重金属胁迫下草类植物响应的研究进展

如何利用草类植物自身的优势有效解决重金属污染现状,是当前研究的一个热点问题。论文总结了近年来对重金属具有富集作用的草类植物,以及重金属胁迫下,草类植物的形态特征及生理变化的研究进展,并对重金属胁迫下,根际促生菌及其相关分子响应方面对草类植物的影响进行了综述,以期为后期利用植物修复重金属污染方面的研究提供文献参考依据。并经分析总结,提出了草类植物对重金属胁迫的反应途径和可能的作用机制。尽管目前利用草类植物进行重金属修复的研究仍有很多方面的问题有待解决,但随着基因表达调控机理及分子育种等内容的深入研究,草类植物的重金属耐受机制将会得到进一步的发展。     

芒萁的生态学与资源利用研究进展

芒萁(Dicranopteris pedata)作为热带和亚热带地区荒草坡及森林生态系统中常见的一种草本植物,在退化生态系统的恢复中发挥着极其重要的作用。因其具有较大的药用价值,故芒萁的资源利用也受到了广泛关注。基于近10年国内外学者在芒萁生态学与资源利用方面取得的一系列研究成果,本文概述了芒萁对遮阴、酸雨等环境干扰的光合生理生态响应过程,追踪了芒萁对金属元素胁迫环境的适应性研究进展,归纳了芒萁的化感作用及其在养分循环和对土壤生物影响等生态功能方面的研究成果,分析了芒萁资源利用的研究现状。提出了未来针对芒萁可能开展的研究,包括从基因水平上揭示其富集和耐受重金属的遗传机制;阐明其群落动态与驱动机制;揭示芒萁及其与植物/土壤动物互作对全球变化的响应过程和机理;分离与鉴定化感物质;解析、分离、纯化药用成分并检测其药物活性。本研究为芒萁资源的综合利用提供了理论基础。     

芒萁的生态学与资源利用研究进展

芒萁(Dicranopteris pedata)作为热带和亚热带地区荒草坡及森林生态系统中常见的一种草本植物,在退化生态系统的恢复中发挥着极其重要的作用.因其具有较大的药用价值,故芒萁的资源利用也受到了广泛关注.基于近10年国内外学者在芒萁生态学与资源利用方面取得的一系列研究成果,本文概述了芒萁对遮阴、酸雨等环境干扰的光合生理生态响应过程,追踪了芒萁对金属元素胁迫环境的适应性研究进展,归纳了芒萁的化感作用及其在养分循环和对土壤生物影响等生态功能方面的研究成果,分析了芒萁资源利用的研究现状.提出了未来针对芒萁可能开展的研究,包括从基因水平上揭示其富集和耐受重金属的遗传机制;阐明其群落动态与驱动机制;揭示芒萁及其与植物/土壤动物互作对全球变化的响应过程和机理;分离与鉴定化感物质;解析、分离、纯化药用成分并检测其药物活性.本研究为芒萁资源的综合利用提供了理论基础.     

代谢组学在牧草与草坪草抗逆性中的研究进展

牧草和草坪草的生长和发育常常面临着严重的盐碱、干旱、高温等非生物胁迫的影响。代谢组学是功能基因组学和系统生物学研究的重要技术，它涉及不同物种的细胞调控过程中代谢物的识别和定量，能够在代谢水平上有效地筛选与植物产量和抗逆性等相关的重要代谢物。目前随着色谱和质谱等技术的发展，牧草和草坪草对胁迫响应的代谢组研究也取得了许多重大进步。本文总结了近5年来代谢组学在牧草与草坪草抗逆性研究中的进展，详细描述和讨论了在水分、温度、盐分等非生物胁迫下草类植物中重要响应代谢物的鉴定以及不同代谢通路的调节与变化过程，以期为牧草和草坪草抗逆性研究及认识其内在逆境适应机制提供理论基础。     

不同浓度镉胁迫对孔雀草DNA甲基化的影响

随着人类活动、工业化发展进程的加快,重金属污染对环境造成了严重危害。本研究通过盆栽试验,利用甲基化敏感扩增多态性(MSAP)技术,对不同浓度镉(Cd)胁迫下孔雀草(Tagetes patula)基因组DNA甲基化变化情况进行了分析研究。结果表明,经0、50、250和500mg·kg-1浓度Cd~(2+)处理后,基因组MSAP比率分别为24%、30%、35%和41%,全甲基化率分别为20%、23%、25%和27%,这表明重金属胁迫处理后,DNA总甲基化水平随Cd~(2+)浓度升高而呈上升趋势;在DNA甲基化模式变化方面,50、250和500 mg·kg-1浓度胁迫下重新甲基化率分别为10%、10%和11%,重新甲基化为主要的甲基化变化模式。本研究可以为揭示重金属胁迫对植物DNA甲基化变化规律及植物对重金属胁迫耐受性机制提供理论参考。     

