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。     

禾本科主要作物抗旱相关基因及转基因研究进展

干旱是限制作物生长和产量的重要因素之一,为提高禾本科主要作物水稻、小麦、玉米、甘蔗的抗旱能力,本研究从植物抗旱机理出发,归纳了植物抗旱相关的功能基因、转录因子以及信号因子。综述了水稻、小麦、玉米、甘蔗抗旱相关基因挖掘以及抗旱转基因的研究进展,针对今后作物抗旱性的研究,提出了开展逆境植物重要抗旱基因资源挖掘、构建多基因共表达系统以及开展科学、标准的转基因抗旱鉴定指标评价体系研究的建议。     

棕榈科植物抗寒、抗旱生理生化研究进展

棕榈科植物作为世界热带地区最重要的科之一,具有较高的观赏和经济价值。低温和干旱是限制棕榈科植物生长发育和种植面积进一步扩大的主要因子。而植物生理生化指标的变化情况,能直接反映植物抗寒、抗旱能力强弱。简述了近年来棕榈科植物抗寒、抗旱生理生化的研究进展,分析了其生理生化变化规律,提出了提高棕榈科植物抗寒、抗旱的方法,并对未来研究发展方向进行了展望,为进一步开展棕榈科植物抗寒、抗旱机理和提高其抗寒、抗旱性研究提供参考。     

植物抗旱生理研究进展与育种

植物在干旱胁迫下的生理代谢变化一直是抗旱生理的研究热点。植物为适应和抵御干旱环境所形成的形态特征和生理特性以及生理变化机制是一个复杂的系统。通过对部分抗旱生理生化研究进展的归纳和总结,主要从3个方面提出植物在干旱胁迫下的主要生理反应和生化变化指标。并通过比较分析,综述了在干旱胁迫下植物生理生化方面的反应和变化规律。从而为抗旱种质的鉴定、筛选和抗旱生理育种提供参考。     

干旱胁迫下中国沙棘脯氨酸含量变化及其关键调控基因的表达模式

干旱胁迫严重影响植物的生长和产量,重度干旱胁迫会导致植物永久萎蔫.发掘中国沙棘的抗逆基因有助于提升植物抗旱性.脯氨酸是植物响应干旱胁迫的重要渗透调节物之一.为了探究中国沙棘中脯氨酸响应干旱胁迫的调节机制,本研究在干旱胁迫下,检测两年生中国沙棘扦插幼苗的叶片相对含水量和脯氨酸等5个抗旱相关生理指标;通过实时荧光定量PCR检测2个脯氨酸调控关键基因的表达量.结果 表明,干旱胁迫下的中国沙棘叶片相对含水量逐渐下降;叶绿素、可溶性糖、可溶性蛋白和脯氨酸的含量呈上升趋势,且所有生理指标在复水后较处理前均下降;脯氨酸关键合成基因吡咯啉-5-羧酸合成酶(P5CS)基因在根、茎、叶中的相对表达量呈现先上升后下降的趋势,而调控脯氨酸分解的脯氨酸脱氢酶(ProDH)基因相对表达量迅速降低.本研究为揭示中国沙棘抗旱机理提供理论依据,同时为植物抗旱育种提供候选基因.     

远红外成像技术在植物干旱响应机制研究中的应用

植物干旱响应机制非常复杂,气孔开闭是植物适应干旱逆境的机制之一。一般气孔行为的改变会直接反映在一些生理指标（如气孔导度、蒸腾强度等）的改变上,继而影响叶片的温度。一旦遇到外界胁迫（如干旱）的影响,叶温发生变化将被用来监测诊断植株的受胁迫情况。远红外热成像是一种可将目标物体红外热辐射转化成热像彩图的技术,具有高分辨率、非接触、高通量的特征。为此,对植物干旱响应机制与远红外成像技术在植物上的应用研究进行综述,阐明远红外成像技术应用于植物干旱响应研究的机制,提出了远红外热成像技术应用于植物抗旱育种的可能性。     

植物旱害及抵御植物旱害途径的研究进展

综述了植物旱害类型;植物抵御干旱反应的途径;干旱伤害植物的机理以及植物抗旱的机制;农业上如何使用合理的栽培措施和化学物质避免干旱的危害.简述了常规育种技术和现代分子育种技术相结合选育优良抗旱高产品种的进展.为农业抵御和降低干旱危害,培育抗旱农作物品种提供参考.     

