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相似文献
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1.
菌根植物适应低磷胁迫的分子机制   总被引:1,自引:1,他引:0  
丛枝菌根 (AM) 真菌能够和绝大多数陆生植物建立共生体系,对于植物适应低磷胁迫具有重要作用。已有很多研究从不同角度揭示了宿主植物和AM真菌协同适应低磷胁迫的生理机制,并已深入到分子和信号水平。本文归纳了近年来相关研究成果,从磷胁迫信号感知、有机酸分泌、磷酸酶与激素合成相关基因、磷酸盐转运蛋白基因、转录因子与小分子物质miRNA等若干方面讨论了菌根共生体系响应和适应磷胁迫的分子机理,重点介绍了1) 环境磷浓度作为营养信号诱发菌根植物的生理响应过程及其在共生体系建立中的关键作用;2) AM真菌调节植物激素平衡进而影响植物生长发育和根系构型的生理机制;3) 丛枝菌根涉及的植物、真菌以及菌根特异诱导植物产生的磷酸盐转运蛋白基因在磷酸盐摄取中的特殊作用及可能调控机制;4) 转录因子作为感知磷胁迫信号和调控转录表达水平的枢纽,在增强植物适应磷胁迫能力方面的重要贡献。这些因素既单独作用又相互关联,共同构成菌根植物适应磷胁迫的分子调控网络。未来需要着重加强菌根共生界面的磷转运机制、菌根植物适应低磷胁迫的转录因子调节,以及各调控因子相互作用研究,从而全面揭示菌根植物适应低磷胁迫的分子调控网络,为发展和应用菌根技术调控植物磷营养奠定理论基础。  相似文献   

2.
低磷条件下植物根系形态反应及其调控机制   总被引:3,自引:0,他引:3  
磷是植物必需营养元素之一,土壤中磷有效性低,限制作物生长发育。磷肥施用量逐年增加,但是磷矿资源面临耗竭。植物根系形态变化对于植物适应低磷胁迫,提高植物对土壤磷的吸收利用具有重要意义。本文从植物根系构型、根冠比、初生根、根毛、侧根等方面综述了植物适应低磷胁迫的根系形态变化特征。低磷条件下,植物根系构型发生改变,普遍抑制主根生长,刺激侧根发育起始与伸长,诱导根毛形成。同时,分析了转录因子、植物激素、蔗糖以及关键基因等对低磷条件下植物根系生长发育的生理与分子调控机制,低磷胁迫下转录因子ZAT6和MYB62参与调控初生根生长,BHLH32和PHR调控根毛形成发育,WRKY75对侧根发育有抑制作用。研究表明,在低磷条件下,赤霉素、细胞分裂素、生长素和乙烯对初生根发育起着调控作用,而根毛的生长发育与赤霉素、生长素和乙烯有关,侧根发育过程中生长素作用明显。一些基因如LPR1、LPR2、LPR3以及PDR2参与调控低磷胁迫下植物初生根的发育。低磷胁迫下光合产物蔗糖对植物根毛和侧根发育有影响。  相似文献   

3.
磷是构成许多关键性大分子的重要底物,在植物体内许多生理生化反应中都发挥着重要作用,磷供应不足会极大地限制作物的产量和品质。在漫长的进化过程中,植物形成了一系列适应低磷胁迫的机制,其中,蛋白质水平的泛素化修饰对植物响应低磷胁迫起重要作用。泛素化修饰可以改变靶蛋白的活性、稳定性及其在亚细胞的定位等。对关键蛋白的泛素化修饰在植物低磷胁迫响应中的调控功能和机制进行归类总结,综述植物蛋白质泛素化途径调控低磷胁迫的研究进展。蛋白质泛素化修饰研究主要从泛素、酶和靶蛋白3个组分方面进行。泛素由76个氨基酸组成,并以逐步共轭级联的方式与靶蛋白相连,形成泛素–蛋白质复合体,该复合体被运输至26S蛋白酶体内消化与降解,从而调控众多生理过程。蛋白质泛素化修饰通过改变根系形态构型,影响磷转运子和转录因子的活性和定位,从而促进或抑制植物对土壤磷的吸收以及向地上部的运输,进而调节磷稳态。最后,提出了对植物响应低磷胁迫的蛋白质泛素化需要进行的研究。  相似文献   

