代谢组学及其在植物盐胁迫研究中的应用

代谢组学是对生物体或细胞所有低分子量代谢产物种类、数量以及代谢途径进行研究的一门新学科,是研究植物学研究的理想平台。盐胁迫是一种重要的非生物胁迫。目前为止,基于代谢组学对盐胁迫下植物的研究已经有很多。本综述总结了土壤盐碱化现状及其对植物的伤害、植物对盐胁迫的适应机制、植物代谢组学研究起源及流程以及代谢组学在植物盐胁迫研究中的进展。旨在为深层次研究植物耐盐性机理提供参考。     

脯氨酸与植物的抗寒的综述

本文对低温胁迫下,脯氨酸在植物体内的变化、作用机理、代谢与调节及其在植物抗寒育种中的应用方面的研究进行了综述。     

脱落酸(ABA)生物学作用研究进展

脱落酸(ABA)是目前公认的五大植物激素之一,本文主要综述了ABA在植物生长发育、非生物胁迫和生物胁迫中的多重作用,如在植物生长发育中ABA促进器官脱落、种子成熟和休眠,调节气孔,抑制种子萌发、生长和加速衰老,调节种子胚的发育及开花;在非生物胁迫中ABA可以促进植物对非生物胁迫的耐性,因此,ABA也称为应激激素或胁迫激素;在生物胁迫中ABA随着病原菌种类和入侵方式的不同起正调控或者负调控的作用。最后笔者对ABA在生物胁迫中的作用进行了展望,如其参与植物防御的动力学研究、作用方式及与其它激素信号的互作等有待进一步研究。     

植物耐受低温胁迫研究进展

低温胁迫是世界范围内影响植物产量和品质的主要非生物胁迫.本文综述了低温胁迫对植物保护性酶系统、渗透调节物质、根系、叶绿素含量、基因表达的影响及植物响应机理,同时,初步阐述了表观遗传修饰与低温胁迫的关系,探讨了今后结合分子生物学、代谢组学和栽培措施改善植物耐受低温性等方面的研究,为植物耐低温种质资源的筛选和新品种的选育提供重要的理论基础.     

植物多胺代谢与胁迫响应研究进展

多胺是一类广泛存在于生物体内的低分子量脂肪族聚合物。植物体内多胺的平衡与植物体包括胁迫响应等诸多生理功能密切相关。综述了植物多胺的合成与分解代谢进程研究进展,并对其在植物抵御包括盐、干旱与低温等非生物胁迫以及抗病与抗虫等生物胁迫方面功能的研究进行概述。指出多胺代谢途径的调节是提高植物抗逆性的有效途径,利用基因工程技术影响多胺平衡在植物抗性育种中具有广阔的应用前景。     

药用植物水飞蓟的研究进展

水飞蓟的主要活性成分是黄酮类化合物水飞蓟素,能抑制损伤、抗肿瘤、治疗心脑血管等疾病,尤其对肝损伤具有很好的疗效。本研究从植物学特性、栽培技术、活性成分和药理作用研究综述了药用植物水飞蓟目前的研究进展。旨在对进一步提升栽培技术、开发水飞蓟的药用价值提供一定的指导和借鉴。研究发现,水飞蓟在非生物胁迫下通过影响次生代谢产物、抗氧化酶活性及渗透调节物质含量等方式来调节植物生长发育。此外,施加外源植物生长激素能抵抗外来胁迫并且能促进其生长发育。适度的干旱、盐碱等非生物胁迫,有助于提高水飞蓟中活性成分含量的积累。     

腐殖质参与植物非生物胁迫应答作用机制的研究进展

为研究天然异构高分子有机化合物腐殖质(HS)参与植物非生物胁迫应答的作用机制，总结归纳了以下主要作用机制，包括HS介导(PM)H⁺-ATPase的调节、HS介导细胞信号分子的互作、HS吸附层的屏蔽、HS化学官能团的螯合作用，以及HS对植物次生代谢和根际微生物群落的影响等，得出HS通过多种复杂的防御代谢机制参与调节植物非生物胁迫应答。鉴于HS生物化学研究的复杂性，以及生理活性和防御代谢机制研究中存在的诸多问题，未来的科学研究应主要集中在HS化学组成和分子结构的解析，HS“胶体应激”如何参与新陈代谢调节，HS促生和防御代谢途径交叉串扰和反馈调节机制，以及HS和土壤微生物相互作用机制等。     

植物E3泛素连接酶与非生物胁迫相关研究进展

为更加深入了解植物E3泛素连接酶响应非生物胁迫的作用机制,笔者回顾了近年来拟南芥、水稻、小麦等多种植物中的E3参与非生物胁迫的相关研究,对泛素蛋白酶体途径、E3泛素连接酶的类型进行了介绍,并重点总结了近几年E3泛素连接酶在植物响应非生物胁迫方面的相关研究进展。针对研究现状,指出功能冗余E3的研究问题及利用高通量技术寻找靶标蛋白的问题,旨为完善E3泛素连接酶参与非生物胁迫调控机制提供理论基础。     