植物抗旱相关功能基因研究进展

综述了影响植物抗旱性的各相关功能基因的研究进展及其在抗旱基因工程上的应用现状。干旱是影响植物正常生长发育的一个最重要的逆境因子。人们对植物的抗旱性进行了多层次研究，并从各种生物中鉴别和定位了几十种与提高抗旱性相关的基因，为从分子水平上研究植物的抗旱性奠定了基础。近年来，人们发现了更多的抗旱基因，对已知抗旱基因也有了更深入的研究，并成功转化了多种不同类型的植物，提高了其抗旱能力。     

甘蔗抗旱性遗传育种的研究进展

本综述结合目前对植物生物膜结构、渗透调节及干旱诱导蛋白等方面的研究,概括了干旱胁迫对甘蔗的伤害及甘蔗抗旱性的生物学机理。通过对甘蔗形态结构特征、生理生化特性等的分析及对抗旱性指标进行的综合分析可以较好地评价甘蔗的抗旱性。进一步扩大对甘蔗野生近缘种的研究和利用,挖掘更多的抗旱基因。继续加强甘蔗抗旱性在生理生化功能方面和分子水平的研究,并进一步利用基因工程技术培育出甘蔗抗旱新品种。     

水稻生长对干旱胁迫的响应及抗旱性研究进展

水稻是我国主要粮食作物,也是用水量最多的作物.研究水稻抗旱性,培育抗旱水稻品种,实现水资源不足背景下水稻的高产和稳产,有助于缓和粮食生产与水资源短缺之间的矛盾.国内外学者对水稻抗旱机理、抗旱鉴定指标以及抗旱相关基因的分析等做了大量研究并取得了突破性进展.本文从形态特征、生理生化特性以及分子水平等方面综述了干旱胁迫对水稻生长的影响,全面了解水稻在干旱胁迫下的形态变化及其生理生化抗旱机制,以期为鉴定筛选抗旱种质、选育抗旱品种提供参考.     

甘蓝型油菜抗旱性鉴定研究进展

甘蓝型油菜抗旱育种的最终目的是培育干旱条件下节水、高产的新品种。笔者通过形态及生长发育指标、生理生化指标(光合作用、渗透调节、抗氧化酶活性、内源激素、水分利用率等)、产量和品质指标、综合评价指标等对油菜抗旱性鉴定研究进行了回顾式分析,认为水分胁迫对油菜不同时期形态及生长发育具有重要影响。通过回顾式研究,对甘蓝型油菜抗旱性鉴定研究的现存问题进行分析,并对相关指标与技术展开讨论,以期为油菜抗旱性研究和生产提供参考。同时甘蓝型油菜抗旱性分子机制的阐明必然将油菜抗旱育种研究带入一个崭新的阶段。     

水稻开花期抗旱性鉴定指标的筛选

水稻抗旱性鉴定指标的筛选已成为水稻抗旱性研究课题的热点之一。本文利用10个水、旱稻品种（组合）,在开花期水分胁迫条件下,测定了剑叶叶绿素、脯氨酸、丙二醛、可溶性糖含量,叶片相对含水量,株高,叶面积及光合速率等10项与抗旱性有关的形态和生理指标,进行了主成分分析和逐步回归分析。结果表明,水稻开花期叶片脯氨酸含量、叶片相对含水量、气孔导度、叶面积等4项指标对水稻的抗旱性有显著影响,可作为水稻开花期抗旱性鉴定指标。利用所建立的最优回归方程对供试品种（组合）进行了抗旱性预测,结果与它们在田间表现基本一致, 表明用这4个指标在开花期对水稻抗旱性进行鉴定是可行的。     