4.
植物与土壤微生物的长期互作过程中,逐渐演化形成了植物?微生物相互适应的协同调控机制。植物种类和根系分泌物可以影响根际微生物的群落结构,而根际微生物群落反过来也可以影响植物对土壤环境中生物和非生物胁迫的响应。植物磷饥饿 (耐低磷) 响应机制和抗病 (免疫) 机制研究在农业生产上都具有十分重要的意义。近年来的研究表明,植物根际微生物可以介导植物对营养物质识别 (饥饿响应) 和病原防御系统 (免疫) 分子机制的整合调控。本文综述了本领域研究的最新进展,详细解析了植物体内磷胁迫调控与免疫调控两个重要网络在根际微生物群落影响下发生的整合调控,探讨了植物体内分子应答与根际生态的互作机制,对开展作物耐低磷及抗病机制的研究和应用都具有重要意义。  相似文献   

5.
WRKY蛋白是植物特有的一类重要转录调控因子,它们通过与下游基因启动子上的W-box元件特异性结合诱导或抑制相关基因的表达,从而调控植物生长发育以及植物对生物和非生物胁迫的响应。植物WRKY基因组数目多,在拟南芥、大豆和水稻基因组中已经分别鉴定出74、182和109个,在植物对干旱、盐害、高温、养分匮乏和病原体感染等各种生物、非生物胁迫的响应过程中起关键作用。例如AtWRKY45和AtWRKY75参与调控拟南芥应答低磷养分胁迫,GmWRKY142正向调控拟南芥对镉胁迫的耐受性。在植物面对逆境胁迫时,WRKY蛋白通过与养分相关基因启动子的W-box元件特异性结合,进而实现自我调节或交叉调节,激活或抑制下游基因的转录以应对各种逆境胁迫。众多WRKY下游靶基因也已被鉴定出来,例如PHT家族成员与磷营养相关;3个拟南芥WRKY基因和6个大豆WRKY基因参与调控植物对氮素的吸收利用;6个拟南芥WRKY基因、10个大豆WRKY基因和5个水稻WRKY基因调节植物应对低磷胁迫;2个拟南芥WRKY基因和6个大豆WRKY基因影响植物对钾的吸收利用;3个大豆WRKY基因参与调控植物对硫营养的吸收利用;1个拟...  相似文献   

6.
植物基因的表达调控是一个复杂且精准的网络系统,一般包括转录水平和翻译水平二个层次。转录水平的调控发生在基因表达的初期,是许多基因表达调控的主要方式。在此调控过程中,被称为转录因子的蛋白质特异结合到靶基因的顺式作用元件上,控制着一系列相关基因的表达,在植物生长发育、物种起源和逆境胁迫应答过程中起着非常重要的作用,是生物遗传多样性的重要遗传基础。由于转录因子的重要作用,人们对其作用机理的理解也日渐深入。根据近期的研究进展,本文就转录因子在植物驯化、生物和非生物逆境胁迫方面的工作进行概括梳理,希望读者对此领域有一个比较深入和系统的认识,同时也能为挖掘具有关键功能的转录因子,提高重要农作物的遗传改良效率提供借鉴。  相似文献   

