为,P5CS是一个逆境胁迫应答基因,通过基因工程方法调节P5CS基因的表达有利于提高植物体脯氨酸的积累量,改善植物的抗逆性。因此,目前可以在大田植物中开展利用提高脯氨酸来改善植物抗逆性的研究。     

生境因子及理化因素对外源基因在植物体内表达的调节

外源基因在植物体内的表达除受植物体本身代谢及分子调节外,还受生境因子及理化因素等外界环境因子的调节.生境因子及理化因素可诱导植物某些基因的表达,同时调控这些基因的启动元件;利用营养及逆境胁迫条件改变植物的生长代谢也可实现对外源基因表达的调节.本综述了生境因子及理化因素对外源基因在转基因植物体内表达的调控机制.     

植物应答非生物胁迫的代谢组学研究进展

代谢组学技术是研究植物代谢的理想平台, 通过现代检测分析技术对胁迫环境下植物中代谢产物进行定性和定量分析, 可以监测其随时间变化的规律。而各种组学平台包括基因组学、转录组学及代谢组学的整合, 更是一个强有力的工具箱, 将所获得的不同组学的信息联系起来, 有利于从整体研究生物系统对基因或环境变化的响应, 如可判断代谢物的变化是从哪一个层面开始发生的, 帮助人们揭开复杂的植物胁迫应答机制。该文对近期代谢组学技术及其与蛋白质组学、基因组学技术相结合探索植物应答非生物胁迫的研究进行了综述。代谢组学的应用, 拓展了对植物耐受非生物胁迫分子机制的认识, 开展更多这方面的研究, 再通过植物代谢组学、转录组学、蛋白质组学和基因组学整合, 有助于从整体水平上把握植物胁迫应答机制。     

植物microRNA与逆境响应研究进展

MieroRNA(miRNA)是一类在生物体内普遍存在的非编码、长度约16～29 nt的小分子RNA,由内源基因编码,于转录后水平通过介导靶mRNA降解或翻译抑制调控基因表达,是真核细胞基因表达的重要调控因子.随着生物信息学与研究技术的发展,越来越多的植物miRNA得到预测和验证.逆境胁迫下,植物体诱导或下调相关miRNA表达,参与植物逆境生理调节与适应.文章综述了植物miRNA生物合成、与靶基因的作用方式,生物功能以及逆境胁迫响应miRNA,概要介绍了目前常用的miRNA研究方法.     

褪黑素与植物抗逆性研究进展

褪黑素广泛存在于植物体内,对植物生长和发育方面有着重要的作用。其中,最为人们关注的是褪黑素在植物抵御干旱、高盐、极端温度和氧化胁迫等不良影响中所发挥的重要功能。随着人们对褪黑素研究的深入,褪黑素在植物体中发挥的作用和功能也更加明确,国内外在褪黑素与植物抗逆性关系的研究也取得了丰硕的成果。主要从植物体中褪黑素的合成途径、褪黑素在植物抗性反应中的作用以及内源褪黑素含量与逆境等方面进行了综述,并提出今后的研究方向。可以归纳为:植物体内褪黑素的合成机制与动物体内相似,但是确切的生物合成途径和具体的合成位点尚未明确;外源褪黑素处理能够增强植物抵御逆境的能力;逆境胁迫能够促进植物自身合成褪黑素,过表达褪黑素合成相关基因能够增加植物体内褪黑素的含量。     

干旱、盐、温度对植物体NADP-苹果酸酶的影响与机理

NADP-苹果酸酶是植物体代谢的重要酶之一,参与了多个代谢过程,在植物体内广泛存在,与各种环境胁迫关系密切。目前,胁迫条件下的植物体NADP-苹果酸酶基因的表达情况以及酶活性的变化是关注的重点,同时,NADP-苹果酸酶在抗胁迫方面的机理研究也在逐渐的展开。综述了干旱、盐、高温和低温胁迫条件下NADP-苹果酸酶活性及该酶基因表达变化的特点,揭示了其在对植物体抵御各种胁迫带来的危害时所发挥的作用以及作用机理。     

逆境胁迫对水稻DNA甲基化水平的影响

植物在逆境胁迫下发生复杂的表现遗传变化,包括DNA甲基化、组蛋白修饰和RNA介导的基因沉默等.其中DNA甲基化是表现遗传学中的重要组成部分,主要通过甲基化、去甲基化来参与逆境胁迫下基因表达的调控,进而增强植物体的抗逆性,调节植物体的生长发育.就非生物与生物胁迫对水稻DNA甲基化水平的影响进行综述,为从表观遗传水平研究水稻抗逆性的机制提供理论参考.     

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。     

Mn-SOD基因导入黄瓜的遗传转化体系

黄瓜是我国栽培面积最大的喜温蔬菜之一。在生产上,高温干旱等环境胁、迫因子严重危害黄瓜的产量和品质,甚至导致绝收。任安芝等综述了SOD与水分、盐分、低温和大气污染等逆境胁迫之间的关系,认为:各种逆境胁迫引起的活性氧代谢平衡失调、生物膜结构破坏是导致植物遭受逆境伤害的机理之一。通过基因工程提高植物体内抗氧化酶活性及增加抗氧化代谢的水平是增强植物抗逆性的有效     

糖在植物中的感知与信号传导研究进展

糖在植物中不仅用于能量的代谢,同时还作为信号分子调控植物的生长和发育.本文对植物体内糖信号的产生、糖类对植物体生长发育与胁迫反应的调节作用、糖与植物激素信号之间的传感关系以及糖信号调节的分子机制等的研究进展进行了综述.     

