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.     

植物同源多倍体耐盐性研究进展

多倍化是高等植物进化最重要的动力之一,多倍体植物由于基因组组成以及基因表达方面的变化,通常会表现出不同的生理现象,多倍体的抗性优于其同源二倍体祖先。土壤盐碱化和次生盐渍化是影响农作物生产的重要因素,严重制约着我国农业的可持续发展。同源多倍体植物耐盐能力较强,是作物遗传改良的重要种质资源,了解其耐盐机理对培育耐盐品种具有重要意义。本文从与盐胁迫相关的耐盐性进化、生理生化水平、细胞结构和分子层面等多角度总结了植物同源多倍体盐胁迫研究进展,并以作者所在研究团队培育出的多倍体西瓜为例讨论了多倍体抗逆性研究存在的问题及未来的发展方向,以期为多倍体抗逆优势机理研究提供参考。     

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。     

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。     

植物耐盐研究进展

综述了盐胁迫对植物的损伤和其中的各种生理生化过程,以及植物在抵抗盐胁迫过程中的耐盐机理。新的研究成果表明,植物自身的miRNA可能在植物抗逆境过程中起到了重要作用,甲基化过程参与了抗逆境相关的甜菜碱等小分子有机物质的合成。     

盐胁迫过程中抗坏血酸对植物的保护功能

以拟南芥抗坏血酸突变体(υtc-1)和野生型(ωt)为材料,研究了抗氧化系统对盐胁迫的响应机制．以揭示抗坏血酸(ASA)的抗氧化机理及对植物的保护功能。结果显示：100mmol／L NaCl处理12、24、48、72h,υtc-1和ωt体内MDA(丙二醛)及H2O2(过氧化氢)的含量均明显增加,但υtc-1增加的程度明显高于ωt,说明盐胁迫可能对υtc-1造成了更严重的氧化伤害。胁迫过程中,ωt体内的几种抗氧化酶[超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)]活性均升高,而υtc-1体内SOD、CAT活性降低,APX活性在胁迫24h之前增加,24h之后降低;同时,υtc-1中总的抗坏血酸含量和还原型谷胱甘肽／氧化型谷胱甘肽(GSH／GSSG)的比值下降,而ωt与此相反。本研究表明：抗坏血酸参与活性氧(AOS)的代谢,减轻AOS对植物的伤害;并可能对植物细胞内的抗氧化酶具有调节作用,增强逆境胁迫下植物的抗逆能力,对植物有重要的生物学保护功能。     

植物耐盐性的分子生物学研究进展

研究证明了植物的耐盐机制十分复杂,安与植物的小分子物质的积累,离子摄入和区域化,以及基因表达和大分子蛋白质的合成有关,如调渗蛋白、通道蛋白、晚期胚胎发生富集蛋白。同时,利用克隆技术分离到了一些盐诱导基因。现将这部分工作做一综述。     

植物根系耐盐机制的研究进展

植物根系能够摄取土壤环境中的养分与水分,在植物的生长发育中起重要的作用。植物根系由于直接与土壤环境相接触会受到非生物胁迫较大的影响。盐胁迫是主要的非生物胁迫之一,对植物根系会产生较大的伤害。综述根系在组织形态和细胞水平上对盐胁迫的应答,以及根系响应盐胁迫的信号传导途径、转录因子与基因,对植物根部耐盐机制的解析和植物耐盐基因工程工具基因的挖掘具有重要意义。     

乙烯调控植物耐盐性的研究进展

乙烯具有复杂的生物学功能,它调节着植物生长发育和许多的生理生化过程。乙烯也被认为是一种胁迫应答激素,直到近几年关于乙烯生物合成及信号转导途径与植物盐胁迫的关系才逐渐被挖掘出来。乙烯在不同水平、层次参与盐胁迫反应,包括乙烯合成关键酶(ACS)和乙烯受体,细胞质中CTR1和EIN2以及细胞核中EIN3传导、响应盐信号。但是乙烯合成和信号转导途径在植物盐胁迫响应过程中仍然存在许多未解决的问题。主要介绍乙烯合成及信号转导途径的各组分与盐胁迫关系的最新研究进展,并讨论其存在的主要问题。     