黍稷芽、苗期抗旱性评价及抗旱资源鉴定

为了全面了解中国现存黍稷种质资源的抗旱性,研究黍稷在PEG6000模拟干旱胁迫下的抗旱表现,挖掘优异抗旱种质并筛选抗旱鉴定指标,本研究以前期构建的包含230份资源的黍稷微核心种质为试验对象,开展室内PEG6000模拟干旱胁迫处理下的芽、苗期抗旱性研究。通过对芽期和苗期抗旱性指标的测定发现:干旱胁迫下,芽期和苗期各指标较对照组均有下降趋势;芽期指标变异系数较苗期偏大,苗期根鲜重变异系数最大,根干重、苗鲜重、苗干重其次(变化范围在0.35~0.50之间)。相关性分析显示多数指标间相关性都达到了显著或极显著水平,其中相对根鲜重与相对根干重的相关性最高,而相对叶绿素含量与相对根长、相对苗长、相对根鲜重及相对苗干重的相关性均较低。采用平均值-标准差逐级分级法和分层聚类分析综合鉴定参试黍稷芽期和苗期抗旱性,发现芽期极强抗旱、强抗旱材料分别为3份和10份,苗期极强抗旱、强抗旱材料分别为24份和23份;其中紫秆黍(00003289)、乌克兰黍(00006438)和白糜子(00000101)三个品种在芽期和苗期均有很好的抗旱性,可作为后续全生育期抗旱研究和抗旱品种选育的优良资源。对芽期及苗期各抗旱鉴定指标进行相关性分析,结果表明芽期与苗期抗旱性没有显著相关性;主成分分析表明,相对苗长、相对苗鲜重以及相对叶绿素含量可作为评价黍稷苗期抗旱性鉴定的主要指标。     

水稻苗期抗旱性指标的筛选

为探索水稻苗期抗旱性形态和生理机制，筛选苗期抗旱性指标，以15个水稻品种为试验材料，在干旱棚内系统研究了水、旱条件下苗期形态和生理指标的变化。结果表明，叶龄、心叶下倒数第1叶叶面积、叶鲜重、根长4个指标的相对值与反复干旱存活率显著或极显著相关，可作为苗期抗旱性的形态指标；超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）活性，氨基酸（AA）、抗坏血酸（AsA）、还原性谷甘肽（GSH）、可溶性蛋白质、丙二醛（MDA）含量8个指标的相对值与反复干旱存活率显著或极显著相关，可作为苗期抗旱性的生理指标。通过主成分分析确立了SOD酶活性、GSH含量、叶鲜重和叶龄4个指标相对值为水稻苗期抗旱性的综合指标，以反复干旱存活率为因变量，4个综合指标为自变量建立的回归方程对供试品种的抗旱性进行预测效果较好。     

马铃薯(Solanum tuberosum L.)干旱胁迫生理特性及耐旱性分析

干旱是一个世界性问题,也是造成中国作物产量低的重要原因。为探究干旱胁迫对马铃薯生理的影响和鉴定耐旱材料,本研究以‘青薯9号’和‘陇薯5号’两基因型马铃薯组培苗为试材,用0%、10%、20%、30%和40%浓度(m/V)的PEG-6000胁迫96 h模拟干旱筛选适宜的胁迫浓度,在含有适宜胁迫浓度的培养液中培养0、20、24、48、72和96 h后,测定抗氧化酶活性、可溶性物质和丙二醛(MDA)含量的变化,最后利用差异变化的生理指标的抗旱系数及主成分分析综合评价马铃薯耐旱能力。结果表明:20%浓度PEG-6000是适宜的胁迫浓度。干旱胁迫处理后,与对照相比,‘陇薯5号’超氧化物歧化酶(SOD)有显著增加,过氧化物酶(POD)和丙二醛(MDA)没有显著差异,可溶性糖在20 h开始显著增加;‘青薯9号’SOD没有显著变化,POD活性显著下降,可溶性糖72 h显著增加,MDA含量没有显著变化。7项生理指标可作为鉴定指标进行主成分分析综合评价,并提取出3个主成分,累积贡献率达79.2%,综合得分评价结果表明,‘陇薯5号’的综合耐旱能力强于‘青薯9号’。本研究对马铃薯干旱胁迫生理特性及耐旱性进行深入研究以及培育耐旱性马铃薯具有重要意义。     

小麦抗旱的分子标记、基因定位和基因工程研究进展

综述了与小麦抗旱相关的分子标记、基因定位和基因工程研究进展。作物抗旱性是复杂的数量性状,利用分子生物学技术对抗旱相关的性状进行研究,有利于阐明其遗传基础,为进一步应用现代生物技术进行小麦抗旱性改良提供理论基础,目前小麦抗旱的分子标记尚未和育种工作紧密结合,对这种现象的原因进行了分析,提出了解决问题的办法。基因工程从渗透调节物质、Lea蛋白、转录因子3个方面进行小麦抗旱性改良,转录因子是目前转基因抗旱育种的一个发展方向。     