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。     

新型气体信号分子H2S在植物生长发育中的作用研究进展

硫化氢(H2S)是新发现的第3种内源性气体信号分子,在植物多种生理过程起作用。本研究总结了植物体内源性H2S的产生方式,H2S参与调节种子萌发、根和叶片发育、气孔运动、光合作用、物质代谢、衰老等植物生长发育过程;以及其在植物体应答盐、高温、渗透、干旱、重金属等非生物胁迫中的缓解作用。同时,也提出了H2S调控植物生长发育可能的作用途径,并对该领域今后的研究进行了展望。     

外源一氧化氮供体对盐胁迫下小麦幼苗叶片谷胱甘肽抗氧化酶系统的影响

研究了外源一氧化氮（NO）供体SNP对150 mmol/L NaCl胁迫下小麦幼苗叶片谷胱甘肽抗氧化酶系统的影响。结果表明，与单独盐胁迫相比，0.1 mmol/L的SNP处理明显提高了小麦幼苗叶片还原型谷胱甘肽（GSH）的含量，略微降低了氧化型谷胱甘肽（GSSG）的含量，明显提高了GSH/GSSG，这可能与其诱导谷胱甘肽还原酶（GR）的活性有部分关     

绿盲蝽刺吸胁迫诱导棉花SSH文库的初步构建及生物信息学分析

为了筛选棉花中对绿盲蝽为害产生防御反应的基因,初步构建了绿盲蝽刺吸胁迫诱导棉花抑制性消减杂交正向文库,构建文库过程中随机挑取960个克隆进行菌落PCR鉴定,插入片段在250～1500 bp之间.经反向Northern筛选,测序拼接后得到78个非重复独立基因(unigenes).通过Blast2GO软件对unigenes...     

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。     

GSH/GSSG对盐胁迫下番茄幼苗谷胱甘肽化修饰和抗氧化系统的影响

以营养液栽培‘中蔬四号’番茄(Solanum lycopersicum Mill.)为研究材料,研究不同时期的盐胁迫下叶面喷施5 mmol/L还原型谷胱甘肽(reduced glutathione,GSH)和1 mmol/Lγ-谷氨酰半胱氨酸合成酶抑制剂(inhibitor of gamma-glutamylcysteine synthetase,BSO)对番茄幼苗叶片GSH和抗坏血酸(ascorbic acid,As A)水平、抗氧化酶活性及谷胱甘肽化抗氧化酶活性的影响。结果表明:盐胁迫、盐胁迫+BSO两种处理下喷施外源GSH显著升高了番茄幼苗叶片中GSH和As A含量、GSH/GSSG和As A/DHA比率以及超氧化物歧化酶(superoxidase dismutase,SOD)、过氧化物酶(peroxidase,POD)、过氧化氢酶(catalase,CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(ascorbate peroxidase,APX)、脱氢抗坏血酸还原酶(dehydroascorbate reductase,DHAR)、单脱氢抗坏血酸还原酶(monodehydroascorbate reductase,MDHAR)、谷胱甘肽还原酶(glutathione reductase,GR)和谷胱甘肽过氧化物酶(glutathione peroxidase,GPX)的活性(NaCl+GSH处理除15 d的MDHAR活性;NaCl+BSO+GSH处理除15 d的DHAR活性);添加GSSG诱导的谷胱甘肽化修饰使盐胁迫下番茄幼苗叶片的SOD、MDHAR(15 d)、DHAR(5和15 d)、GR(5和10 d)、GPX(5和15 d)活性显著增加,同时GSH处理能够诱导上述酶发生去谷胱甘肽化修饰,从而维持细胞内的氧化还原平衡。由此表明外源GSH能够通过蛋白质谷胱甘肽化修饰对植物进行氧化还原(Redox)调控,以维持番茄体内Redox平衡,从而缓解盐害对番茄幼苗叶片造成的氧化胁迫,减少NaCl对植株造成的伤害。本研究为明确GSH/GSSG与番茄耐盐性的关系及其潜在生理机制,有效缓解番茄盐害提供了一定的理论支持。     

气体信号分子调控植物发育和响应逆境胁迫的生理与分子机制

NO、CO和H2S气体信号分子及其生物学作用已成为当前生命科学领域中激素和信号转导研究的热点。当前,人们正在深入探讨这3种气体信号分子在植物生命活动中的作用。总结了植物内源性气体信号分子的产生方式,参与调节种子萌发、根系发育、叶绿素合成、光合作用、气孔运动、物质代谢、衰老等植物生长发育的过程;以及其在植物应答盐、极端温度、渗透、干旱、重金属等逆境胁迫中的作用。同时,讨论了气体信号分子调控植物生长发育的特点,以及可能的交叉作用途径,并对该领域后续的研究工作进行了展望。     

