MYB转录因子参与植物非生物胁迫响应与植物激素应答的研究进展

基因的时空表达受转录因子的精确调控。植物在面对不利环境因素比如高温、低温、干旱、盐碱等胁迫时其细胞生理生化会迅速地从“舒适”状态转变进入“胁迫响应”状态。这种快速响应的状态转变依赖于植物对胁迫信号的感知及传递、激素通路(脱落酸、茉莉酸等)的激发、转录因子的活化等复杂的过程;最终植物通过胁迫相关基因的表达、次生代谢转变、抗氧化物质的积累等实现胁迫条件下细胞内环境的再平衡从而获得生存。植物MYB(v-MYB avian myeloblastosis viral oncogene homolog)转录因子就是上述转变中的重要参与者。本文介绍了植物MYB转录因子的结构特征、分类,综述了近些年来MYB转录因子与非生物胁迫,以及植物激素应答过程相关的研究进展。     

气候变化对植物逆境适应性影响研究

随着气候变化的不断加剧,植物逆境适应成为作物学前沿领域的热点问题。本文以气候变化对植物逆境适应性影响为研究主题,通过了解气候变化的背景、阐述植物逆境适应产生的原因及生理原理,探索分析植物存在的逆境胁迫问题,展望了植物逆境适应性未来的发展方向和应用前景。以期为提高植物逆境抗性和实现农业可持续发展提供重要支撑。     

盐胁迫对入侵植物节节麦与小麦竞争关系的影响

以节节麦为试材，采用盆栽控制试验，运用de Wit替代系列方法，研究不同浓度(0、50、100、200、400mmol/L)中性盐(NaCl)及碱性盐(Na₂CO₃)胁迫对其生长发育及与小麦竞争关系的影响。结果表明：不同盐胁迫均能抑制节节麦和小麦的生长发育，并造成2种植物的株高、叶面积及总生物量下降；节节麦和小麦均通过提高SOD活性及脯氨酸含量抵御不同盐胁迫，但随着处理浓度的增加，2种植物的相对电导率及硫代巴比妥酸(TBARS)含量均明显增加，表明盐胁迫对2种植物细胞膜损伤程度持续加剧；不同盐胁迫还导致了2种植物的叶绿素含量明显下降；从SOD活性、脯氨酸含量、相对电导率及TBARS含量的增幅以及叶绿素含量的降幅可知，同种盐胁迫对节节麦的损伤程度小于对小麦的，而Na₂CO₃对2种植物造成的伤害程度大于NaCl；从节节麦的竞争平衡指数(CB)可知，不同盐胁迫条件下节节麦的竞争能力依然大于小麦，但随处理浓度的增加呈先升后降的趋势。总之，通过形态结构及生理特性的调整，节节麦对不同种类盐胁迫均表现出了一定的适...     