WRKY转录因子家族在植物响应逆境胁迫中的功能及应用

WRKY转录因子家族是植物体内最大的转录因子超家族之一,广泛分布在多种植物中。WRKY转录因子家族因具有高度保守的WRKY结构域而得名,它可以结合靶基因启动子W-box顺式作用元件,从而调控多种类型靶基因的表达,在植物响应生物及非生物胁迫(盐胁迫、干旱胁迫、氧化胁迫等)过程中起到重要的调控作用。本文介绍了WRKY转录因子家族的分子结构特征及作用机制,分析了其在植物响应生物和非生物胁迫过程中的生物学功能及分子调控机理,总结了WRKY转录因子家族在牧草中的研究进展,指出深入研究野生植物体内WRKY转录因子的调控机理,可能会为我们探索WRKY转录因子调控功能提供新的视角。本文为深入研究WRKY转录因子家族的调控机理,及其在牧草中发挥的生物学功能奠定理论基础和提供研究思路。     

WRKY转录因子家族在植物响应逆境胁迫中的功能及应用

WRKY转录因子家族是植物体内最大的转录因子超家族之一,广泛分布在多种植物中.WRKY转录因子家族因具有高度保守的WRKY结构域而得名,它可以结合靶基因启动子W-box顺式作用元件,从而调控多种类型靶基因的表达,在植物响应生物及非生物胁迫(盐胁迫、干旱胁迫、氧化胁迫等)过程中起到重要的调控作用.本文介绍了WRKY转录因子家族的分子结构特征及作用机制,分析了其在植物响应生物和非生物胁迫过程中的生物学功能及分子调控机理,总结了WRKY转录因子家族在牧草中的研究进展,指出深入研究野生植物体内WRKY转录因子的调控机理,可能会为我们探索WRKY转录因子调控功能提供新的视角.本文为深入研究WRKY转录因子家族的调控机理,及其在牧草中发挥的生物学功能奠定理论基础和提供研究思路.     

龙葵修复镉污染土壤的研究进展

近年来土壤镉污染问题日趋严重,对镉污染土壤的治理迫在眉睫。植物修复是净化重金属污染土壤最有潜力的原位修复技术之一,因地制宜地选择植物修复材料是大田植物修复成功实施的关键。本文综述了镉富集植物龙葵(Solanum nigrum)对镉的富集特性及生理响应;揭示了在镉胁迫下,龙葵产生根际螯合作用、区隔化及抗氧化系统的耐镉机制;概括了龙葵与添加剂、农艺措施、微生物联合修复技术等的应用研究;阐明了未来对龙葵的研究侧重点应放在提高龙葵对土壤中镉的固定和吸收方面;研究结果为重金属污染土壤植物修复工作的深入开展提供了参考。     

作物和牧草对干旱胁迫的响应及机理研究进展

水资源短缺是21世纪人类所面临的最主要问题之一,其对农牧业的发展无疑是一个巨大的挑战。近年来,植物对干旱胁迫的响应已成为国内外的研究热点之一,为此,结合国内外作物和牧草对干旱胁迫响应研究的动态,综述了作物和牧草对干旱胁迫响应及相关机理的研究进展,着重讨论了气孔调节、渗透调节和抗氧化防御系统在其中的重要作用,并对作物和牧草在抗旱研究工作中的思路进行了初步的探讨和展望,以期为节水和旱作农牧业提供借鉴。     

植物MicroRNA的研究进展

MicroRNA(miRNA)是生物体内一类非编码小RNA分子,长度为21～24个碱基,主要通过对靶基因mRNA的翻译抑制、降解等负调控方式在转录后水平精确有效地调控基因的表达。近年来研究发现,miRNA在植物生长发育、生理生化进程、逆境响应、器官生成、信号传导、细胞调亡等多个方面发挥重要的调控作用,其中,在桑树响应非生物逆境胁迫和抵抗黄化型萎缩病等方面起到重要调控作用。本文从植物miRNA的生物合成、作用机制、生物学功能和miRNA及其靶基因的鉴定等方面进行综述,以期为桑树等植物miRNA的深入研究提供一些思路和参考。     