7.
分子标记技术及其在植物营养性状基因研究中的应用   总被引:1,自引:0,他引:1  
常用的分子标记技术主要包括RFLP、AFLP、RAPD等。利用分子标记技术已经构建了许多作物的分子遗传图谱。植物营养性状一般是多基因控制的数量性状,其遗传机制采用传统的方式很难研究,而应用分子标记技术并利用有关的分子图谱则可以对这些复杂的数量性状进行比较方便的研究。由于起步较晚,分子标记技术在植物营养性状中的应用还不太普遍,主要集中在植物耐低养分胁迫和耐矿质元素毒害等几方面。本文介绍了主要分子标记技术的基本原理,利用分子标记进行数量性状基因定位的一般方法,分子标记在植物营养研究中的应用和展望。  相似文献   

8.
干旱、高盐及低温胁迫下植物生理及转录因子的应答调控   总被引:2,自引:1,他引:1  
干旱、高盐及低温等非生物胁迫是限制植物生长发育的主要环境因子。这些环境胁迫因子通常导致植物体内生理代谢改变,并参与非生物胁迫调控转录因子的差异表达。植物抵御上述非生物逆境的能力与转录因子调控逆境相关功能基因的表达密不可分。近年来,发掘植物非生物胁迫相关转录因子的功能及揭示转录因子介导植物非生物胁迫响应的调控机制,已成为植物营养分子生物学关注的热点之一。因此,了解植物非生物胁迫下的生理应答及转录因子参与的调控机制,对建立植物适应性改良途径具有重要科学意义。本文从干旱、高盐和低温三方面阐述了非生物胁迫下植物生理生化的适应性变化,概述了MYB、bZIP、AP2/EREBP、WRKY和NAC五类与植物抗逆相关的转录因子的结构与功能特征,着重论述了转录因子介导植物抵御非生物胁迫的分子调控机制。植物遭遇非生物胁迫时,通常表现为生长速率、叶面积和叶片数量下降,蒸腾及光合速率降低。同时,植物体内活性氧逐渐累积,使细胞膜脂过氧化程度加剧,造成细胞损伤。为适应不利环境,在生理上植物表现为体内抗氧化酶活性增强,渗透调节物数量增多;在分子水平上,植物对非生物胁迫适应性的增强,通常与转录因子识别抗逆基因启动子特异性元件及调控逆境防御基因的转录有关。本文对于深入阐明干旱、高盐及低温胁迫下植物生理生化应答与转录因子的分子调控机制提供了全新的科学启示。  相似文献   

9.
不同基因型植物低磷胁迫适应机理的研究进展   总被引:16,自引:0,他引:16  
提高磷(P)效率的途径之一是选择在P胁迫下能实现高产的新的基因型植物。阐述了低P胁迫下植物根的粗细,根毛的数量和密度,侧根的数量,根系牧民分泌物种类数量的差异,酸性磷酸酶活性等形态和生理方面的适应性反应,与耐低P有关的基因定位、克隆的研究进展,揭示了植物低P胁迫时的适应机制。  相似文献   

10.
不同基因型植物低磷胁迫适应机理的研究进展   总被引:4,自引:0,他引:4  
提高磷(P)效率的途径之一是选择在P胁迫下能实现高产的新的基因型植物。阐述了低P胁迫下植物根的粗细,根毛的数量和密度,侧根的数量,根系特异分泌物种类数量的差异,酸性磷酸酶活性等形态和生理方面的适应性反应,与耐低P有关的基因定位、克隆的研究进展,揭示了植物低P胁迫时的适应机制。  相似文献   

11.
Nutrient deficiencies are often an additional growth-limiting factor in tropical acid soils. Considering the potential interactions between Al stress and low-nutrient stress, differences among rice cultivars for Al tolerance, low-nutrient tolerance, and combined stress tolerance were investigated. The main objective of this study was to identify the predominant growth-limiting factor in tropical acid soils. Tolerance to low nutrient stress and combined stress did not show any relationship with aluminum (Al) tolerance indicating that these stress factors act independently. Al-tolerant cv. Rikuu-132 was tolerant to combined stress. Conversely, highly Al-sensitive cv. BR34 was most tolerant to combined and low nutrient stress. Combined stress tolerance of shoot was positively correlated with calcium (Ca) content of shoot. The results indicate that Al tolerance alone is not adequate for superior performance on most acid soils. Tolerance to combined stress factors would be needed to improve productivity of rice on low fertility acid soils.  相似文献   

