作物抗性基因工程研究进展

基因工程是被认为具有快速解决作物抗性问题的新方法,抗除草剂和抗病虫害的转基因植物已经成功获得并在许多国家应用生产许可。植物逆境应答研究显示了其胁迫反应的复杂性,以及在应激代谢物和应激蛋白不同胁迫的叠加功能及其在不同胁迫路径下的信号与表达水平。在自然条件下,由于环境胁迫而严重影响了作物生长发育,其遗传潜力难以发挥,干旱、盐渍、病虫害不仅影响了作物的产量,而且限制了植物的广泛分布。因此,提高作物的抗性能力已经成为现代植物研究工作中亟需解决的关键问题之一。本文针对国内外抗性基因工程研究进展进行概述,并提出通过基因工程手段进行抗性基因重组,应用常规育种与遗传工程相结合的方法是培育耐性与高利用效率的新品系的较好方法。     

甜菜碱与植物抗逆性关系之研究进展

甜菜碱是高等植物重要的渗透调节物质,在调节植物对环境胁迫的适应性,提高植物对各种胁迫因子抗性等方面具有重要的生理作用。本文综述了近几年来甜菜碱与植物抗逆境（水分、盐、温度、离子等）胁迫的关系和甜菜碱合成酶基因的转化在植物抗逆性中的作用等方面的最新研究进展,并指出了存在的问题和发展趋势。     

肠杆菌20yhhs基因的克隆及功能分析

利用基因工程方法培育草甘膦抗性作物,是当前利用草甘膦的主要途径,然而,优良草甘膦抗性基因资源的缺乏是限制抗草甘膦转基因作物发展的限制因素,挖掘新型草甘膦抗性基因资源势在必行。极端环境微生物是分离重要功能基因的资源库。研究分离获得了一株高抗草甘膦菌株肠杆菌20,为解析其高抗草甘膦胁迫的分子机制,基于非靶位点草甘膦抗性机理,利用原核表达系统鉴定了其草甘膦离子转运相关基因yhhs的功能,进而对肠杆菌20耐受高度草甘膦胁迫的分子机制进行了讨论。     

植物耐盐基因工程研究进展

盐害是农作物减产的主要因素,提高作物的耐盐性是提高全球粮食产量的基础。文章较系统地概述了植物盐胁迫信号传导通路研究现状,植物耐盐基因的挖掘,包括基于EST数据库的基因挖掘、通过转录谱确定胁迫响应基因以及应用转基因手段确定基因在胁迫耐受机制中的功能。同时系统阐述了各类耐盐基因的应用,包括渗透调节物质合成酶基因、氧胁迫相关基因、离子转运相关基因、编码转录因子的调节基因、感应和传导胁迫信号的蛋白激酶基因和其他调控序列。文章还对植物耐盐基因工程研究的现状进行了分析和提出建议,对进行植物基因工程研究工作具有参考价值和指导意义。     

壳聚糖及其衍生物对植物抗性生理的研究进展

着重介绍了壳聚糖及其衍生物对植物抗性生理的研究进展,包括提高作物抗病害能力、抗低温胁迫能力、抗干旱胁迫能力、抗盐能力。     

植物抗逆机制与基因工程研究进展

干旱、盐碱和低温等逆境严重影响农作物的正常生长发育和产量,导入外源抗逆相关基因已成为改良作物对逆境胁迫抗性的新途径.文章就植物抗逆机制及抗逆相关基因的基因工程研究进展加以概述.     

植物干旱胁迫响应的研究进展

干旱是影响植物正常生长发育和限制作物产量的主要非生物胁迫之一,会影响植物的生长、发育和繁殖等生命活动,同时也是研究得较多的逆境因子之一。当土壤中的水分不能满足植物生长所需时,就会形成干旱的环境,而植物在受到干旱胁迫时,可以通过细胞对干旱信号的感知和传递来调节基因的表达并产生新的蛋白质,从而引起大量形态学、生理学和生物化学的变化。本文通过对干旱胁迫下植物的生理生化指标、植物激素以及相关抗性基因和蛋白的变化进行综述,以期为耐旱植物品种的研究及抗性植株的培育提供理论参考。     

甜菜碱与植物抗逆性关系的研究进展

甜菜碱是高等植物重要的渗透调节物质,能够提高细胞的渗透调节能力,降低因渗透失水造成对细胞膜、酶及蛋白质结构与功能的伤害,在调节植物对环境胁迫的适应性,提高植物对各种胁迫因子抗性等方面具有重要的生理作用.根据近年来植物内源甜菜碱的积累与作用机理,外源甜菜碱的作用以及甜菜碱合成途径相关基因工程等研究进展进行了综述,甜菜碱在提高植物的抗逆性研究方面具有广阔的应用前景.     