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。     

两种麻疯树苗对盐胁迫的生理生态响应

研究两种不同基因型麻疯树苗(南油2、3号)在不同NaCl浓度下生理生态响应特征,并比较不同基因型麻疯树苗的耐盐差异性。结果表明:①用25、50 mmo.lL-1NaCl处理,南油2号全株干重与对照无显著差异,而南油3号全株干重比对照显著降低。用100 mmol.L-1l或以上浓度的NaCl处理,随着盐度增加,两种树苗全株干重皆比对照显著降低,且3号苗降低的幅度大于2号苗。②在用200 mmol.L-1或以下浓度的NaCl处理,南油2、3号叶片相对含水量(RWC)皆与对照无显著差异,而在用300 mmol.L-1NaCl处理,则分别比对照显著降低5%和8%。③用25、50 mmol.L-1NaCl处理,南油2号可溶性糖(SS)含量比对照显著降低,3号与对照无显著差异;用200、300 mmo.lL-1NaCl处理后,两者SS含量均比对照显著降低。同时,2号苗可溶性蛋白(SP)含量比对照显著增加,3号苗SP含量与对照无显著差异。④随着盐度增加,南油2号苗超氧化物歧化酶(SOD)活性先增加后降低。用300 mmol.L-1NaCl处理,比对照显著降低。随着盐度增加,3号苗的SOD活性递减,皆显著低于对照。用25、50 mmo.lL-1NaCl处理,两种树苗的过氧化物酶(POD)活性与对照无显著差异。随着盐度增加,2号苗的POD活性比对照显著增加,而3号苗比对照显著降低。用25、50 mmo.lL-1NaCl处理,两种树苗的过氧化氢酶(CAT)活性皆比对照显著增加,且随着盐度增加,其变化趋势如SOD活性。结果表明,麻疯树幼苗具有较好的耐盐性,且南油2号比南油3号具有更高的耐盐性,因为前者具有更高的保护酶活性、叶片保水能力和叶片SP含量。     

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。     

盐胁迫对植物叶绿素荧光影响的研究进展

盐胁迫是制约植物生长发育的主要非生物胁迫之一, 研究植物的耐盐机理对开发和有效利用盐碱地有重要的意义。叶绿素荧光动力技术作为研究植物光合生理状况及植物与逆境胁迫关系的理想方法, 可表明外界胁迫环境对植物光合器官的伤害程度。通过总结性阐述盐胁迫对植物叶绿素荧光的影响, 分别从盐分类型、植物类型、光照强度以及盐旱交互作用等方面分析了植物叶绿素荧光对盐胁迫的响应, 进而反映盐胁迫对植物光合能力的影响程度, 并提出增强植物抗盐性的途径, 包括施加外源物质、利用转基因技术、真菌的协同效应和培育耐盐品种。最后对叶绿素荧光动力技术在抗盐胁迫的运用前景进行了展望, 提出了当前研究需要解决的问题, 旨在为提高植物耐盐能力提供一定的理论依据。     

Physiological and biochemical traits involved in the genotypic variability to salt tolerance of Tunisian Cakile maritima

Cakile maritima (family: Brassicaceae) was collected from three provenances belonging to different bioclimatic stages (humid, semi arid and arid) in Tunisia to study their eco‐physiological and biochemical responses to salinity. Seedlings were cultivated on inert sand for 20 days under NaCl treatments (0, 100, 200, 400 mm NaCl). Plant response to salinity was provenance‐ and salt‐dependent. At 100 mm NaCl, growth parameters (leaf biomass, area, number per plant and relative growth rate) were improved in plants from Jerba (originating from arid bioclimatic stage) compared with the control, while growth was reduced in those from Tabarka (from humid area). High salt levels (400 mm NaCl) decreased the plant growth in the three provenances, but plants in Tabarka were the most salt sensitive. The relative salt tolerance of plants from Jerba and Bekalta provenances was associated with low levels of malondialdehyde as well as of electrolyte leakage and endoproteolytic activity. Salt reduced leaf hydration, the decrease in water content being dose‐dependent and more pronounced in Tabarka. Increase in salinity led to significant increase in leaf succulence and decrease in leaf water potential, especially in Jerba plants. The plants from the latter displayed the highest leaf levels of Na⁺ and Cl^?, proline, soluble carbohydrates, soluble proteins, and polyphenols. Overall, the higher salt tolerance of plants from Jerba provenance, and to a lower extent of those from Bekalta, may be partly related to their better capacity for osmotic adjustment and to limit oxidative damage when salt‐challenged.     

