玉米抗冷性研究进展

玉米是典型喜温喜光的C4植物,对温度条件要求较高,对冷害的杭性一般较弱。本文综述了冷害的概念及机理、玉米抗冷性鉴定方法、杭冷机理、玉米在低温胁迫下生长发育、生理生化变化、基因研究进展以及提高玉米杭冷性的途径。     

冷害后植物生理变化及外源物质调控研究进展

低温冷害会干扰植物生理代谢过程,如水分代谢、矿质营养、光合作用、呼吸作用以及新陈代谢。笔者查阅并引用了大量国内外关于冷害后植物生理变化及外源物质调控方面的参考文献,一方面,较全面地阐述了植物冷害后生理变化过程,详细介绍了冷害后植物细胞膜系统和光合作用生理变化机制,着重分析了冷害后植物体内酶活性、内源激素、活性氧以及渗透调节物质的变化及相关生理机制;另一方面,从冷害调控角度出发,综述了近年来植物生长调节剂和矿质养分在植物冷害调控方面研究概况,提出中国在植物冷害研究领域的未来发展方向与新趋势,进而为今后植物冷害相关研究提供理论依据。     

水稻苗期耐冷性差异的转录组分析

低温冷害是影响作物生长发育的重要环境因素之一。鉴定水稻耐冷新基因以及揭示其可能的机制并应用于新种质创制和新品种选育,是提高水稻耐冷性的重要途径之一。本研究以日本晴(Nip)为对照,对耐冷品种P427的表型和扫描电镜表皮组织观察,显示P427具有更强的苗期耐冷性。进而对低温处理后的水稻幼苗转录组进行测序,结果显示P427与Nip共有12 056个差异表达基因(DEGs),P427独有2 984个DEGs。对DEGs进行Pathway显著性富集分析发现,P427和Nip共有的DEGs主要富集在代谢途径、次生代谢物的生物合成等途径。而P427独有的DEGs主要集中在泛素介导的蛋白水解、内质网中的蛋白质加工、植物激素信号转导等途径。结果暗示激素信号转导、苯丙氨酸代谢通路、光合作用、次生代谢生物合成等途径可能在水稻苗期冷胁迫响应中起主导作用。植物对低温的响应是涉及多个基因和多个信号传导途径的复杂过程,本研究扩展了对植物低温冷害耐受性的复杂机制的理解,为今后开展水稻和其他谷类作物的耐冷性研究提供了理论依据。     

玉米耐低温冷害研究进展

玉米是典型的喜温C4作物,低温冷害胁迫是影响玉米生产的重要非生物逆境因素。为了研究低温对玉米生长发育的影响,归纳了玉米在低温胁迫条件下生理生化指标、光合作用参数的变化及耐冷遗传机制等方面的研究进展,并介绍了国内外抵御低温冷害所采取的方法,探讨了玉米耐低温研究的方向,提出玉米耐低温研究应更加注重玉米耐冷种质资源的创新及耐冷基因的挖掘利用。     

转录组与蛋白组技术结合分析水稻耐低温分子机制

低温冷害是影响水稻生长发育最严重的非生物胁迫之一。鉴定水稻耐冷相关功能基因、解析其调控耐冷性的分子机制,对水稻耐冷性分子育种有重要意义。本研究以强耐冷的粳稻品种‘丽江新团黑谷’(LTH)和低温敏感的籼稻品种‘三黄占2号’(SHZ-2)为材料,通过全基因组转录和蛋白表达谱分析这两个品种对低温响应的差异,鉴定LTH和SHZ-2差异表达的基因和蛋白及其信号通路。研究显示,两个材料中差异表达基因主要富集在蛋白代谢途径、糖代谢途径和膜转运相关途径等生物学过程,并发现抗病相关防卫基因在抗病但不耐冷的SHZ-2中上调,而在耐冷但不抗病的LTH中没有显著上调,表明水稻抗病性与耐冷性存在内在关系。此外,还发现LTH和SHZ-2之间存在很多在转录水平和翻译水平表达差异不一致的基因。本研究从转录和翻译水平对耐冷和低温敏感两个水稻品种在低温胁迫下的响应进行分析,研究结果促进对水稻苗期耐冷性分子调控机制的全面认识,并为下一步水稻耐冷基因的鉴定和耐冷性分子机制的深入研究奠定基础。     