水杨酸诱导表达AtCBF1的转基因烟草研究

CBF是植物低温驯化过程中的关键性调控因子,过量表达CBF可显著提高转基因植物的非生物胁迫抗性。但是,组成型高表达CBF基因常导致转基因植株生长受阻。通过使用人工合成的水杨酸诱导型启动子,结果发现拟南芥CBF1基因在转基因烟草中受低浓度水杨酸诱导表达,且不影响烟草的生长发育。本研究结果说明,组合化学诱导型启动子和CBF基因,可以用于提高作物的抗环境胁迫的遗传改良中。     

作物耐旱基因的表达特性及遗传工程研究

干旱会限制作物生长及产量形成,并引起作物体内一系列生理生化反应。作物耐旱性是多基因控制的复杂数量性状,为了应对水分缺失,作物体内形成多条信号途径,并在形态、生理和分子水平上适应干旱。受到干旱胁迫后,作物通过激活相关转录因子来调控相应下游基因的表达,并且通过转录后调控和渗透调节来适应干旱,维持正常的生理活动和代谢活动,减少干旱胁迫对植物的伤害。逆境也会诱导小RNA的产生,其通过诱导目的基因mRNA的降解以及阻止翻译过程去调控靶基因,达到耐胁迫逆境的作用。耐旱相关基因的遗传工程对作物在非生物逆境下的正常生长非常重要,总结了干旱响应机制所涉及的基因的功能及利用情况,以期为耐旱育种提供参考依据。     

水稻耐盐分子机制研究进展

水稻是世界上重要的粮食作物之一，对盐胁迫比较敏感，土壤盐碱化对水稻的安全生产造成潜在风险。盐胁迫会引起水稻的渗透胁迫和离子毒害，还会在植株中引起氧化胁迫，导致水稻品质和产量下降。由于水稻根系能吸收盐分分泌有机酸，同时具有田间持水和排水晒田的生长特性，因此水稻也是一种改良盐渍土的优良作物。因此培育耐盐水稻新品种，提高水稻耐盐性，可有效提高盐渍化耕地的生产潜力，对保障我国乃至全球粮食安全具有重要意义。近年来，数量遗传学和分子标记技术不断发展，通过遗传、生化及分子生物学等手段，挖掘出大量耐盐相关 QTL 和基因，对于解析水稻耐盐分子机制，利用分子标记辅助选择、基因编辑等提高耐盐水稻育种效率，均具有非常重要的意义。但目前克隆的耐盐相关基因大多采用反向遗传学方法获得，且大多是在过表达条件下表现出耐盐性，或者耐盐基因为隐性，难以在耐盐水稻育种中应用。总结近年来水稻耐盐相关基因的鉴定和挖掘研究中所取得的进展，从有机物渗透调节、离子吸收转运调节、抗氧化系统清除活性氧调节、激素调节 4 个方面综述水稻耐盐分子机制的研究进展，并探讨未来水稻耐盐性研究面临的挑战，为开展水稻耐盐分子育种提供建议。     

Molecular biology of osmoregulation

The drought of 1983 resulted in some 10 billion dollars in agricultural losses and has focused attention on the vulnerability of our major crops to this devastating form of environmental stress. This article is concerned with the molecular biology of a new class of genes, called osm (osmotic tolerance) genes, that protect bacteria like Escherichia coli against osmotic stress and may work in a similar manner in plants and animals. Osm genes govern the production of a class of molecules, such as betaine and proline, that protect the cell and its constituents against dehydration. These osmoprotectant molecules have been known for many years to accumulate in plants but have only recently been shown to have potent antistress activity for bacteria.     

植物矮化基因相关研究进展

植物株型的矮化调控是遗传育种的一项热门研究。国内外学者对植物矮化机理、矮化基因、矮化遗传育种等均进行了较深入的研究,水稻、玉米、小麦等粮食作物和黄瓜、番茄、南瓜等园艺作物均已形成了较完善的矮化研究体系。矮化植株株型紧凑、冠幅小,能够有效提高抗倒伏能力,在生产实践中具有管理便利的优点,因此矮化育种是植物育种的发展趋势。激素调控是目前运用较为广泛的矮化调控手段,植物激素通过影响细胞的分裂和伸长来改变节间长度和数目,从而调节高度,达到矮化植株的效果,常用激素有赤霉素、油菜素内酯、生长素、乙烯等,这些激素促进或抑制植物的生长发育,与矮化突变体的形成有关,且各种激素信号通路之间存在相互作用。综述了禾本科、茄科、葫芦科等植物矮化基因的研究现状,激素调控下矮化突变体的形成,矮化基因的克隆及功能研究进展,探讨了植物矮生性状分子机理和分子遗传学研究进展,为后续研究植物矮化基因提供理论基础。     

