木本植物抗寒性的环境调控及响应机制研究进展

低温是影响植物生长、产量和地理分布的重要环境限制因子,木本植物在长期生长过程中常常面临低温环境威胁。目前,植物抗寒性研究领域多以一年生草本植物为研究材料,并取得了许多突破性的研究成果,但多年生木本植物抗寒机制研究却少有报道。本综述概述了木本植物抗寒性的环境调控、生理响应及分子调控机制研究进展,以期为木本植物抗寒性提高及抗寒品种选育提供理论参考。     

植物应答低温胁迫的研究进展

低温胁迫是影响全世界作物产量的主要非生物因素之一。当环境温度持续低于植物生长的最低温度时即对植物形成低温胁迫,主要是冷害和冻害。低温胁迫对植物的影响主要体现在酶活性、膜系统、细胞失水等,导致细胞代谢紊乱,甚至是细胞死亡。目前对植物响应低温胁迫的相关研究较多,也是发展较快的一项领域。随着现代研究技术的不断进步,关于植物抗寒性研究的方向不断更新,并且越来越多的研究方法被应用于鉴定植物抗寒性鉴定上。本研究主要从低温胁迫下植物生理生化、细胞结构、光合特性、分子生物学四个研究方面进行阐述,并对植物抗寒研究做出展望,为今后植物抗寒研究提供方向及理论基础。     

小麦冷驯化相关基因及抗寒性分子机理研究进展

经过抗寒性锻炼或冷驯化过程的小麦会增强抗寒性,本文综述了近年来关于小麦冷驯化与抗寒性相关基因与分子机理研究的主要进展,对参与低温信号传导的CBF、ICE、b-ZIP、WRKY、NAC等转录因子,以及低温响应蛋白包括ABA依赖和非ABA依赖途径的COR蛋白、水通道蛋白、微管蛋白、抗冻蛋白等的表达调控模式做以介绍。我们对春化作用与冷驯化的相关性,小麦冷驯化过程中低温信号传导途径和低温响应机制也进行了讨论、总结,期望能对今后小麦抗寒分子育种及抗寒性分子机理的研究有所促进。     

植物抗寒相关功能与调控基因研究进展

低温是严重影响农业生产的重要因素之一,尤其是在高海拔的冷凉地区。近年来随着抗寒基因工程的发展,有关植物抗寒性的研究得到了很大的进展。本研究从抗寒相关的功能基因和调控基因两方面入手,归纳了就近几年国内外关于植物的抗寒相关功能基因（冷诱导基因、脂肪酸去饱和代谢关键酶基因和抗氧化酶基因等）和调控基因（AP2/EREBP、NAC、MYB、WRKY和bZIP转录因子）并提出了展望,以期为人们进一步认识和利用植物抗寒相关基因提供参考,为植物抗寒机理的研究和植物抗寒育种提供依据,期望随着研究的深入能够培育出多抗寒性植物新品种。     

植物抗寒工程中脂肪酸去饱和酶研究进展

低温是影响植物生长的重要因素之一。本文介绍了多不饱和脂肪酸与植物抗寒性的正相关关系,并从脂酰-ACP去饱和酶、脂酰-CoA去饱和酶、脂酰-脂去饱和酶等几个方面综述了近几年里与植物抗寒性相关的脂肪酸去饱和酶基因的克隆、功能鉴定、表达调控等方面的研究进展。也讨论了一些对不饱和脂肪酸和植物耐低温间因果关系存在争议的研究报道。展望了应用基因工程技术培育出抗寒抗冻性较强的林业木材品种。     

药用植物抗寒生理研究进展

低温是限制药用植物生长、发育及产量品质形成的重要因素之一,研究低温对药用植物的影响有助于药用植物进化、分布及道地药材形成等方面的研究。本研究系统总结分析了药用植物抗寒性与生物膜、渗透调节物质、植物生长物质、活性氧平衡和保护酶活性及植物次生代谢产物的相互关系,提出了从植物的交叉适应与学科交叉2个方面进行药用植物抗寒性的研究,进而为深入研究药用植物抗寒鉴定提供了理论基础。     

