瓜类作物耐涝性研究进展

涝害是中国频发的自然灾害之一,严重影响瓜类作物的产量和品质,造成经济损失.本综述阐述了淹水胁迫对瓜类作物根系生长、呼吸作用、光合作用和活性氧代谢的影响,论述了瓜类作物通过乙烯介导的不定根生成、降低有氧呼吸速率,诱导抗氧化酶活性和抗氧化物质合成等机制适应淹水胁迫引起的氧气供应不足,总结了叶绿素损失率等瓜类作物耐涝性鉴定指标,从常规育种、分子标记辅助育种和基因工程等3方面回顾了瓜类作物耐涝遗传育种进展,并对未来的研究方向进行展望,旨在深入了解瓜类作物的耐涝机制,为进一步培育耐涝新品种提供理论基础.     

转录组测序技术在植物水淹胁迫研究中的应用

水淹胁迫是植物遭受的主要非生物胁迫之一,对作物生长发育、产量、品质等都会带来严重影响,全面解析植物的耐涝机制,对选育耐涝品种具有重要意义。高通量转录组测序技术以其数字化信息、高灵敏度、广泛的检测范围及重复性好等优点,已被广泛用于生物体的多种功能研究。目前在水稻、玉米、油菜、黄瓜、大豆等多个物种中,已有从转录水平分析植物对水淹胁迫的分子响应机制相关研究报道,这对于深度解析植物耐涝的分子响应机制和加快作物耐涝品种选育具有重要意义。但目前尚未有转录组测序技术在植物水淹胁迫应用方面的综述。因此,本研究着重综述了植物水淹胁迫测序组织及时间点选择、各阶段基因表达水平、GO功能富集、小RNA的功能特征几个方面,并展望了新一代测序技术在植物抗逆机理研究中的应用前景。     

植物干旱响应生理对策研究进展

干旱是影响植物生长的重要环境因素之一。植物在干旱胁迫下的响应策略一直是抗旱生理的研究热点。本研究综述了干旱胁迫下植物抗旱基因转录调控、渗透调节、活性氧清除、保护蛋白以及形态结构等方面的响应机制,并对未来植物抗旱研究提出了几点建议：结合转录组学、蛋白质组学等手段挖掘机理;加强干旱与其他环境因子复合胁迫效应对植物生长发育影响的研究。     

植物抗旱耐盐机理的研究进展

干旱、盐碱均是影响植物生长发育及作物减产的非生物胁迫因素,研究植物的抗旱性和耐盐性对农业生产和生态建设具有重要的意义。植物在受到干旱胁迫或者盐碱胁迫时,可以通过渗透物质的变化以及保护酶活性变化来响应干旱胁迫或者盐碱胁迫,从而提高植物的抗旱耐盐能力。同时许多与植物抗旱耐盐相关的基因被克隆和分析,并通过转基因技术将这些基因转到植物中异源表达,同样提高了转基因植物的抗旱耐盐能力。笔者从植物形态、生理生化水平以及活性氧清除和转录因子等方面概述了植物的抗旱和耐盐机制。     

作物抗旱生理与分子作用机制研究进展

干旱胁迫是影响植物生长发育的主要逆境因子之一,从形态指标、渗透调节、活性氧清除、内源激素、胁迫诱导蛋白等方面对作物耐旱生理及其分子机制研究进展概述,以期为我国抗旱农业研究与生产提供一些思路。     

逆境胁迫下植物活性氧代谢及外源调控机理的研究进展

逆境胁迫可使植物活性氧代谢失衡,导致活性氧过度积累,从而对植物造成氧化伤害。而外源调控可以缓解这种逆境伤害。从逆境胁迫及外源调控对植物活性氧代谢机制的影响角度,总结了近年来国内外关于逆境胁迫及外源调控对植物活性氧自由基代谢、细胞膜脂过氧化程度、抗氧化酶活性影响的研究进展。在此基础上指出未来全球变化背景下植物活性氧代谢研究应在分子水平上进一步深入,同时应加强关于CO2、O3等温室气体浓度升高对植物活性氧代谢影响的研究。     

棉花对淹水胁迫的适应机制

淹涝是造成棉花减产的重要灾害因素。在淹水胁迫下,棉花的生长发育会受到不利影响,中、重度持续淹水还会引起棉花减产甚至绝产。但是,棉株自身具有完整的适应保护机制,遭受淹水胁迫后通过启动逃避机制、静止适应机制和再生调节补偿机制,适应淹水胁迫、减少涝害损失。本文重点就棉花对淹水胁迫的3个适应机制进行了详细论述,就淹水胁迫对棉花生长发育、生理特性和产量性状的影响以及缓解棉花淹水伤害的主要措施与方法也作了简要评述。     