非生物逆境锻炼提高作物耐逆性的生理机制研究进展

非生物逆境（如,高温、低温、干旱、渍水胁迫等）是限制作物产量提升的重要因子,并且非生物逆境发生的频率、程度以及持续时间随着全球气候变化呈显著上升趋势。因此,提高作物对非生物逆境的抗性,或采取缓解措施降低非生物逆境对作物产量和品质形成的不利影响,对于确保作物稳产及粮食安全有重要意义。逆境锻炼（priming）是指植株经过前期适度的逆境处理后,对再次发生的逆境胁迫表现出较强的抗/耐性,也称为逆境胁迫记忆。与未经过锻炼植株相比,经过锻炼植株的信号调控物质、次级代谢产物、胁迫保护性物质等可以更快、更有效地对再次发生的逆境胁迫产生响应,从而增强植株耐逆性。根据再次逆境发生的类型及时间,逆境锻炼主要包括当代同种逆境锻炼效应（锻炼阶段的逆境和再次发生的逆境是同一种）、当代交叉逆境锻炼效应（锻炼阶段的逆境和再次发生的逆境不是同一种）、跨代同种逆境锻炼效应（经过逆境锻炼的种子在子一代或子几代的同种逆境锻炼效应）、跨代交叉逆境锻炼效应（经过逆境锻炼的种子在子一代或子几代的交叉逆境锻炼效应）四大类型。本文重点围绕高温锻炼、低温锻炼、干旱锻炼及渍水锻炼介导的上述四大类型锻炼效应的生理机制进行了综述,生理机制主要包括植株光合机构响应机制、抗氧化系统在清除活性氧减轻对细胞膜脂过氧化伤害机制、胁迫诱导的信号物质（激素类物质、Ca²⁺、过氧化氢、一氧化氮等）在诱导下游基因表达及生理生化过程机制。此外,表观遗传修饰如DNA甲基化、组蛋白修饰为长期甚至传代胁迫记忆提供了潜在机制。对作物逆境锻炼机制的深入解析,可以找到对作物耐逆性获得起关键调控作用的基因和蛋白,这样在作物生产上,我们可以在生育前期,配合外源调控物质诱导起关键作用的基因和蛋白,可通过人为方法提前刺激这种物质在逆境来临之前表达,主动诱导作物对关键时期逆境耐性的形成,从而有效缓解在产量形成关键生育时期发生的胁迫对作物产量的不利影响,因而具有重要的实际生产意义。     

植物抗寒生理机理及人工调控研究进展

温度是限制植物生长发育过程和地域分布界限的重要非生物胁迫因子之一,每年因低温冻害造成的农 作物产量损失巨大,因此,研究植物尤其是农作物和经济作物的抗冻机理和抗冻人工调控具有现实意义。总结了近 年来植物抗寒生理机理的研究成果,阐述了植物应对冷胁迫的生理适应机制及人工调控措施,介绍了主要抗寒基因 及其人工调控植物抗寒的应用研究,为植物的抗寒防灾提供理论依据。     

高等植物非生物胁迫适应的分子生理机制

在综述高等植物非生物胁迫适应的分子生理机制、转基因改良及其局限的基础上,对今后植物抗性生理研究及分子改良研究中方法论创新以及新技术的综合应用进行了探讨。     

盐胁迫对转SacB、BADH基因的美丽胡枝子部分逆境生理指标的影响

为了探讨盐胁迫下外源基因对植物渗透调节的影响,以同时培育的转入果聚糖蔗糖转移酶(SacB)基因、转甜菜碱醛脱氢酶(BADH)基因及未转基因的美丽胡枝子盆栽苗为材料,研究不同浓度(0、0.5%、1.0%、2.0%)NaCl处理对3种试验材料的耐盐性及盐胁迫下的脯氨酸、甜菜碱、可溶性糖、丙二醛含量、过氧化物歧化酶活性的影响。结果表明:在未进行盐胁迫时,3种试材的这几项指标含量没有明显差异,但随着盐胁迫强度的增加,两种转基因的美丽胡枝子在积累脯氨酸、可溶性糖能力方面明显强于非转基因植株,转入BADH基因的美丽胡枝子在积累甜菜碱上要强于非转基因植株及转入SacB基因的植株;尽管在盐胁迫强度增大的情况下,3种植株的过氧化物歧化酶活性增强了,但两种转基因植株的过氧化物歧化酶活性并没有明显大于非转基因植株;两种转基因植株可明显抑制丙二醛在植物体内的快速积累。     

逆境胁迫条件下脯氨酸对植物生长的影响

植物在环境胁迫条件下,脯氨酸对植物的生理代谢有很大影响.对在逆境胁迫条件下(干旱、盐碱、温度),植物体内脯氨酸的积累及质量分数的变化进行了综述;并讨论了脯氨酸对逆境胁迫条件下植物的生理特性的影响;探讨了不同逆境胁迫条件下,脯氨酸的累积对植物生长影响的生理意义.     

