植物响应盐碱胁迫的机制

土壤盐碱化对农林业生产和发展的影响日渐严重,已经成为全球范围内所面临的重大环境问题。研究盐碱胁迫的危害以及植物对盐碱胁迫的响应机制,有助于挖掘植物耐盐碱基因,选育耐盐碱品种,改良盐碱地,提高农作物的产量,扩大园林植物的栽培应用。盐、碱实际上是两种不同的非生物胁迫,碱胁迫在盐胁迫的基础上还增加了高pH胁迫,其危害程度较盐胁迫更深。本综述分析了土壤盐渍化现状,盐碱胁迫对植物产生的渗透胁迫、离子毒害、高pH伤害、活性氧胁迫等危害,从渗透调节物质的合成、离子的吸收转运与pH调节、增强抗氧化酶活性及内源激素响应等方面阐述了植物耐盐碱的生理机制;从盐碱胁迫的信号转导、转录因子调控响应及抗盐碱相关基因的表达等方面梳理了植物耐盐碱的分子机制。最后对植物适应盐碱胁迫的研究方向及多组学联合分析在全面研究植物抗盐碱机制中的应用作出了展望。     

外源脱落酸在水稻盐碱胁迫作用中的进展

在水稻的生长发育过程中,土壤盐碱化程度向来都是生长发育和产量的重要指标之一。盐碱胁迫对于水稻的危害已经成为全球水稻生产核心问题。脱落酸作为植物生长过程中的必要生长素,具有抑制与促进生长,维持植物幼芽与种子休眠的作用。此外,对于果实与叶的脱落和植物叶片气孔关闭等现象,脱落酸都有一定影响,对盐碱胁迫下的水稻生长发育更是有着重要影响。本综述着重介绍脱落酸对水稻盐碱胁迫下的水稻表观形态、生理生化、分子机制等方面的影响的研究进展。     

非生物胁迫对芍药属植物生长发育影响的研究进展

芍药属植物在园林绿化等方面应用前景良好,但其在生长发育过程中不可避免地会遭遇各种各样的逆境胁迫,适度的胁迫可以促进植物生长,但过度的胁迫不仅能够抑制芍药属植物生长,导致植物根、茎、叶等在形态上发育不良,还会使植物内部有机物质、无机离子、酶等含量发生变化,甚至造成芍药属植物的死亡。本综述从非生物胁迫中的温度胁迫、光照胁迫、水分胁迫、盐碱胁迫以及重金属胁迫等方面入手,对非生物胁迫对芍药属植物形态和生理影响的研究现状进行了综述,旨在帮助人们了解芍药属植物的抗逆生理机制,并且为芍药属植物的研究和推广创造有利条件。     

菌根真菌增强植物抗盐碱胁迫能力的研究进展

土壤盐碱化是一个全球性问题,我国盐碱化土壤面积较大,严重影响当前农业发展,因此提高植物抗盐碱胁迫能力,盐碱土壤改良已成为当前我国生物科学面临的重大课题之一。菌根真菌是生态系统中普遍存在的土壤微生物,它在增强寄主植物的抗盐碱胁迫能力中的作用逐渐引起国内外学者的广泛关注。笔者从盐碱胁迫下菌根真菌对植物生长、营养吸收的影响,和菌根真菌提高植物抗盐碱胁迫能力的机理两方面,对近年来国内外有关研究成果进行了综述。同时也对当前研究中存在的问题以及今后的研究方向进行了探讨。     

ERFs转录因子对植物生物胁迫和非生物胁迫反应调控的研究

植物在生长过程中,会遇见各种生物胁迫和非生物胁迫。在植物体内有一套系统的应对机制,通过各种转录因子来发挥作用。本研究介绍的是植物中特有的一个庞大的家族-ERFs,其结构特点是含有58~60个氨基酸组成的结构域。所有的植物中都存在该家族的转录因子。ERFs类转录因子参与脱落酸、茉莉酸,乙烯和水杨酸等信号途径的生物胁迫和非生物胁迫应答,而且是多个信号途径的连接因子。本研究对近年来有关植物中ERFs的结构特点、ERFs因子对生物胁迫应答和非生物胁迫应答反应调控进行了综述。     

作物干旱研究进展

近年来由于环境变换加剧和水资源的日益匮乏,干旱对世界范围内的作物生长带来了巨大的影响。本研究系统介绍了干旱条件下植物在渗透调节、脱水保护、抗氧化防御系统、细胞结构及代谢途径等方面的调节机制,分别从信号因子、转录因子和功能基因3个方面综述了抗旱相关基因的研究进展。归纳出植物在干旱条件下通过细胞内多层次、多种途径的调节,激活多条干旱应答途径来应对干旱胁迫。最后讨论了干旱研究中存在的问题,并对未来的研究方向进行了展望。     