棉花涝渍胁迫的耐受及应答机制研究进展

涝渍是中国长江、黄河流域棉区棉花产量、品质提高的重要限制因子。棉花常具有复杂的耐涝机制,其中,转录因子在其响应涝渍胁迫中发挥着重要作用。本研究从形态结构、生理生化、基因表达等方面综述了近几年国内外有关棉花涝渍胁迫的研究进展,探讨了胁迫条件下棉花的形态及生理适应性,信号转导过程,重点分析了b ZIP、AP2/EREBP,NAC、WRKY、MYB、b HLH等几大家族转录因子的结构、分类及生物学功能,并对其响应非生物胁迫的复杂调控机制进行了论述,以期为发掘棉花耐涝基因,利用分子手段培育棉花耐涝新品种提供思路。     

植物响应盐碱胁迫的机制

土壤盐碱化对农林业生产和发展的影响日渐严重,已经成为全球范围内所面临的重大环境问题。研究盐碱胁迫的危害以及植物对盐碱胁迫的响应机制,有助于挖掘植物耐盐碱基因,选育耐盐碱品种,改良盐碱地,提高农作物的产量,扩大园林植物的栽培应用。盐、碱实际上是两种不同的非生物胁迫,碱胁迫在盐胁迫的基础上还增加了高pH胁迫,其危害程度较盐胁迫更深。本综述分析了土壤盐渍化现状,盐碱胁迫对植物产生的渗透胁迫、离子毒害、高pH伤害、活性氧胁迫等危害,从渗透调节物质的合成、离子的吸收转运与pH调节、增强抗氧化酶活性及内源激素响应等方面阐述了植物耐盐碱的生理机制;从盐碱胁迫的信号转导、转录因子调控响应及抗盐碱相关基因的表达等方面梳理了植物耐盐碱的分子机制。最后对植物适应盐碱胁迫的研究方向及多组学联合分析在全面研究植物抗盐碱机制中的应用作出了展望。     

miRNA参与逆境胁迫的研究进展及抗病育种展望

MicroRNA (miRNA)是一类19～24 nt的非编码小分子RNA,由一段具有发卡结构的单链RNA前体剪切后生成,在植物的生长发育和胁迫响应中发挥重要作用。本研究总结了植物miRNA的合成途径和作用机制,miRNA参与植物生物胁迫和非生物胁迫响应的机理和作用等,并对其在作物抗病育种中的前景进行分析,从而为miRNA调控靶基因而提高作物抗病性研究提供新突破。     

棉花涝害胁迫研究综述

涝害是棉花生产中面临的重要自然灾害之一,严重制约了棉花种植面积和产量。为了研究涝渍灾害对棉花生长发育状况的影响,本研究从棉花的形态生长、生理特性及植物激素变化等方面概述了涝害胁迫的研究现状及进展,分析了涝害对棉花生理机制造成的影响,以及涝害胁迫下棉花通气组织的形成及酶代谢适应性变化,并就棉花耐涝性鉴定方法、评价指标及其品种选育等提出了需要进一步研究和探讨的建议。     

Effects of Ethylene on Cotton Adaption to Waterlogging Stress and the Underlying Mechanism