烟草(Nicotiana tabacum)非生物胁迫抗性分子机制研究进展

非生物胁迫影响烟草的生长发育,是制约作物产量和品质的重要因素。本综述阐述了非生物胁迫对烟草的影响以及最新的信号调控机制,包括干旱、盐、低温胁迫。在此基础上,综合分析了某些信号基因可能介导两因素甚至多因素调控过程,以及一些转录因子参与植物对冻害、干旱、盐害等非生物胁迫的应答调控,证明其对植物非生物胁迫的调控往往是多效性的。从分子水平上解析烟草在各种胁迫条件下的适应机制,对烟草种质资源保存、抗逆育种以及提高产量具有重要意义,为进一步研究植物的非生物胁迫应答提供理论依据。     

海藻糖调节植物响应非生物胁迫的研究进展

为了对海藻糖在植物抗逆过程中的作用有进一步理解,本综述对海藻糖应答非生物胁迫的进展进行了阐述。海藻糖是一种在植物体内广泛存在的非还原性二糖分子,在植物生长发育过程中起到重要作用。在植物应对非生物胁迫过程中,海藻糖在维持植物体内渗透压,保持膜结构,参与信号转导过程等方面发挥了重要作用,对作物栽培和育种改良有着重要的意义。根据近年来对海藻糖的研究进展,本综述重点对植物中海藻糖生物合成途径中的酶类,以及海藻糖在调控植物响应干旱、盐害、高温和低温胁迫方面的作用进行归纳总结。同时,对外源海藻糖对植物生长和发育的影响进行了总结,并对海藻糖可能的研究方向进行预测。为深入解析植物响应非生物胁迫的分子机制并将海藻糖应用于作物的栽培和改良提供了依据。     

植物逆境诱导启动子mwcs120的克隆及表达特性研究

以小麦基因组DNA为模板,通过特异PCR扩增,克隆逆境诱导表达启动子mwcs120。序列分析表明,该启动子与冷诱导启动子wcs120的序列同源性为97.1%,有2个位点发生了突变,但逆境调控保守元件的序列未发生改变。瞬时表达实验表明,在单子叶和双子叶植物中,mwcs120启动子均受低温和高盐逆境诱导,使GUS基因的表达增强。因此,mwcs120启动子在作物抗逆基因工程中具有较好的应用前景。     

5-氮杂胞苷调节植物基因表达研究进展与应用展望

5-氮杂胞苷是一种DNA甲基化抑制剂,可以通过降低DNA的甲基化水平来调节基因的表达,从而对生物的生长发育进行表观遗传调控,其在动物与医学领域已有广泛的研究与应用,近年来在植物基因表达调节方面的研究与应用报道也逐渐增多。本研究对植物DNA甲基化的类型、引发、影响因素和抑制剂的作用进行了概述,重点对5-氮杂胞苷对植物基因表达水平的调节和作用效果进行了阐述。并对其在水稻、小麦、棉花等重要作物生长发育、逆境适应、育性调节及次生代谢的影响与作用进行归纳,可为植物基因表达表观调节研究与应用提出新的关注点。     

外源褪黑素降低黄瓜体内霜霉威残留的生理生化分析

为探究褪黑素(melatonin,Mel)对黄瓜体内农药降解中的调控作用,以黄瓜‘Y3F604’为材料,以氨基甲酯类农药霜霉威(C₉H₂₀N₂O₂)为处理试剂,采用灌根的方法研究外源施用1 mmol/L Mel对黄瓜体内霜霉威残留的影响,同时探究O₂^-·、H₂O₂、MDA、GSH和GSSG含量以及抗氧化酶和解毒酶的变化情况。结果表明,外源1 mmol/L的Mel处理显著降低了霜霉威处理48 h后黄瓜体内的霜霉威残留量。在霜霉威胁迫下,黄瓜叶片中O₂^-·、H₂O₂和MDA的含量明显增加,而外源Mel处理能够有效抑制霜霉威胁迫下黄瓜体内的O₂^-·、H₂O₂和MDA积累。与对照相比,外源Mel处理显著提高了霜霉威胁迫下SOD、CAT、POD、APX、GPX等抗氧化物酶活性,进一步促进GSH含量和总谷胱甘肽含量的增加,提高GSH/GSSG、GST与GR解毒酶活性。因此,外源施用Mel可提高黄瓜在霜霉威胁迫下的抗氧化能力和解毒能力,从而加速黄瓜体内霜霉威的代谢,是促进蔬菜残留农药降解的新途径。