冷驯化影响越冬作物光合特性和株型特征的生理基础与分子机制的研究进展

植物在冷驯化过程中,以CBFs(C-repeat binding factor)为调控核心,通过调节冷相关基因的表达而提高抗冷能力。植物应答低温的部分基因还受到光的调节,同时冬性作物与春性作物不同,冬性作物在冷驯化提高抗冷性的同时光合作用、株型等发生协同变化,体现了植物冷驯化机制的复杂性。本文主要综述冬春性作物冷驯化中光合作用和株型表现的研究进展,总结温度和光复杂信号的感知与转导途径,为植物冷驯化机理研究及作物耐冷育种提供参考。     

茄科蔬菜中miRNA响应低温胁迫研究进展

茄科蔬菜是典型的喜温性植物,由于本身无法躲避低温伤害,田间生产中易遭受低温胁迫。MicroRNA(miRNA)作为一种小分子RNA,是非蛋白质编码基因产物之一。低温胁迫下miRNA被激活,通过负调控靶基因、降解靶基因、抑制翻译等过程,调控相关基因表达,使植物从生理和分子水平上发生变化以响应低温胁迫。本研究主要从低温胁迫对茄科蔬菜的生理水平和转录水平的影响,miRNA差异表达、miRNA响应表达及miRNA与其靶基因作用模式两大方面进行阐述,以期揭示茄科作物中miRNA低温胁迫下相应的分子机制,为培育耐冷新品种提供坚实的理论依据和技术支撑。     

水稻冷害生理功能变化与调控研究进展

低温冷害影响水稻生理功能变化,如光合作用、呼吸作用、矿质养分吸收、膜脂过氧化以及抗氧化系统。本研究一方面详细介绍了低温胁迫下,光合作用、呼吸作用、矿质养分吸收、膜脂过氧化以及抗氧化系统变化机制,着重分析了低温胁迫下,水稻体内脱水蛋白、酶蛋白、活性氧、内源激素以及细胞膜脂肪酸组分的变化相关生理机制;另一方面,从冷害调控角度出发,较全面地综述了外源植物生长调节剂在水稻冷害调控方面研究概况,提出中国在水稻冷害研究领域的未来发展方向与新趋势,进而为今后水稻冷害相关研究提供理论依据。     

不同品种蝴蝶兰耐冷性评价

研究不同品种蝴蝶兰在低温逆境下的生理差异,对不同品种蝴蝶兰的耐冷性进行综合评价,以期为蝴蝶兰抗冷栽培、抗冷品种选育及抗冷生理机理研究提供理论基础.采用逐步降温的方式,观察测定不同低温胁迫下16个蝴蝶兰品种的叶片形态特征及各项生理指标,通过隶属函数法和聚类分析法对16个蝴蝶兰品种进行耐冷性综合评价,并运用灰色关联分析法对...     

植物响应低温胁迫转录组测序研究进展

低温胁迫是限制植物生长发育和地理分布最主要的环境因子之一,影响植物细胞膜系统、抗氧化系统、光合作用、次生代谢等诸多方面,对农业生产和发展有严重影响。因此,揭示作物在冷胁迫下的生理及分子机制是十分必要的,这有助于培育耐寒作物品种,从而减少生产损失,扩大作物种植面积,具有重要的生产价值和经济效益。目前,基于RNA-seq技术进行植物低温胁迫分子机制深度解析在拟南芥、水稻、油菜、茶树、小麦、烟草、高粱等重要作物上得到了发展应用。本研究综述了近年来植物在低温胁迫或低温适应过程中的转录组学研究现状,以期为高通量测序技术在植物抗性研究方面提供方法借鉴和理论基础。