[Objective] Waterlogging adversely affects cotton growth and development, and continuous waterlogging may further result in considerable yield loss or crop failure. Enhancing the ability of cotton to adapt to waterlogging stress to preserve yield and quality is therefore critical. Ethylene is an important signal molecule, which plays a vital role in the process of plant stress resistance. However, the mechanism of ethylene in mitigating cotton waterlogging damage is still unclear. [Method] In this study, we setup an experiment with a cotton (Gossypium hirsutum L.) variety K638 in an electric rain shelter at the experimental station of the Shandong Cotton Research Center at Linqing, Shandong. We treated the cotton plants by waterlogging for 10 d during the flowering stage and used a non-waterlogged treatment as the control. During the waterlogging stress treatment, cotton plants were treated with an ethylene signal transduction inhibitor (1-MCP) or ethylene synthesis precursor (ACC) to detect the effects of ethylene content on cotton waterlogging injury and its physiological mechanism. [Result] The results revealed that a foliar spray of 1-MCP significantly inhibited ethylene synthesis in the stressed cotton plants, the content of ethylene and malondialdehyde (MDA) decreased by 5.3% and 39.2%, and the activities of alcohol dehydrogenase (ADH), pyruvate decarboxylase (PDC), and lactate dehydrogenase (LDH) decreased by 37.8%, 20.5%, and 8.2%, respectively. The photosynthetic rate, dry weight of the whole plant, and seed cotton yield increased by 13.5%, 3.3%, and 4.6%, respectively. The effect of ACC on the plants was the opposite because spraying ACC promoted ethylene accumulation in the waterlogged cotton. The ethylene and MDA content increased by 8.0% and 19.5%, respectively. The activities of ADH, PDC, and LDH increased by 17.5%, 11.2%, and 8.0%, respectively, while the photosynthetic rate, dry weight of the whole plant, and seed cotton yield decreased by 6.0%, 7.7%, and 8.0%, respectively. [Conclusion] In summary, reducing ethylene content in waterlogged cotton plants can significantly alleviate hypoxia damage caused by waterlogging stress and subsequently promote cotton growth and development by restoring physiological metabolism.     

植物水淹胁迫形态学研究进展

此文对在淹水条件下植物的形态学响应方面进行综述,以便为洪涝灾害频繁发生地区选育耐淹植物提供参考。淹水胁迫引起弱光环境,使气体扩散受限,叶绿素降解,光合速率下降。为了适应水淹环境,植物形态上产生通气组织、不定根和肥大的皮孔、茎干伸长、叶片减少等以维持氧气的扩散和高的吸收效率,维持高的能量贮备,以保障其正常的生理功能和新陈代谢。进一步开展与植物形态相关基因研究,采用实验室植物的数据预测野外淹水条件下的植物抗涝性,森林淹水胁迫的定位观测是今后的研究方向。     

淹涝胁迫条件对水稻形态的试验研究初报

为分析不同品种早稻对水淹胁迫的响应,于2012年3—7月分别对不同品种水稻的分蘖期、抽穗扬花期耐淹能力及不同淹涝强度对一些农艺性状的影响进行了研究。结果表明：分蘖期不同品种籼稻在不同的淹涝强度处理间的株高变化结果不一。不同淹水处理小区出现主茎穗和分蘖穗发育进程不一致,生育期延长天数与淹水天数之间呈现极显著的正相关关系。因为‘湘早籼24’植株相对比较矮,受钻心虫危害比较严重。钻心虫发生面积和淹水强度之间呈现极显著的正相关关系。淹水处理造成水稻产量降低,试验结果表明同一品种,产量降幅随淹水时间延长而加大。     

盐胁迫对植物生长的影响及耐盐生理机制研究进展

盐胁迫是影响植物生长发育及产量的主要非生物胁迫,目前,中国盐渍土面积不断增大,培育耐盐作物、开发利用耐盐植物资源,是抵御盐胁迫的一种可行途径。盐胁迫对植物具有多方面的影响,盐胁迫下植物自身也会产生一系列生理生化的改变以调节离子及水分平衡,维持植物正常的光合作用。本综述从植物生长发育、光合作用、离子平衡等方面概括总结了盐胁迫对植物的影响,系统地介绍了植物自身通过离子区室化、清除活性氧、增强保护酶活性等来抵御盐害的生理机制。旨在培育耐盐作物、研究植物耐盐机理、开发利用耐盐植物资源、有效利用盐碱地等方面提供帮助,为农业发展、粮食安全以及生态环境安全提供参考依据。     

盐渍和涝渍对棉苗生长和叶片某些生理性状的复合效应

 以陆地棉鲁棉研17和鲁棉研28为材料,以无盐正常供水为对照,研究了在盐渍、涝渍和盐涝复合胁迫14 d后棉苗干物质积累、叶片光合速率、叶绿素荧光参数和叶绿素含量等的变化。结果表明,盐渍、涝渍和盐涝复合胁迫都显著影响两个品种的光合速率和干物质积累。盐渍对棉苗的影响程度小于涝渍,而涝渍又小于盐涝复合胁迫,盐涝双重胁迫对棉苗生长和干物质积累的抑制表现出累加效应。盐渍胁迫下叶绿素含量的下降是光合作用受抑制的重要原因,而涝渍和盐涝胁迫下光合速率下降可能是叶绿体结构和PSⅡ稳定性的下降引起的。