12.
营养匮乏和伴生杂草是水稻种植过程中的常见影响因素。本研究应用抑制消减杂交(SSH)技术,分别研究低氮、稗草条件下,非化感水稻品种"Lemont"的上调表达基因。结果显示,低氮条件下,"Lemont"水稻中参与生长调控的生长素响应蛋白,参与抗逆防御的类NBS-LRR蛋白、过氧化氢酶、金属硫因蛋白,以及参与蛋白质代谢相关蛋白的编码基因上调表达。稗草共培下,编码NADH脱氢酶、细胞色素氧化酶、ATP依赖性RNA解旋酶等与植物生长相关的基因,与抗逆防御相关的几丁质酶和糖基水解酶基因,以及与信号转导相关的锌指蛋白及组氨酸激酶基因增强表达。研究结果表明,非化感水稻"Lemont"能够通过调节抗逆以及生长调节相关基因的表达,从而响应不同的胁迫。  相似文献   

13.
植物应答缺铁胁迫的分子生理机制及其调控   总被引:3,自引:0,他引:3  
铁是植物生长发育中所必需的微量营养元素。虽然土壤中铁的丰度很高,但其生物有效性非常低,特别是在碱性石灰性土壤上,高pH和高重碳酸盐含量严重降低了土壤中铁的有效性。因此如何有效地提高植物对铁的利用效率及增强植物对缺铁胁迫的响应已成为目前该领域的研究热点。本文重点阐述了植物两种不同的铁吸收机制,以及对缺铁胁迫的应答反应;对目前所发现的植物中调控缺铁胁迫的相关基因进行了全面的综述,包括新发现的吞噬机理中所涉及的NRAMP基因;同时也介绍了感应铁缺乏的众多相关信号,包括植物激素、气体信号分子及microRNAs等;此外,还提出利用铁吸收相关基因的转导、控制铁吸收相关因子以及各种农艺措施的实施来提高植物铁的生物有效性从而有效缓解缺铁胁迫。最后对未来有关植物吞噬机制、铁缺乏感应信号及改善植物铁营养新途径等研究方向作了初步展望。  相似文献   

14.
Manganese (Mn) toxicity is an important constraint to the production of common bean (Phaseolus vulgaris L.) in tropical and subtropical soils. Amelioration of Mn toxicity by soil modification is difficult in Andosols, and liming of acid soils is often not feasible for small farmers. Substantial genetic variation for Mn tolerance exists in bean germplasm, but is difficult to assess in field trials due to interactions with several environmental factors. The objectives of this study were to identify sources of genetic tolerance to Mn toxicity and to compare their performance using three growing conditions. Contrasting genotypes were evaluated for Mn tolerance by 1) biomass accumulation under Mn stress in solution culture, 2) biomass accumulation under Mn stress in silica sand culture, and 3) seed yield of plants grown in Mn‐amended soil. Genotypes varied substantially in Mn tolerance: A‐283, BAT‐795, Dore de Kirundu, IPA‐7419, Carioca, G‐12896a, and NEP BAYO 22 were susceptible, while Argentino, BAT‐271, Calima, EMP‐84, H6 Mulatinho, and Pintado were more tolerant when tested in solution culture. Genotypic tolerance observed in solution culture correlated well with tolerance observed in silica sand. Some genotypes that performed very well in solution culture and in silica sand did suffer severe yield reduction in Mn‐amended mineral soil. Manganese toxicity reduced shoot branching resulting in fewer seeds per plant in soil grown plants. We conclude that screening of genotypes in solution culture is useful to identify sources of tolerance to Mn toxicity, but performance of those genotypes in soil might be confounded by other edaphic stresses.  相似文献   