园艺作物褪黑素的研究进展

褪黑素是一种在生物体中广泛存在的吲哚胺类化合物,在动物中具有调节昼夜节律、提高免疫力和抗衰老的作用,是一种对人类健康有益的保健佳品。现已发现褪黑素在高等植物中广泛存在,其生物合成途径以L-色氨酸为底物,途径色胺、5-羟色胺、N-乙酰-5-羟色胺,最终生成褪黑素。目前,植物中鉴定到的褪黑素合成关键酶有:L-色氨酸脱羧酶(Trp DC)、色氨酸羟化酶(T5H)、5-羟色胺-N-乙酰转移酶(SNAc T)、N-乙酰-5-羟色胺甲基转移酶(Ac SNMT)和羟基吲哚-O-甲基转移酶(HIOMT)。虽然目前有关褪黑素在园艺作物中的功能研究还不是很多,但已有研究表明,褪黑素在园艺作物中具有促进生长,增加产量,促进种子萌发,调节光周期,调控根系发育,延迟叶片衰老,影响果实成熟和贮藏等生理功能。而褪黑素的抗氧化特性又赋予它较强的活性氧(ROS)清除能力,且褪黑素能提高光照、温度、水分、盐碱、重金属和氧化胁迫下的抗氧化酶活性。此外,褪黑素还参与了包括生长素(IAA)、赤霉素(GA)、脱落酸(ABA)、乙烯(ETH)、水杨酸(SA)、多胺(PAs)和一氧化氮(NO)等物质介导的信号转导途径,组成了控制园艺作物生长、发育和抗性获得的复杂信号网络。文中从"褪黑素在植物中的生物合成,园艺作物中的褪黑素含量及影响因素,褪黑素在园艺作物生长、发育中的作用,褪黑素在园艺作物胁迫应答中的作用,褪黑素调控植物生长发育和抗逆性的信号转导网络"5个方面对褪黑素在园艺生产中的作用进行综述。重点阐述已经发现的褪黑素在园艺作物上的功能作用,对其潜在生理功能进行了预测,并从提升园艺作物褪黑素含量方面展望了今后需重点开展的研究。     

Increased resistance of drought by Trichoderma harzianum fungal treatment correlates with increased secondary metabolites and proline content

Plant secondary metabolites play vital role in plant stress response. In this study we investigated whether root colonization of tomato(Solanum lycopersicum) infected by Trichoderma harzianum leads to alterations in the biosynthesis of secondary plant metabolites including phytohormones and osmolyte proline under drought stress. Exposure of tomato to drought caused a drastic decline in plant growth and physiological parameters. Tomato inoculated with T. harzianum showed increased root and shoot growth and chlorophyll pigments as compared to uninoculated controls as well as drought stressed plants. Proline and total soluble protein content was increased in plants inoculated with T. harzianum under both normal as well as drought conditions. An obvious increase in phenol and flavonoid content was observed due to T. harzianum. In addition, T. harzianum inoculated plants maintained higher levels of growth regulators indole acetic acid, indole butyric acid, and gibberellic acid under drought stress. Improved secondary metabolites which play an important role in plant stress tolerance by T. harzianum may have coordinately worked for bringing the growth regulation by protecting membranes from reactive oxygen species(ROS) and enhance plant growth through accessing more nutrients by root system.     

