植物有性生殖对高温胁迫的响应机制

极端高温天气频发,严重威胁农作物的生产。高温胁迫对有性生殖过程的影响与作物减产密切相关,解析其中的分子机制对于指导作物耐高温遗传改良具有重要意义。然而,与模式植物拟南芥相比,目前有关作物有性生殖过程中耐高温的相关研究十分有限。本文从植物有性生殖过程出发,概述了在减数分裂、花粉绒毡层降解、小孢子发育、花粉管萌发与授精以及籽粒发育等一系列生殖发育过程中响应高温胁迫的分子机制。据此,我们提出了作物耐高温改良的可行策略,以期为耐高温品种的遗传改良提供理论依据。     

植物抗旱性研究进展

干旱是生物圈中限制高等植物生长、发育和分布的主要因素之一,土壤干旱和大气干旱都会导致植物水分的亏缺。研究了解植物在干旱环境条件下的理化及生态特征,能够为探索某种植物抗旱性生理生态机制、培育抗旱新品种以及提高植物水分利用率等提供理论依据。本综述就近几年植物在干旱胁迫下的响应机制以及适应能力进行了综述,以期为今后研究植物抗旱性能提供参考。     

水稻生长对干旱胁迫的响应及抗旱性研究进展

水稻是我国主要粮食作物,也是用水量最多的作物.研究水稻抗旱性,培育抗旱水稻品种,实现水资源不足背景下水稻的高产和稳产,有助于缓和粮食生产与水资源短缺之间的矛盾.国内外学者对水稻抗旱机理、抗旱鉴定指标以及抗旱相关基因的分析等做了大量研究并取得了突破性进展.本文从形态特征、生理生化特性以及分子水平等方面综述了干旱胁迫对水稻生长的影响,全面了解水稻在干旱胁迫下的形态变化及其生理生化抗旱机制,以期为鉴定筛选抗旱种质、选育抗旱品种提供参考.     

大白菜雄性不育研究进展

大白菜是十字花科芸薹属芸薹种的重要蔬菜作物,两性花异花授粉,具有显著的杂种优势。雄性不育系是其配制杂交种的理想制种手段。大白菜花粉的发育主要经历小孢子母细胞的减数分裂、绒毡层的发育与降解、花粉壁的形成、花粉粒的成熟和花药开裂等多个过程,其中任何一个阶段发育异常,都可能导致花粉败育。此外,物质和能量代谢及内源激素间的调节也将直接或间接影响大白菜花粉的正常发育。找到调控大白菜花粉发育的相关基因,阐明雄性不育的分子生物学特性、发生机理和调控网络是利用雄性不育系进行杂交制种的关键。本综述对大白菜雄性不育的遗传类型及其在细胞学、生理生化和分子生物学等方面的国内外研究进展进行了综述,并对雄性不育在白菜类蔬菜作物中的应用进行了展望,旨在为探索大白菜雄性不育相关分子机理提供帮助。     

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。     

植物干旱响应生理对策研究进展

干旱是影响植物生长的重要环境因素之一。植物在干旱胁迫下的响应策略一直是抗旱生理的研究热点。本研究综述了干旱胁迫下植物抗旱基因转录调控、渗透调节、活性氧清除、保护蛋白以及形态结构等方面的响应机制,并对未来植物抗旱研究提出了几点建议：结合转录组学、蛋白质组学等手段挖掘机理;加强干旱与其他环境因子复合胁迫效应对植物生长发育影响的研究。     

作物耐热生理基础与基因发掘研究进展

热胁迫是农作物生产中的环境限制因子,影响作物生长发育并导致农作物减产与降低农产品品质。作物耐热性生理生化、基因发掘与分子机制研究将为农业生产与耐热新品种培育奠定基础。综述了热胁迫逆境对作物营养生长阶段和生殖生长阶段的影响,重点阐述了开花期与子粒灌浆期等作物产量形成关键时期受热害时作物的生理与发育,介绍了作物主要的4种热响应方式,即膜流动性改变、蛋白质解折叠、细胞骨架解聚和代谢物变化,总结了Hsf热激转录因子的调控与耐热分子机制,并展望了应用生物技术创制作物耐热新种质与遗传改良的可行性。本文为作物耐热性生理基础、基因发掘、分子机制与育种途径等研究提供参考。     

作物叶片衰老研究进展

叶片衰老是叶片发育末期的一个自然发育过程.在叶片衰老过程中,叶绿素和其他大分子被降解,叶片光合能力降低,衰老组织中的营养物质被运输到幼嫩组织和生殖器官中.叶片衰老受生长发育时期和环境胁迫的诱导,如黑暗、干旱、营养缺乏、高盐、低温、臭氧和病原菌感染等.这些过程常伴随着活性氧(ROS)的积累,以及细胞中抗氧化酶(SOD、CAT和APX)活性的降低.对作物生长不利的因素能够引起早衰,衰老进程加速,衰老相关基因(SAG)表达量上调,最终引起整个植株的过早成熟.田间管理和栽培措施,如氮素的施用水平、种植密度和化学调节剂,都能影响作物的衰老进程,最终影响作物产量,但是涉及的分子生物学机制仍不清楚.就作物叶片衰老研究方面的有关进展进行了综述,以期为相关的研究提供借鉴.     