干旱胁迫下植物的信号转导及基因表达研究进展

干旱是影响植物生长的主要因素之一,研究植物在干旱胁迫下的反应机制具有重要的现实意义。ABA、H2O2和NO在植物响应干旱胁迫反应中可能作为信号分子的作用。在干旱胁迫下,植物由“渗透感受器”感受外界胁迫信号。通过第二信使及其下游蛋白激酶级联传导反应,调控了一系列基因的表达。根据干旱信号转导过程中胁迫相关基因的表达是否依赖ABA,存在依赖ABA和非依赖ABA两途径。综述了植物干旱胁迫信号的感知、传递及其诱导的基因表达调控等方面的研究进展,对植物抗旱性的分子机理进行了展望。     

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。     

作物抗逆相关miRNA的研究进展

植物micro RNAs(mi RNA)是一类长度20~24 nt的内源非编码小RNA,通过互补配对原则降解或抑制m RNA,从而调控植物生命过程的相关生理活动。植物在生物胁迫和非生物胁迫下可以应激表达一些mi RNA,并作用于逆境相关靶基因,使植物在生理反映上产生对胁迫的适应性。本综述扼要阐述植物mi RNA的合成途径和作用机制,对mi RNA与植物的逆境包括非生物胁迫和非生物胁迫响应的机理及作用机制等领域进行综述,并对其在果树抗逆研究中的利用前景进行分析。     

植物谷胱甘肽应答非生物胁迫的分子机制

谷胱甘肽(GSH)是一种普遍存在于植物中的抗氧化剂,在维持组织抗氧化防御和调节氧化还原敏感信号转导中起着关键作用。深入研究GSH在非生物胁迫中的作用,对从分子水平揭示植物GSH积累的调控机制具有重要意义。本研究从植物GSH代谢途径及其相关酶、GSH在植物应激反应中的调节、GSH参与植物激素代谢等方面进行综述,并对谷胱甘肽在植物生长发育、与其它信号通路间交互作用的研究前景进行展望,以期为植物谷胱甘肽代谢以及其在非生物胁迫方面的研究提供一定的理论参考。     

油莎豆对自然盐碱胁迫的生长及生理响应

探究油莎豆在不同浓度自然盐碱胁迫下的生长及生理响应,揭示油莎豆在盐碱胁迫的耐盐碱机制与能力。本试验以‘中油莎1号’品种为供试材料,通过采集自然盐碱土和农田土,分别按0%、25%、50%、75%、100%的盐碱土比例进行胁迫,观测油莎豆的生长发育、渗透调节物质、丙二醛及保护酶活性等生理代谢指标。结果表明：随着盐碱胁迫强度的增大,油莎豆叶绿素合成受阻,其株高、分蘖数、结豆数、总粒重及生物量均显著下降;脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白及丙二醛含量均呈上升趋势,且在75%盐碱土比例下均显著上升;SOD活性呈先上升,在50%盐碱土处理下达到最大后下降。油莎豆在自然盐碱胁迫下生长受到抑制,出苗和分蘖期均显著延后,随盐碱胁迫程度的升高细胞膜脂过氧化逐渐加重,而油莎豆可通过提高体内SOD活性来缓解盐害,同时盐碱胁迫下油莎豆可通过调节脯氨酸与可溶性糖的积累,从而增强植株从环境中的保水能力,以提高植株对盐碱胁迫的适应能力。     

植物耐盐机理研究进展

高盐是限制农作物生长和生产最主要的非生物逆境之一。土壤中过多的盐离子对植物细胞造成渗透、离子和氧化胁迫。植物感知胁迫信号后,激活脱落酸、盐过敏感通路维持体内渗透平衡和离子稳态,运行抗氧化系统以应对过量的活性氧。本文通过信号转导、渗透保护剂及溶质的生物合成、离子稳态及区域化、抗氧化系统和植物激素调控等方面综述了植物盐胁迫反应的组成、途径及其调控机制的研究进展,有助于研究人员在逆境条件下培育高产优质的农作物。     

水涝胁迫对不同土壤盐碱度下甜菜幼苗生长及光合特性的影响

为探究水涝胁迫对不同土壤盐碱度下甜菜幼苗生长的影响,验证甜菜在水涝逆境中的生长规律,评估水涝胁迫对盐碱地甜菜种植的影响,以甜菜‘SV1433’为供试品种,以微酸性黑土为基础利用NaCl、Na₂SO₄、Na₂CO₃、NaOH调节土壤盐碱度,采用室内土培法,设置微酸土、盐渍土、盐碱土3个土壤盐碱梯度下对照及水涝胁迫共6组处理。结果发现,播种9天后出苗结束,微酸土中甜菜出苗较快,优于盐渍土及盐碱土;播种26天后收苗,在微酸土、盐渍土、盐碱土3种土壤盐碱度下,水涝胁迫比对照植株鲜重分别降低40.7%、26.9%、25.2%,干重分别降低41.1%、29.9%、24.8%,株高分别下降20.4%、19.1%、16.3%,表明随土壤盐碱度升高水涝胁迫对甜菜幼苗鲜重、干重、株高影响逐渐降低;水涝胁迫下幼苗根面积及叶面积显著降低,植株叶长显著下降,叶片净光合速率、蒸腾速率、叶片气孔导度显著降低,表现出水涝胁迫下盐碱土中甜菜幼苗生长较好,优于盐渍土及微酸土。     