植物低温胁迫响应机理的研究进展

温度是影响植物生长发育的重要环境因子。低温是一个主要的逆境因子,限制植物生长和分布,是农业生产中经常发生的自然灾害。综述了近年来国内外有关低温胁迫下植物的形态特征、渗透调节物质、膜系统、抗氧化系统和基因等的研究进展,并探讨了今后植物耐寒性的研究方向,旨在为植物耐寒育种实践提供重要的理论依据。     

作物抗旱分子机制研究进展

培育抗旱作物对构建高效节水农业和保障粮食生产安全具有重要意义。人们通过不断揭示作物抗旱机制,挖掘、克隆大量抗旱基因,并展开基因功能的系统验证及表达调控研究,最终转化作物进而培育出抗旱作物新品种（系）。目前已有多个抗旱基因被成功转化到作物中,但人们对作物抗旱机制及抗旱基因调控等方面依然缺乏了解。本文在总结相关研究进展的基础上进一步从水分胁迫信号感知与识别、胞间信使转导及干旱胁迫反应等方面系统阐述了作物抗旱分子机制。     

植物干旱胁迫响应机制研究进展

干旱是限制植物生长的重要因素,会诱导植物产生渗透失衡、膜系统损伤、呼吸与光合速率降低等不良反应,不仅妨碍植物各阶段的生长代谢,还影响农作物的高质高产。在与外部环境的互作过程中,植物会产生干旱响应,如通过根系和叶片结构、代谢物质成分的改变以及抗旱基因的表达来抵御干旱胁迫。从表型水平、生理水平和分子水平阐述了植物干旱胁迫响应的研究进展。其中,植物表型水平的干旱胁迫响应主要体现在根系和叶片的结构改变,而植物生理水平的干旱胁迫响应主要体现在光合作用、渗透调节代谢、抗氧化代谢和激素物质等方面,详细阐述了植物干旱胁迫响应的分子机制及参与其中的调节基因和功能基因,对研究中存在的问题进行了讨论,展望了植物干旱胁迫响应的研究前景。     

基于ovine SNP 50K芯片对策勒黑羊繁殖和抗逆性状的遗传性分析

为筛选出策勒黑羊种质资源繁殖和抗逆性状分子标记和相关基因，本研究以100只无亲缘关系的策勒黑羊为研究对象，基于Illumina ovine SNP 50 K bead chip进行基因分型；用Plink1.90对基因组数据进行质量控制；对有效SNPs计算哈代-温伯格值，选择从小到大排列后前1%的分子标记，参考绵羊基因组(Oar＿v4.0)进行注释，对注释到的基因进行GO和KEGG分析。结果表明：1)共获得480个SNPs, 417个候选基因，其中，繁殖性状基因13个、抗逆性状相关基因30个；2)繁殖性状相关的基因有SOX9、GTF2A1、GNAQ等，抗逆性相关的基因有TMEM154、ZNF70、CREB3L2等。综上，本研究解析了策勒黑羊繁殖和抗逆性状基因的遗传规律，特别是对抗逆性相关候选基因研究，发现策勒黑羊群体携带抗肺炎相关的分子标记，为策勒黑羊保种和改良提供了分子水平的参考。     

脯氨酸与植物的抗寒的综述

脯氨酸是植物体内普遍存在的保护物质.作为一种有机溶剂,许多植物在低温胁迫下,体内的游离脯氨酸含量都增加.脯氨酸对植物抗寒的作用机理主要是:作为渗透调节物质、保护蛋白质分子、作为活性氧的清除剂、低温胁迫结束后可作为能源物质(或碳源)和氮源.笔者主要综述了低温胁迫下植物体内脯氨酸代谢的调节,脯氨酸积累作为抗寒指标的应用,转化脯氨酸代谢相关基因提高植物抗寒力方面取得的进展,以及脯氨酸类似物在抗寒育种中的作用.     

植物DREB转录因子研究进展

DREB转录因子是重要的转录因子之一,在调控与逆境相关基因的表达、提高植物对逆境胁迫适应性中发挥重要作用。文章综述DREB转录因子的克隆、结构特点、表达、与植物逆境胁迫的关系、信号传导及在植物抗逆基因工程中的应用等的研究进展,指出该领域研究存在的问题如：其他多个逆境条件下DREB类转录因子的研究、受DREB直接调控的基因的特点及其调控机制、DREB自身和结构调控及其调控基因形成的表达调控网络,今后须针对这些问题进行深入研究,为提高作物抗逆性和选育抗逆作物品种奠定基础。