马铃薯不同品种抗寒性综合评价

研究不同品种马铃薯幼苗的抗寒特性,为抗寒种质创新及抗寒品种选育提供依据。以10个马铃薯品种为材料,采用人工模拟低温环境的方法,分析了苗期低温胁迫对叶片相对电导率、丙二醛含量(MDA)、超氧化物歧化酶活性(SOD)、过氧化物酶活性(POD),可溶性蛋白含量的影响。结果表明:低温胁迫后,叶片相对电导率、MDA含量、SOD活性和POD活性均高于对照,可溶性蛋白含量低于对照。马铃薯品种间叶片各指标存在极显著差异。以马铃薯叶片各项指标的抗寒系数作为衡量抗寒性的指标,采用主成分分析法、隶属函数法和聚类分析法对马铃薯品种的抗寒性进行综合评价。其强弱排序依次为:‘丽薯6号’‘中薯20号’‘滇薯701’‘冀张薯12号’‘青薯9号’‘合作88’‘中薯18号’‘滇同薯1号’‘师大6号’‘宣薯2号’。本研究将10个马铃薯品种聚为3类:‘丽薯6号’、‘滇薯701’、‘中薯20号’等3个品种抗寒性最强;‘滇同薯1号’、‘冀张薯12号’、‘青薯9号’、‘中薯18号’、‘合作88’等5个品种抗寒性中等;‘宣薯2号’和‘师大6号’这2个品种抗寒性最弱。综合评价结果与低温胁迫后植株霜冻损伤评分结果基本一致。本研究通过对马铃薯抗寒性进行研究,并探讨各抗寒指标之间的关系,建立可靠的马铃薯抗寒性评价方法,为马铃薯抗寒性新品种选育及大规模马铃薯品种的抗寒评价提供一定的理论依据。     

脱驯化对寒地冬小麦抗寒性影响的探析

寒地冬小麦的安全越冬受制于 3个外界因素, 分别是低温驯化程度、 越冬期间温度、 以及返青期温度。为分析低温驯化对冬小麦抗寒性的影响, 笔者以抗寒性不同的 2个冬小麦品种为材料, 在其生长的低温驯化阶段分别对其进行脱驯化及低温处理, 测定不同处理下冬小麦植株的成活率及保护酶活性。研究结果得出, 10℃脱驯化处理 2天对植株造成的伤害较 20℃脱驯化 2天显著降低; 抗寒品种 ‘东农冬麦 1号’ 只有在 11月 10日发生 10℃脱驯化 2天其成活率显著降低, 而不抗寒品种在 10月 26日发生10℃脱驯化 2天其成活率为 50%; 20℃脱驯化 2天再-12℃ 3天处理, 抗寒品种在 10月 31日后其成活率低于 50%, 相同处理下不抗寒品种所有时期成活率均低于 50%。抗寒品种经历 20℃脱驯化 2 天后再经历-12℃ 1天低温植株的 SOD酶活性达到最高。由此得出, 低温驯化期发生脱驯化冬小麦植株的成活率降低。     

羽衣甘蓝抗寒生理特性研究

观赏羽衣甘蓝作为秋冬季节重要的园林绿化植物,抗寒性直接影响其推广和应用。为了阐明羽衣甘蓝响应低温的生理特性,揭示抗寒机理,以北京市农林科学院蔬菜研究中心生物技术课题组选配的优良F1杂种作为研究试材,分析不同低温处理下叶片电导率变化和半致死温度,以及渗透调节物质含量和抗氧化酶活性的变化。结果显示,羽衣甘蓝叶片电导率在-5℃以下迅速升高,-10℃左右达到最大值;半致死温度为-10.3~-13.7℃,红色类型低于白色类型,羽叶和圆叶低于皱叶类型。上述研究结果与观赏羽衣甘蓝田间抗寒表现一致。低温处理下渗透调节物质含量和抗氧化酶活性响应特性表明,不同指标呈现不同的变化趋势,除了可溶性糖在-10℃含量最高外,可溶性蛋白和游离脯氨酸含量,以及超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性均在-5℃或-8℃达到最大值,并随温度进一步降低而下降。主成分分析结果表明半致死温度、可溶性糖和游离脯氨酸含量是导致羽衣甘蓝抗寒性差异的主要因素。研究结果为建立羽衣甘蓝抗寒性评价体系,进一步解析抗冻机理,培育抗寒新品种奠定理论基础。     

果树抗寒性生理生化及分子机理研究进展

随着果树产业规模的扩大,研究者们在果树方面的研究也取得一定成绩,但是近年来的特殊气候条件严重制约着果树产业的发展。果树的抗寒性与基因特性和低温胁迫有关,其抗寒能力因果树种类、品种的不同以及环境适应性差异而呈现出不同的表现趋势。果树抗寒性的生理生化研究以细胞膜系统、抗氧化系统及渗透物质等方面为基础进行探索,并结合其抗寒分子机理、遗传育种的研究工作进行综合分析,其目的在于为果树的抗寒性研究、抗寒品种的选育提供参考。     