The influence of NaCl on Δ1-pyrroline-5-carboxylate reductase in proline-accumulating cell suspension cultures of Mesembryanthemum nodiflorum and other halophytes

Pyrroline-5-carboxylate (P-5-C) reductase (EC 1.5.1.2) was extracted from cell suspension cultures, which proved to be very suitable for investigation of proline accumulation. Proline accumulation in cell suspensions of M. nodiflorum L., as well as P-5-C reductase activity and substrate affinity, increased with progressive adaptation to NaCl stress. In vitro NaCl treatment inhibited enzyme activity and decreased substrate affinity, independent of pretreatment of the cells. NaCl concentrations below 100 m M did not inhibit enzyme activity of adapted cells. High substrate concentrations counteracted in vitro NaCl inhibition (up to 200 m M ). Cycloheximide inhibited the increase of P-5-C reductase activity, as well as proline accumulation, after NaCl treatment, indicating stress-induced de novo synthesis of the enzyme. The different reactions of P-5-C reductase upon salt treatment are discussed with respect to its possible role in the regulation of proline accumulation.     

Salt Tolerance in Selected Vegetable Crops

Ensuring adequate food production is a major issue in the context of an increasing human population, limit to the areas of new land that can be cultivated, and loss of existing cultivated lands to abiotic stresses. Of these stresses, salinity consistently has the greatest impact in reducing the area of cultivated land, often due to inappropriate irrigation techniques. To increase food supply, there is a need to produce salt-tolerant crops, which can grow successfully on salt-affected lands. Among crops, vegetables possess a central position in the human diet because of their nutritional value providing vitamins, carbohydrates, proteins, and mineral nutrients. There are many vegetable crops of local importance around the world but others that are very widely cultivated. All of these vegetable crops are affected by salinity more or less severely. Salinity affects every aspect of vegetable crop development including their morphology, physiological function and yield. Although efforts have been made to understand the mechanisms of salt tolerance in vegetable crops, less attention has been paid to these than to the staple crops. Where attempts have been made to improve salt tolerance of vegetables, the strategies have ranged from exogenous application of fertilizers, compatible solutes or plant growth regulators, to use of advanced molecular techniques for genetic modifications. This review focuses on the responses of pea, okra, tomato, eggplant, pepper, carrot, broccoli, cauliflower, and potato to salt stress and the strategies being used to enhance their salt tolerance.     

Comparative effects of nitric oxide and salicylic acid on salinity tolerance in saffron (Crocus sativus)

Abstract

Salinity is a major environmental stress worldwide that adversely affects plant’s growth and metabolism. Various studies have demonstrated the positive effect of growth regulators on improving stress tolerance of plants. In this study, Crocus sativus as a profitable herb and expensive spice was subjected to nitric oxide and salicylic acid treatments to improve its sustainability under salinity stress. Based on our results treating Crocus sativus corms with nitric oxide caused more growth under salinity stress, also nitric oxide was able to reduce stress effects by compatible solutes accumulation, inducing antioxidative enzyme activities and increasing the biosynthesis of secondary metabolites. However, salicylic acid treatment did not improve plant growth under salinity.     

NaCl胁迫对西瓜嫁接苗叶片抗氧化酶活性及光合特性的影响

以耐盐性较强的葫芦品种‘超丰抗生王’为砧木,耐盐性较弱的西瓜品种‘秀丽’为接穗,采用营养液水培法,研究了NaCl胁迫对西瓜自根苗和嫁接苗保护酶活性、膜质过氧化及光合特性的影响。结果表明,NaCl胁迫下,嫁接苗和自根苗生物量显著下降,但嫁接苗下降幅度小于自根苗;NaCl胁迫抑制了西瓜自根苗和嫁接苗的气体交换参数,但是嫁接苗的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)及叶绿素含量显著高于自根苗;NaCl胁迫下西瓜嫁接苗叶片超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性均显著高于自根苗,丙二醛含量较自根苗低。上述结果表明,NaCl胁迫下嫁接苗通过维持较高的抗氧化酶活性来提高清除活性氧(ROS)的能力,从而降低氧化损伤,并保持较高光合速率,从而增强西瓜幼苗对盐胁迫的耐性。