柑橘TIFY基因的结构特征及响应低温的表达分析

TIFY基因家族是一类包含TIFY结构域的植物特有转录因子,与植物的生长发育密切相关,且在非生物逆境响应中起着重要作用。本研究基于柑橘基因组测序结果,分析了3个TIFY基因家族成员的基因结构特征,并利用qPCR分析了低温胁迫下这些基因的表达水平。结果表明：(1)3个TIFY基因含有TIFY结构域和Jas motif,属于JAZ蛋白亚家族基因;(2)3个TIFY基因的启动子含有LTR、DRE core、STRE、TC-rich repeats等逆境相关顺式作用元件以及MeJA响应元件、ABA响应元件等激素响应相关元件,推测3个TIFY基因可以响应多种非生物胁迫;(3)Cs1g17220和Cs4g07130在果实中高表达,推测其可能与果实发育相关;(4)3个TIFY基因受低温诱导在早期上调表达,且受低温胁迫的程度越大,其受诱导上调表达的倍数越高。本研究将为进一步解析TIFY基因家族在柑橘中的作用和功能提供重要线索。     

紫花苜蓿响应低温胁迫转录因子的鉴定及表达分析

研究证明,转录因子广泛参与植物的生长发育过程并响应多种生物/非生物胁迫信号途径。低温胁迫可导致紫花苜蓿(Medicao sativa)减产、越冬率降低以及生产年限缩短。利用新一代高通量转录组测序技术,本研究对4℃低温胁迫下紫花苜蓿中响应低温胁迫的转录因子基因进行了鉴定,并对其表达情况进行分析,结果表明,转录组测序共获得78 925条Unigene序列和3 448个差异表达基因。其中,从3 448个差异表达基因中共鉴定出43个转录因子家族,共251个基因被显著地诱导表达。不同转录因子家族基因受低温胁迫诱导表达不同。本研究有助于在整体水平加深了解紫花苜蓿转录因子表达特性,为进一步研究这些响应低温胁迫的转录因子的功能提供参考。     

草地植物多样性对人类干扰的多尺度响应

人类干扰是草地生态系统植物多样性变化的主要导因之一。植物多样性的形成依赖于一定空间和时间尺度上的生态系统结构与过程,只有在特定的时空尺度上才能充分表达其主导作用与效应。植物多样性的尺度特征和人类干扰的大尺度效应决定了草地植物多样性保护的复杂性和艰巨性。论述了不同尺度的草地植物多样性对放牧、旅游、刈割、施肥及开垦等各种人类干扰响应的方式、过程与生态后果,明确了尺度问题在研究中的重要作用,探讨了草地植物多样性在人类干扰下的变化导因与响应机制,以期为草地植物多样性的保护、合理利用及草地生态系统的可持续发展提供科学依据。     

重金属胁迫与植物生理机制响应的研究进展

重金属在环境中易迁移、难降解,它通过食物链作用对人体产生巨大危害,是重金属污染领域研究热点.本文综述了重金属胁迫下植物的生理响应机制的研究,主要包括细胞壁交联作用、原生质缓解作用(包括有机酸、金属硫蛋白等分子结合作用)、液泡区隔作用和氧化应激反应等.结合目前研究进展,提出以下展望:(1)加大富集重金属植物和在复杂环境下...     

植物对水淹胁迫响应的研究进展

水淹胁迫指植物处于周期或长期厌氧或缺氧环境下,其有氧呼吸和维持生命活动所需能量产生受到限制,是植物常遭受的非生物胁迫之一。为适应水淹胁迫环境,植物体一方面感知能量、胞质pH、内源激素等变化而形成一系列形态、生理适应性特征;另一方面,通过体内产生的乙烯响应因子(ethylene response factors,ERFs)感应低氧信号并启动低氧相关基因的表达以调节抵抗能力。本文就近年来对植物体响应水淹胁迫的适应性特征及感应信号通路的研究进展进行简要阐述,旨在为研究桑树耐涝机制提供借鉴。     

植物CYP450家族研究进展

植物细胞色素P450(Cytochrome P450,CYP450s)是超基因家族编码的单加氧酶,参与植物体内的多种代谢反应,在植物生长发育及胁迫响应调节机制中具有重要作用。目前,关于植物CYP450s的研究主要集中在模式植物、农作物和药用植物,对牧草中CYP450s的研究鲜有报道。综述了CYP450s家族基因的分类、结构特点和功能等,为深入研究CYP450s家族基因的分子机制提供参考,并为牧草CYP450s相关研究提供借鉴。     