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。     

甘蔗响应干旱胁迫研究进展

甘蔗是重要的糖料作物和能源作物之一。干旱是限制甘蔗生长和产量的主要环境因素。了解干旱胁迫对甘蔗生长的影响及响应机制对改良甘蔗栽培技术、促进甘蔗育种有重要意义。本研究分析干旱胁迫对甘蔗生长的影响及抗旱响应机制,讨论了干旱胁迫下的根际微生物对甘蔗生长的影响,并展望了改善甘蔗抗旱性的潜在途径和方法。     

禾本科主要作物抗旱相关基因及转基因研究进展

干旱是限制作物生长和产量的重要因素之一,为提高禾本科主要作物水稻、小麦、玉米、甘蔗的抗旱能力,本研究从植物抗旱机理出发,归纳了植物抗旱相关的功能基因、转录因子以及信号因子。综述了水稻、小麦、玉米、甘蔗抗旱相关基因挖掘以及抗旱转基因的研究进展,针对今后作物抗旱性的研究,提出了开展逆境植物重要抗旱基因资源挖掘、构建多基因共表达系统以及开展科学、标准的转基因抗旱鉴定指标评价体系研究的建议。     

西北地区芝麻抗旱性鉴定研究

为探索西北地区在芝麻生殖生长阶段干旱胁迫条件对资源的影响,为我国抗旱品种改良提供亲本,本试验选择山西省农业科学院经济作物研究所为试验点,用中国农业科学院油料作物研究所提供的14 个抗旱资源为试验材料,在芝麻生殖生长阶段进行干旱胁迫处理,调查生育期、出苗率、存活率、株高、叶片数、生物产量、经济产量,进行对比分析。结果显示：干旱胁迫条件下,晋芝1 号、晋芝2 号生殖生长期长,为59 天;幼苗存活率高,为96.6%~100%;株型高大,分别为179.1cm、149.16cm;叶片多,分别为78.3 个、74.8 个;生物产量高,鲜重分别为8.23g、7.61g;干重分别为7.54g、6.82g;经济产量高,晋芝2 号127.50g,晋芝1 号80.0g。表明干旱胁迫不利于芝麻的生长,参试材料中晋芝1 号、晋芝2 号抗旱能力强,可以作为抗旱品种改良的亲本材料和遗传研究的核心材料。     

基于多重表型分析的准确评价高粱抗旱性方法的建立

干旱是制约农业生产的重要非生物胁迫之一,因此作物抗旱性研究具有重要理论和应用价值。本研究对73份高粱材料萌发期和苗期的抗旱性进行了初筛,从中选择15份抗旱材料和6份敏感材料,通过室内和田间试验,获得干旱胁迫下幼苗的株高、叶长、叶宽等形态特征以及超氧化物歧化酶、丙二醛、过氧化物酶等生理生化指标的响应数据,并对高粱的抗旱性做进一步的验证,最终确定抗旱型材料1份,中等抗旱型材料1份,干旱敏感型材料2份。本研究建立了一套基于多重表型分析的高粱抗旱性研究新方法,即综合运用多种数据分析方法(包括隶属函数法、主成分分析法、聚类分析法),结合不同生长环境(田间试验和室内试验)和不同生育期(萌发期和苗期)高粱响应干旱胁迫的多种表型数据(形态特征、生理生化指标),通过多重比较高粱抗旱性评价结果的一致性,旨在系统、高效、准确地判定高粱的抗旱性,为高粱抗旱机制的研究和抗旱新品种的选育提供技术支撑。     

植物抗旱耐盐机理的研究进展

干旱、盐碱均是影响植物生长发育及作物减产的非生物胁迫因素,研究植物的抗旱性和耐盐性对农业生产和生态建设具有重要的意义。植物在受到干旱胁迫或者盐碱胁迫时,可以通过渗透物质的变化以及保护酶活性变化来响应干旱胁迫或者盐碱胁迫,从而提高植物的抗旱耐盐能力。同时许多与植物抗旱耐盐相关的基因被克隆和分析,并通过转基因技术将这些基因转到植物中异源表达,同样提高了转基因植物的抗旱耐盐能力。笔者从植物形态、生理生化水平以及活性氧清除和转录因子等方面概述了植物的抗旱和耐盐机制。     