水稻和陆稻品种抗旱性综合评价

从产量性状、外部形态和生理生化3个方面多个指标中选出11项有代表性的指标,采用其旱/水比相对值（划分评分标准）和权重计分法对4个水、陆稻品种（组合）进行了抗旱性综合评价,综合评分以TANGARA最高（4.06分）明显高于其他3个品种,IAPAR9（3.33分）次之,稍高于新香优80（3.21分）,R80最低（2.59分）。表明TANGARA有较强的抗旱性,IAPAR9和新香优80抗旱性相差不大,R80较差,与生产实际表现基本一致。表明此项方法具有较强的客观性和准确性。     

东乡普通野生稻全生育期抗旱性鉴定

利用组合R974//东野/R974 BC₁F₅ BIL群体，设水分胁迫和非胁迫两种处理，在全生育期测定了株高、单株分蘖数、单株有效穗数、穗长、穗实粒数、穗总粒数、着粒密度、千粒重、结实率、单株产量、叶片相对含水量、卷叶级别等12个与抗旱相关的形态及生理性状，其中单株产量对水分胁迫影响最敏感。通过各性状旱、水相对值对抗旱系数分别进行单因素逐步回归、通径、灰色关联分析，结果表明，叶片相对含水量、单株分蘖数、穗实粒数、千粒重、株高、单株有效穗数等6个性状与水稻抗旱性相关显著，可作为全生育期抗旱鉴定指标。利用模糊隶属函数法对入选性状的抗旱D值进行抗旱性综合评价，更表明上述性状作为水稻全生育期的抗旱鉴定指标是可行的。同时对5种抗旱性评价方法进行比较指出，抗旱指数是最合适的抗旱性直接评价方法。     

小麦品种抗旱性鉴定产量指标的比较研究

为了筛选适宜于小麦品种抗旱性鉴定的指标,在旱棚鉴定条件下,以国家北部冬麦区旱地组区试抗旱鉴定品种为试材,对抗旱系数、干旱敏感指数、抗旱指数和抗旱指数修订式等抗旱鉴定产量指标进行了比较研究。结果表明小麦品种抗旱鉴定与小麦抗旱种质筛选不同。抗旱系数反映材料的稳产性,对于小麦种质抗旱性筛选更直观。抗旱指数修订式以对照品种的表现为参照,兼顾品种的相对产量（抗旱系数）和绝对产量,便于与品种区试和品种产量比较试验结合,可操作性强,是目前最适用于小麦抗旱育种和区域试验的综合性抗旱鉴定指标。     

干旱胁迫下4种人参属植物抗性生理指标的比较

从生理机制上了解人参属植物抗旱性的重要内容,为其区域化种植和栽培管理提供科学的参考依据。以人参属4种植物三七（Panax notoginseng）、屏边三七（Panax stipuleanatus）、珠子参（Panax japonicus var.major）和越南人参（Panax vietnamensis）为试验材料,采用盆栽试验和自然耗水的方法,获得4个土壤水分梯度,测定叶绿素含量、超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化物酶（POD）活性以及丙二醛（MDA）含量,对4种人参属植物的抗旱适应性进行初步评价。结果表明,干旱胁迫后,4种人参属植物叶片叶绿素含量均升高,且明显高于对照,干旱对这4种人参属植物叶片叶绿素的合成并未产生抑制作用;4种人参属植物的SOD活性均明显高于对照,其中珠子参和越南人参的SOD活性增加幅度较大;在重度干旱（RWC 45%~55%）时,与对照相比珠子参的POD活性升高,增加幅度为21.16%,其余3个品种均降低,其中越南人参的POD活性降低幅度最小;与对照相比,珠子参和越南人参的MDA含量均降低,变化幅度较小。综合以上分析,供试的4种人参属植物中珠子参和越南人参的抗旱能力较强。珠子参和越南人参在干旱胁迫下的SOD和POD活性升高或降幅较小,MDA的含量相对稳定,这些指标对其抗旱性贡献较大,可将其作为抗旱指标。