植物激素对铝毒胁迫反应调控的研究进展

铝是地壳中含量最丰富的金属元素,土壤酸化会导致其中铝的溶解度大幅增加,产生大量对植物有毒害作用的离子态 Al3+,抑制根系生长,对养分吸收及众多生理生化代谢过程都会产生影响,进而降低作物产量。铝毒胁迫已经成为占全球耕地面积 40% 酸性土壤中作物生长的最主要限制因子。植物激素是调控植物应对各种环境胁迫反应的关键内源因子,对植物提升抗逆性和应对胁迫适应性生长、生存至关重要。脱落酸、生长素、乙烯、细胞分裂素和茉莉酸等主要植物激素在调控植物应对铝毒胁迫反应过程中发挥重要作用。大量研究表明,植物激素还可以通过调控细胞壁修饰酶活性、活性氧代谢和有机酸分泌来提升植物对铝毒胁迫的适应性。此外,不同植物激素信号间也存在复杂的交互作用,共同介导和调控植物应对铝毒胁迫适应性反应。为全面了解植物激素在铝毒胁迫反应中的作用机制,为植物铝毒耐性分子遗传改良提供新的思路,对植物激素信号在参与植物响应铝毒胁迫反应过程中的信号转导和调控作用进行综述,并对铝毒胁迫下植物激素的研究方向进行展望。     

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.     

玉米亚硫酸氧化酶基因ZmSO的克隆及在二氧化硫胁迫下的表达分析

 【目的】克隆玉米中的亚硫酸氧化酶（Sulfite Oxidase,SO）基因,明确其在SO2胁迫下的表达,为今后利用SO进行玉米抗环境污染（SO2、酸雨等）的遗传改良奠定基础。【方法】采用RT-PCR结合RACE技术克隆SO基因,并利用半定量RT-PCR技术分析其在SO2胁迫下的表达。【结果】从玉米自交系Q9中分离到SO基因的全长cDNA 序列（GenBank登录号：FJ436404）,命名为ZmSO。该基因的开放阅读框为1 194 bp,编码397个氨基酸。序列比对及结构预测分析表明,ZmSO编码的氨基酸序列与拟南芥、番茄、水稻中的氨基酸序列的相似性分别达到72%、74%和89%,且包含1个钼辅因子结合域、1个自身二聚化的结构域和1个过氧化物体靶信号序列。半定量RT-PCR分析显示,高浓度SO2胁迫后,在高抗系中ZmSO表达水平显著增高,而在高感系中无显著变化。【结论】分离获得的ZmSO与其它植物物种的SO具有较高的同源性,在高抗系中表达受SO2胁迫诱导增强,可能参与抗性系对SO2胁迫的响应和抗性反应过程。     

热激因子对增强植物耐热性的研究进展

热激因子作为生物体在热胁迫和其他胁迫中基因转录激活信号转导通路中的重要成员,能直接启动下游热激蛋白基因的表达,维持细胞内蛋白质的稳态状态.介绍了植物热激因子的种类、结构特点、调控机制及其在不同作物中对高温和其他胁迫下的重要作用.     

转录因子ABP9基因过表达对植物生长发育的影响分析

【研究目的】为分析玉米ABA/逆境响应转录因子ABP9基因过量表达对植物生长发育的影响以利用该基因开展抗逆分子育种。【方法】本研究构建了35S启动子驱动ABP9组成型表达的植物表达载体,获得了过表达ABP9基因的拟南芥转基因株系,并在正常生长条件下,比较了转基因植株和野生型在种子萌发、营养生长和生殖生长阶段的形态和生理变化,分析了可能的分子机制。【结果】结果表明,正常生长条件下,转基因植株与野生型相比表现出萌发,幼苗生长以及开花阶段的生长抑制;气孔开度减小,叶片内源ABA含量降低;ABA信号传导基因表达增强,而ABA合成基因表达降低;而且这些效应在ABP9基因表达相对较强的转基因株系中表现更明显。【结论】说明ABP9基因过量在正常生长条件下即诱导转基因植株产生耐逆反应,抑制植株的生长发育。因此,在利用ABP9基因进行转基因抗逆育种时须考虑控制ABP9基因适时适量表达。     

高温胁迫对植物花器官发育和生殖过程的影响

开花期内高温会使植物花器官发育畸形或败育,受精失败。研究证实,花粉发育和萌发、子房发育、受精过程对高温敏感。植物的生理条件和代谢反应如内源或外源的ABA水平、高温胁迫下热激蛋白表达等,影响植物对高温胁迫的耐受能力。转录组学研究证实了植物生殖系统发育的复杂性和特殊性。     