甘蔗抗旱性及抗旱育种研究进展

甘蔗(Saccharum officinarum)是主要的糖料作物,具有重大的经济价值。世界各国在甘蔗种植面积相对稳定的情况下,通过遗传改良来选育和推广优良甘蔗新品种是保持甘蔗生产可持续发展的重要科技手段。甘蔗生产面临许多制约因素,干旱是影响甘蔗生产的主要非生物胁迫之一,对甘蔗的生长发育有重大影响,选育高产高糖抗旱新品种是甘蔗育种的主要目标之一。甘蔗抗旱性是由多种机理共同起作用的复杂过程,为了更好地了解甘蔗抗旱机制和抗旱育种进展,本研究主要从甘蔗的形态特征(叶片和根系的形态结构特征)、生理生化指标(质膜透性,渗透调节,抗氧化酶活性)、甘蔗抗旱相关基因、甘蔗抗旱相关蛋白以及抗旱种质资源鉴定评价等方面对甘蔗抗旱生理基础及其分子机制研究进展进行概述,以及对甘蔗传统抗旱育种和现代分子抗旱育种(转基因育种, DNA甲基化育种)进行概述,以期为中国甘蔗抗旱研究与抗旱遗传育种提供一些思路。     

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。     

抗旱节水小麦分子遗传育种研究进展

干旱缺水等自然灾害会导致小麦产量年度间变幅较大,尤其在小麦主产区黄淮地区更为严重。小麦抗旱节水育种是应对干旱的重大措施。本综述对小麦抗旱节水常规育种、抗旱节水分子遗传育种相关性状QTL定位、抗旱相关功能基因克隆鉴定、转基因等方面的研究进展进行了综述。水旱亲本杂交与异地交叉选择是卓有成效的常规育种方法,通过分子标记鉴定了关于根重、根长、胚芽鞘、高水分利用效率等相关性状的大量QTL;42个抗旱相关基因被克隆并进行基因功能分析和验证,均从不同代谢通路上影响着小麦抗旱性;14个来自不同供体的抗旱相关基因被研究者导入小麦品种后,转基因小麦植株的抗旱能力均得到不同程度的提高,部分植株在产量和其它抗逆性方面也得到提高。以上研究进展为抗旱节水小麦分子设计育种提供了理论依据和发展方向。     

作物抗旱生理与分子作用机制研究进展

干旱胁迫是影响植物生长发育的主要逆境因子之一,从形态指标、渗透调节、活性氧清除、内源激素、胁迫诱导蛋白等方面对作物耐旱生理及其分子机制研究进展概述,以期为我国抗旱农业研究与生产提供一些思路。     

作物对干旱胁迫的响应机制及提高作物抗旱能力的调控措施研究进展

干旱是影响作物生长发育和产量的最主要非生物胁迫之一,在气候变化背景下,作物遭受干旱胁迫的风险越来越大。为了应对干旱,作物表现出一系列的抵御机制,包括形态特征和生理生化（抗氧化酶、渗透调节物质、内源激素）特性改变。本研究从上述2个方面总结了作物对干旱胁迫的响应机制,并对提高作物抗旱能力的调控措施进行了论述,主要包括：（1）筛选抗旱性品种,促进对深层土壤贮水的吸收利用;（2）地面覆盖,有利于降低土壤蒸发,增加土壤含水量;（3）节水灌溉技术,如微喷灌、滴灌等灌溉方式能实现少量多次灌溉,根区局部灌溉有利于调节气孔关闭,减少奢侈蒸腾,降低土壤蒸发;（4）抗蒸腾剂,在作物枝干及叶面表层形成超薄透光的保护膜,抑制作物水分过度蒸腾;（5）植物生长调节剂,调控植物生理代谢,增强抗旱性;（6）纳米肥料,改变作物生理生化反应,促进植株生长发育;（7）生物炭,有利于土壤通气保水,改善土壤的物理性质和土壤的持水能力。本研究系统地对以上7种措施提高作物抗旱能力的作用机理、应用前景及存在问题进行了论述,以期为应对干旱胁迫提供理论依据和技术参考。     

水稻育性调控相关基因RNAi载体的构建及其表型鉴定

利用RNAi干扰技术研究不同基因对花粉发育、卵细胞发育和合子胚发育的影响是一种重要的手段。本研究通过筛选水稻在生殖发育过程中的9个重要调控基因,构建基因的RNAi表达载体,分析转基因植株育性及相关性状表型,以期探明RNAi表达载体对靶标性状的干扰效应。其中,AT61~AT63、AT64~AT66、AT67~AT69表达载体分别靶标花粉育性、卵细胞发育以及合子胚发育的调控。结果表明,除RNAi表达载体AT64没有获得转基因植株外,其余8个RNAi表达载体均获得了转基因植株;对T0代转基因植株的花粉育性、结实率以及潮霉素筛选(40 mg/L)发芽率检测的统计结果显示,RNAi表达载体AT62(花粉发育调控)、AT65(卵细胞发育调控)和AT67(合子胚发育调控)的干扰效应较强。本研究结果将为创制新型水稻基因工程不育系提供策略和选择。