基于代谢组学技术的植物抗病相关代谢物研究进展

植物受到病原真菌侵染时往往通过调节体内代谢物的产生来增强自身抗性,代谢组学技术是研究植物抗病相关代谢物的重要工具.指认植物抗病相关代谢物不仅利于深入探讨其抗病机制,还可与其他组学技术结合,辅助抗性品种鉴定和抗病品种培育.该研究对近年来国内外有关基于代谢组学技术指认植物抗病相关代谢物的流程、已发现的抗病相关代谢物及其作用...     

植物干旱胁迫下水分代谢、碳饥饿与死亡机理

植物在生长发育过程中受众多环境因子共同作用。随着全球气候变化,气温升高、降水量下降等问题频繁出现。目前气象学家一致预测未来环境变暖会使干旱更加频繁剧烈,这一环境改变使植物死亡更加严重。植物在水分胁迫、特别是干旱胁迫条件下,体内水分代谢与碳代谢会发生失衡现象:光合速率降低、蒸腾速率降低,带来生长降低;为维持植物新陈代谢,植物呼吸作用必然下调。在长期干旱胁迫条件下植物体内碳水化合物储存发生失衡现象,这种失衡使植物陷入碳饥饿现象。另外,由于水分失衡而出现的木质部栓塞和空穴会进一步加剧水分运输障碍,而修复空穴则需要大量非结构性碳水化合物(NSC),这使植物陷入两难选择。总结了植物干旱胁迫下,碳饥饿与水分代谢、植物死亡关系的相关研究,对未来的研究方向和重点提出建议,以期对未来的植物死亡研究提供帮助。     

植物DREB转录因子与植物激素的相互作用

DREB是植物中重要的转录因子,调控一系列非生物胁迫相关基因的表达,增强植物抵抗环境胁迫的能力.同时,当植物受到逆境胁迫时,植物体内的酶和激素都会发生变化,从而影响一系列的生理活动或生化变化来产生抵御胁迫的适应能力.近些年来,研究者们发现DREB与植物激素之间关系密切,从植物激素角度入手研究DREB的功能逐渐成为热点.就逆境胁迫下DREB转录因子与激素之间的相互作用进行阐述.     

植物体内活性氧的研究及其在植物抗逆方面的应用北大核心CSCD

活性氧(reactive oxygen species,ROS)是植物有氧代谢的副产物,同时环境胁迫也会使植物细胞中积累大量的活性氧。低浓度的活性氧可以作为信号分子存在,诱导防御基因的表达和植物对环境的适应反应。当逆境胁迫迫使植物细胞中产生大量活性氧时,就会导致细胞内的大分子物质及其他组分受损,阻碍植物的正常代谢和生长,甚至死亡。植物体内存在活性氧清除机制,可以在一定范围内维持活性氧的平衡。研究表明,利用植物体内自身的活性氧清除机制可以提高植物的抗逆性。对当前植物活性氧的研究动态进行概述,同时对植物活性氧清除机制在提高植物抗逆性方面的应用进行探讨。     

多胺与植物逆境胁迫的关系

在逆境胁迫下,植物体内多胺水平及其合成酶活力会大量增加.文章介绍了多胺与植物抗逆能力关系的研究进展.     

植物代谢组学的研究方法及其应用

代谢组是指某一生物或细胞在一特定生理时期内所有的低分子量代谢产物.植物代谢组学是指对植物抽提物中代谢组进行高通量、无偏差全面分析的技术.近年来,植物代谢组学研究取得了很大进展.本文介绍了其含义、历史沿革及研究方法,并用典型实例阐释了它的应用方向.     

miRNA在植物重金属胁迫应答中的作用

microRNA （miRNA）是一种新型的长度为20~24 nt的非编码RNA,通过对靶基因的表达调节进而参与调控植物体的多种生理代谢活动。重金属是一类重要的环境污染物,严重危害植物的生长发育,甚至导致植物死亡。植物在长期的进化过程中形成了抵御重金属胁迫的多种机制,如miRNA对特定基因转录后水平的调控就在逆境胁迫应答中发挥重要作用。本文综述了植物中参与重金属胁迫应答miRNA的种类及作用机制,为揭示重金属胁迫条件下基因表达调控机制,以及利用基因工程手段改良植物对重金属的耐受性提供了线索和依据。     

γ-氨基丁酸在植物抗逆生理及调控中的作用

γ-氨基丁酸(GABA)是一种非蛋白质氨基酸,广泛存在于生物体中.GABA已经在多种植物体中被发现,但是它在植物体中的生理作用还不十分清楚.对γ-氨基丁酸在高等植物体中的合成、代谢途径、逆境条件下GABA在植物体中起的作用以及对植物的生长发育、氮代谢以及信号调控作用等生理过程的影响进行了综合评述,为GABA在植物体中进一步研究提供理论依据.