植物抗寒剂研究进展

旨在为植物抗寒剂的研发及应用提供科学依据。笔者首先简要介绍了植物抗寒剂的定义、特点,并通过概括植物细胞内游离脯氨酸、可溶性糖含量以及保护酶活性等生理指标对植物抗寒性的影响,分析了植物抗寒剂的作用机理。其次依据时间顺序总结了国内外植物抗寒机理的研究进展及抗寒剂的研发历程,详细阐述了植物抗寒剂的国内外研究现状。最后简要分析了目前植物抗寒剂研发存在的问题以及未来的发展趋势,对今后抗寒剂研究的方向和思路做出了比较可靠的趋向预测。     

抗寒剂的叶喷施用方法及其对水稻秧苗抗寒性的影响

为了探明抗寒剂KHYE-1的叶喷施用方法及其对水稻秧苗抗寒性的影响。以早稻品种‘中嘉早17’为材料,用抗寒剂叶喷水稻秧苗并进行低温胁迫处理,用化学法、生化法测得生化数据。结果表明KHYE-1的最佳叶喷施用方法为叶喷浓度0.5%、叶喷次数为1次/天,连续3天、叶喷用量5.0 g/盒;在低温胁迫下,KHYE-1叶喷处理使秧苗N、P、K含量及叶绿素SPAD值维持较高水平,可溶性糖和脯氨酸分别比CK提高了147.4%和72.0%,过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性分别比CK增加了80.2%、2.63%。其整体效果优于ABA。抗寒剂KHYE-1能有效增强秧苗抵抗低温胁迫的能力。     

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。     

VIGS技术在观赏植物中的应用

后基因组时代,基因功能研究备受关注,病毒诱导基因沉默(virus-induced gene silencing,VIGS)技术便是一种高效的基因功能鉴定方法。VIGS虽然在模式植物以及经济作物上已经有了大量的研究基础,但在观赏植物领域研究较少。观赏植物具有一定的经济、生态和社会价值,在对其基因功能进行研究时,利用高效的技术方法有利于更好地提高其观赏性、耐胁迫等品质,实现这些价值。所以,为降低观赏植物栽培成本,提高质量,将VIGS技术用于观赏植物研究,可有效解决传统方法效率低,存在技术瓶颈等问题并实现其价值的统一。本综述对VIGS这项简便、快速的技术的分子机理、体系的优化与发展以及其在观赏植物生长发育、遗传改良、抗胁迫等方面基因功能研究上的应用进行总结,希望该技术在不断优化的同时能够在观赏植物基因功能研究中得到更广泛的运用,为观赏植物基因功能鉴定、品质改良和定向育种提供新思路。     

高寒地区冬小麦东农冬麦1号越冬前的生理生化特性

在北方寒地田间自然条件下,于越冬前不同时期(不同气温)分别对抗寒冬小麦品种东农冬麦1号(返青率大于85%)和非抗寒品种济麦22(返青率小于1%)的叶片、分蘖节和根取样,测定其与抗寒相关的一些生理生化指标。结果表明,东农冬麦1号的可溶性糖、可溶性蛋白、脯氨酸、叶绿素含量,以及超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性均高于济麦22;组织含水量、相对电导率均低于济麦22,说明东农冬麦1号的抗寒适应性强于济麦22。分蘖节储备抗寒物质的能力最强,是小麦安全越冬中起重要作用的器官。     

植物低温胁迫调控机制研究进展

低温是影响植物生长发育和植被分布的一种非生物胁迫。当环境温度持续低于植物生长的最佳温度时即形成低温胁迫,包括冷害和冻害。冷害是指零度及以上低温对植物造成的伤害,细胞内不结冰,但会使喜温类植物产生生理性障碍,引起该类植物受伤或死亡。冻害是指零度以下低温对细胞造成损伤甚至死亡的现象。植物从感知低温到功能基因表达,进而抵御低温胁迫,相关调控机制一直是研究热点。本文综述了近年来植物低温胁迫相关研究,从信号感知、信号传导、功能基因表达、低温诱导的生理和细胞调机制等几个方面进行了分析讨论,并对植物抗寒研究做出展望,这将有助于抗寒植物新种质的培育。     

Recent Progresses in the Studies of Genetic Engineering for Cold Resistance in Plants

Low temperature is one of abiotic stresses limiting the geographical location suitable for growing corps and periodically account for significant losses in plant productivity, so it's important for agriculture to improve the cold resistance of corps. Many plants can acquire increased frost tolerance after a period of exposure to low, non-freezing temperature through a complex adaptive process called cold acclimation. In the past ten years, with the great advance in the researches of molecular mechanism of cold acclimation, the studies of genetic engineering for cold resistance in plants have also been carried out extensively. Currently, there are two kinds of genes used in plant cold-resistant genetic engineering, Which are protective genes and regulating genes. Many studies indicate both kinds of genes have good prospect for improving the cold resistance of plants. However, there are also many problems in this field to be solved immediately.