钙信号与植物低温响应研究进展

钙信号是一种重要的第二信使,在动植物生长发育和信号转导中具有重要的调节作用。为了深入了解其参与植物低温响应的作用机理,笔者归纳了钙离子转运系统和相关钙离子感受器的结构和功能,并从生理变化和基因表达2个方面分析了钙信号参与植物低温响应的研究进展;总结了Ca~(2+)转运系统、Ca M、CMLs、CBLs和CDPKs中参与植物低温响应的基因,并简要分析了其作用机制。分析表明钙信号能通过多条途径增强植物的低温抗性,在农业生产中具有重要的现实意义。     

木本植物逆境胁迫研究进展

木本植物(Woody plant)具有多年生、木质部发达和茎坚硬等特点,能抵御复杂多变的外界环境。本综述归纳了木本植物逆境胁迫的几个重要方面,例如盐胁迫、干旱胁迫和低温胁迫。归纳并总结了与应激有关的基因、蛋白质、转录因子和应激反应机制,并简要概述了木本植物在植被保护、园林绿化和土壤改良等方面的应用价值,最后对木本植物研究的局限性和存在的不足进行了讨论。蒙古柳(Salix linearistipularis)作为松嫩平原盐碱地区唯一具有群落分布的木本植物,是研究逆境胁迫的重要树种材料。因此,本综述着重介绍了耐盐碱木本植物蒙古柳对盐等逆境胁迫的研究进展,以期为木本植物逆境胁迫研究提供一定的理论基础;并针对目前研究存在的不足,为进一步研究提供了参考方向。     

西伯利亚蓼PsMnSOD基因的耐盐碱性鉴定及其在盐碱胁迫下的表达模式

植物的超氧化物歧化酶的活性与其在盐胁迫下的防御能力密切相关。本文分析了西伯利亚蓼PsMn-SOD基因在酵母中的表达对酵母耐盐碱性的影响以及西伯利亚蓼中PsMnSOD基因在盐碱胁迫下的表达模式。研究结果表明,PsMnSOD基因在酵母中的表达提高了酵母在盐碱胁迫下的SOD酶活性,并提高了酵母对盐碱胁迫的抗性。RT-PCR结果显示,3%NaHCO3胁迫条件下PsMnSOD基因在西伯利亚蓼的叶、茎和地下茎中均有表达,西伯利亚蓼PsMnSOD基因在茎和地下茎中的表达水平高于在叶中的表达水平,叶中PsMnSOD基因的表达水平随着NaHCO3浓度的增加而上升。本试验表明西伯利亚蓼PsMnSOD基因在抵御盐碱胁迫中起到非常重要的作用。     

盐胁迫对苜蓿生理性状和生长性状的影响

为改良利用河北东部盐碱土壤,试验选用河北沧州东部黄骅地区的重度盐碱土壤与砂壤土按一定比例混合,探究耐盐型和敏盐型2种苜蓿在盐胁迫下的生长性状和生理特性表现。结果表明：不同比例的盐碱土会对苜蓿的生长产生抑制作用,耐盐型苜蓿‘中苜3号’在盐碱土:砂壤土不超过1:2的条件下,株高、地上生物量、主枝侧枝数、地下生物量和根系长度无显著影响,且盐碱土:砂壤土低于1:2时,盐胁迫对‘中苜3号’生长具有促进作用,但当盐碱土:砂壤土超过1:2时,盐胁迫对‘中苜3号’的生长产生显著的抑制效果。而敏盐型‘WL440HQ’则表现为随着盐碱土比例的增加,株高、地上生物量、地下生物量、主枝侧枝数和根系长均显著下降。盐胁迫会使苜蓿叶片内脯氨酸和丙二醛含量增加,‘中苜3号’在YJ-2（盐碱土:砂壤土=1:2）处理下脯氨酸和丙二醛在苗期-初花期的增加量最大,说明‘中苜3号’在盐碱土:砂壤土=1:2时适应性最强。在河北沧州东部重度盐碱地,在选用耐盐苜蓿品种‘中苜3号’时,可以通过盐碱土:砂壤土=1:2的混合比例,既不影响苜蓿正常的生长,还可改良利用该地区盐碱土壤。     

钙信号系统与植物激素信号

Ca2+是高等植物细胞内普遍存在的一种信使分子,能介导植物对外界信号的刺激反应,调节多种生理过程, 并参与植物体内多种刺激-反应的藕联过程。目前证实在植物里钙依赖性蛋白激酶（CDPKs）、钙调素（CaM）、钙调磷酸酶B类似蛋白（CBLs）三类钙结合蛋白,这些蛋白质可识别特定的钙签名,并依赖这些钙信号向下游转达以适应外界刺激。Ca2+信使系统与激素在植物的花发育(成花诱导、花芽分化及开花调控),有性生殖方面(在花粉萌发和花粉管生长),逆境生理等都起着非常重要的作用。近些年有关学者在植物激素受体蛋白、信号转导、基因表达等方面的研究,以及与Ca2+相关的信号传递机理的研究中发现：Ca2+/CaM、Ca2+/CDPK和Ca2+/CBL三类钙信号系统与植物激素信号密切相关。