千穗谷TALE转录因子家族的生物信息学分析

TALE转录因子广泛存在于植物中，对植物的生长发育和对外界环境的响应发挥着重要作用。本研究在千穗谷(Amaranthus hypochondriacus)基因组中共鉴定出11个TALE基因。系统发育分析将千穗谷TALE家族蛋白分为BELL和KNOX两个亚家族，同一亚家族中的AhTALEs基因具有相似的基因结构，编码蛋白也具有类似的结构域。蛋白二级结构和三级结构分析都表明AhTALEs蛋白由螺旋-角-螺旋的结构构成。此外，对千穗谷与其他物种的TALE基因共线性关系、组织表达特性和AhTALEs基因启动子区的顺式作用元件分析发现，不同AhTALEs亚家族在各组织中的表达模式不同，并且发现启动子区包含大量非生物胁迫和激素响应元件，这为AhTALE家族的进化分析提供了依据。qRT-PCR分析发现AhTALEs基因在低温和干旱胁迫下的表达水平有不同程度的变化，表明AhTALEs基因能够响应低温和干旱胁迫应答。本研究为开展千穗谷中TALE转录因子在非生物胁迫中的生物学功能研究提供了重要参考。     

全基因组水平紫花苜蓿TCP基因家族的鉴定及其在干旱胁迫下表达模式分析

紫花苜蓿是世界最重要的豆科牧草之一，干旱是影响其产量和地理分布的关键瓶颈。在紫花苜蓿响应干旱胁迫过程中，转录因子发挥着重要的调控作用。TCP（teosinte branchesd 1/cycloidea/pro-liferating cell factors）为植物特有的转录因子，在植物生长、发育、响应逆境胁迫中都具有重要的生物学功能。截至目前，该基因家族在紫花苜蓿中的分布以及响应干旱胁迫的生物学功能仍未见报道。因此，为进一步挖掘紫花苜蓿中响应干旱胁迫功能基因，本研究利用生物信息学方法在全基因组水平对TCP基因家族进行了鉴定，并对其系统进化、基因结构、染色体定位、共线性分析以及干旱胁迫下的表达模式进行了分析。结果表明，紫花苜蓿基因组中共鉴定出40个MsTCP基因，不均匀地分布于20条染色体上，其中包括17对旁系同源基因对，且都是基因片段复制事件。系统发育和保守结构域分析发现，MsTCP基因可以分为2个大分支和3个亚家族（PCF， CIN与CYC/TB1），同一分支中的成员具有相同氨基酸数目的TCP结构域，同亚家族中的成员具有相似的保守基序与基因结构。此外，通过分析紫花苜蓿响应干旱转录组数据共鉴定出4个可能与紫花苜蓿响应干旱胁迫有关的MsTCP基因（MsTCP23，MsTCP27，MsTCP29，MsTCP33）。qRT-PCR结果进一步表明PEG模拟干旱胁迫处理后，这4个基因的表达量在根和叶中均显著上调，进一步确定了这些基因的确响应紫花苜蓿干旱胁迫。该研究为后期深入解析紫花苜蓿响应干旱胁迫理论以及通过基因工程技术创制高抗旱紫花苜蓿新种质奠定基础。     

bHLH转录因子的研究进展

碱性螺旋—环—螺旋(basic helix-loop-helix,bHLH)蛋白属于转录因子超家族,在真核生物中广泛分布。目前,大部分bHLH转录因子功能在动物中已明确,但在植物中的研究相对滞后。bHLH转录因子作为植物体内第二大类转录因子,其在植物的生长发育、生理代谢及逆境应答等过程中起着重要的作用,它主要通过特定的氨基酸与靶基因的相互作用,进而调节相关基因的表达。为进一步了解bHLH转录因子在植物体内的功能和特点,现对其结构特点、分类及生物学功能进行阐述,主要侧重于其在非生物胁迫下的最新研究进行综述。该综述为深入理解bHLH转录因子在逆境胁迫下的分子作用机制提供理论依据。     

放牧背景下短花针茅荒漠草原研究进展

荒漠草原是脆弱生态系统，探讨荒漠草原对长期放牧等人为干扰的响应，为深入开展脆弱生态系统适应性研究提供更加可靠的理论依据。本文总结了近20年涉及短花针茅(Stipa breviflora)荒漠草原相关研究中的关键发现，从植物个体、种群、群落、生态系统以及土壤理化性质等方面归纳、总结并探讨了短花针茅荒漠草原对不同放牧利用方式和不同放牧强度的响应和适应特征，为有效节省后续研究人员查阅时间的同时，确定了知识薄弱的地方，提出了放牧利用下荒漠草原将来的几个重要研究方向和亟待解决的关键科学问题。