异源表达芥菜BjMATE增强紫花苜蓿耐酸铝胁迫的机理

【目的】酸铝胁迫是南方农业生产面临的主要环境胁迫之一。研究乡土植物对酸铝胁迫的适应机理,发掘并利用优良基因培育抗酸耐铝作物新品种,从而为紫花苜蓿分子遗传改良奠定基础。【方法】贵州省草业研究所紫花苜蓿遗传改良组前期已从贵州乡土资源平坝苦油菜中克隆获得BjMATE,并将其构建过量表达载体。采用组织培养和花器官浸泡法分别对紫花苜蓿和拟南芥进行遗传转化,根据NPT抗性基因和特异基因设计引物对转化材料进行分子鉴定,并采用qRT-PCR进行表达量的鉴定。利用水培法平行比较转基因和对照紫花苜蓿在酸、铝和酸铝组合胁迫条件下的发芽率、幼苗生长状况,以及在长时间弱酸铝胁迫条件下的幼苗地上和地下部分的生长变化。采用酶标仪检测酸、铝以及酸铝组合胁迫条件下转基因和对照紫花苜蓿根系中POD、SOD、CAT等抗氧化酶的活性和MDA含量的变化,同时在BjMATE过表达的拟南芥中采用qRT-PCR的方法分析酸铝代谢途径的关键基因AtMATE、AtPIN2、AtALS3、AtALMT1和AtSTOP1在胁迫条件下的表达变化,并对其调控关系进行讨论。【结果】过量表达BjMATE的拟南芥和紫花苜蓿的阳性率分别为100%与66.7%,候选紫花苜蓿和拟南芥转基因株系中BjMATE的表达量分别比对照上调63.02和76.87倍。过量表达BjMATE紫花苜蓿株系OEMs-5和对照中苜1号紫花苜蓿的发芽率在正常、酸胁迫、铝胁迫和酸铝组合胁迫条件下都没有显著差别,但是其发芽势在胁迫条件下显著优于对照中苜1号。在长时间弱胁迫条件下,OEMs-5的株高与对照没有显著区别,但在铝离子胁迫和酸铝组合胁迫条件下,其的生物产量和根系伸长显著优于对照中苜1号。抗氧化酶活性和MDA含量在OEMs-5与中苜1号中的变化不尽相同。POD和SOD的活性在胁迫处理后的2个材料中都显著上升,但只有SOD的活性在2材料间差异显著。CAT的活性在处理间和材料间都没有显著的差异。MDA的含量略有下降,在铝离子和酸铝组合胁迫条件下的2个材料中差异达显著水平。qRT-PCR显示,在OEAt-1植株中,AtMATE、AtPIN2、AtALS3、AtALMT1和AtSTOP1受铝和酸铝组合胁迫诱导,但只有AtSTOP1在OEAt-1与野生型之间差异显著。【结论】BjMATE能够正向调节紫花苜蓿在种子萌发和幼苗生长阶段对酸铝胁迫的耐受性。活性氧清除系统尤其是SOD以及酸铝代谢途径关键基因AtSTOP1可能参与BjMATE介导的酸铝胁迫调节。     

逆境中植物化学通讯机制的研究进展

为抵抗自然界中的各种逆境,植物能发生广泛的化学通讯现象。本文综述了植物在各种生物性逆境和非生物性逆境条件下产生化学通讯机制的研究进展。目前研究主要集中在逆境胁迫对植物生长发育、生理生化过程、次生物质代谢的影响等方面,而从生理遗传学角度研究植物适应逆境胁迫的机理及植物如何感受逆境胁迫并将所产生的胁迫信号传递到作用位点从而发生相应生理变化的研究比较缺乏。从生理遗传学角度研究植物化学通讯机制是今后的主要研究方向。