15.
Acid soils are widespread and limit global plant production. Aluminum(Al)/manganese(Mn) toxicity and phosphorus(P) deficiency are the major limiting factors affecting plant growth and productivity on acid soils. Plants, however, have evolved various strategies to adapt to these stresses. These strategies include using both external and internal mechanisms to adapt to Al toxicity, regulating Mn uptake, translocation, and distribution to avoid Mn toxicity, and orchestrating a set of P transport me...  相似文献   

16.
乙烯参与调控植物响应多种逆境胁迫,然而乙烯调控早稻秧苗响应低温胁迫的生理和分子机制还不明确。本研究选择无土基质、发酵基质和营养土3种育秧基质对中早39早稻品种进行正常育秧至两叶一心期,外源喷施乙烯利后将水稻秧苗进行3d的低温处理,随后测定秧苗理化性质和抗寒基因表达,同时以喷施等量清水作为对照。结果显示:喷施乙烯利后显著提高了低温条件下水稻秧苗的生长,提高了秧苗体内的养分含量和渗透调节物质脯氨酸和可溶性糖含量,增强了秧苗体内抗氧化系统酶活性和氧化还原状态(AsA/DHA比率),提高了秧苗体内OsCOIN、TERF2、OsLti6a和OsCDPK7等耐冷基因的表达。以上结果说明,外源喷施乙烯通过调控水稻体内渗透调节物质含量、氧化还原水平和耐冷基因的表达增强水稻秧苗的耐低温胁迫能力。  相似文献   

17.
《Journal of plant nutrition》2013,36(8):1471-1504
Abstract

Iron (Fe) toxicity is a widespread nutrient disorder of wetland rice grown on acid sulfate soils, Ultisols, and sandy soils with a low cation exchange capacity, moderate to high acidity, and active Fe (easily reducible Fe) and low to moderately high in organic matter. Iron toxicity reduces rice yields by 12–100%, depending on the Fe tolerance of the genotype, intensity of Fe toxicity stress, and soil fertility status. Iron toxicity can be reduced by using Fe-tolerant rice genotypes and through soil, water, and nutrient management practices. This article critically assesses the recent literature on Fe toxicity, with emphasis on the role of other plant nutrients, in the occurrence of and tolerance to Fe toxicity in lowland rice and puts this information in perspective for future research needs. The article emphasizes the need for research to provide knowledge that would be used for increasing rice production on Fe-toxic wetlands on a sustainable basis by integration of genetic tolerance to Fe toxicity with soil, water, and nutrient management.  相似文献   

18.
植物磷转运蛋白基因及其表达调控的研究进展   总被引:13,自引:1,他引:12  
土壤有效磷的缺乏是限制植物生长发育的主要因素之一,植物对于磷素营养的吸收及转运主要是通过不同家族的磷转运蛋白来进行的。在外部介质严重缺磷的环境中,植物体自身会通过诱导或增强磷素转运蛋白基因的表达量提高其对根际和共生菌根菌丝磷素的吸收和利用,同时外界环境中的其他一些因素也会影响磷转运蛋白基因的表达调控。近年来,随着分子生物学技术和植物基因组学的快速发展,国内外有关磷素转运蛋白的分子研究也在不断深入,并取得了一系列令人振奋的成果。本文简述了近年来高等植物磷素转运蛋白基因的克隆、表达、调控及其可能存在的相互作用,并对进一步的研究作了展望。  相似文献   

19.
植物耐铝机理研究进展   总被引:20,自引:7,他引:13  
铝毒是酸性土壤上作物生产的主要限制因子,植物耐铝机理以及与耐铝有关基因的研究是近十多年来研究的热点。本文对植物耐铝的生理、遗传及分子机理的研究进展作了综述。明确了目前取得的突破性进展已使通过植物遗传育种及生物技术手段提高粮食作物耐铝性成为可能;同时,本文对今后的研究方向作了简要的讨论。  相似文献   

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