植物高温胁迫响应分子机制研究

作为固着生物,植物需要面对持续变化的环境,不断地受到温度和其他非生物因素的影响。未来植物所面临的平均环境温度将会随着全球气候变暖逐渐上升,因此高温愈发成为影响植物生长发育、地理分布及产量的非生物胁迫因子。了解植物对高温胁迫的适应机制,有助于开发耐热品种,改善温暖气候地区植物的生长状况以及提高作物的生产力。植物体中,在分子水平,转录组学及蛋白质组学联合揭示了mRNA以及蛋白水平的植物应答高温胁迫的基因表达模式变化;另外高温胁迫广泛涉及植物体内多种信号转导机制。因此,本综述主要从植物响应高温胁迫分子水平上的转录组、蛋白质组学方面,以及信号转导等方面全面总结了植物响应高温胁迫的研究进展,并对未来的研究前景进行了展望,为了解近几年高温胁迫研究动态和高温胁迫常见研究方式,解析植物高温胁迫耐受机理以及耐高温品种的培育提供参考。     

植物受高温胁迫机理及对玉米生长影响的研究进展

了解植物对高温胁迫反应的分子机制对提高作物的耐高温特性具有重要意义.本文综述了植物响应高温胁迫的分子机理,以及高温胁迫对玉米生长的影响,并以豫北一个玉米试验点河南省辉县市气象资料为例,说明应重点关注高温胁迫对玉米穗分化期、开花期和灌浆期造成的影响.     

植物DnaJ蛋白的研究进展

逆境胁迫严重影响作物的生长发育,是目前农业生产面临的主要问题之一。其中高温胁迫对作物的影响尤为严重。热激蛋白是植物在长期进化过程产生的响应热胁迫的一类蛋白。Dna J蛋白作为热激蛋白家族中的一类,是广泛存在于植物细胞中的胁迫响应因子,在许多生物及非生物胁迫响应中都扮演着重要的角色。本综述主要介绍植物Dna J蛋白的发现、结构分类、作用机制和生物学功能,并提出今后的发展方向。     

植物响应低温胁迫转录组测序研究进展

低温胁迫是限制植物生长发育和地理分布最主要的环境因子之一,影响植物细胞膜系统、抗氧化系统、光合作用、次生代谢等诸多方面,对农业生产和发展有严重影响。因此,揭示作物在冷胁迫下的生理及分子机制是十分必要的,这有助于培育耐寒作物品种,从而减少生产损失,扩大作物种植面积,具有重要的生产价值和经济效益。目前,基于RNA-seq技术进行植物低温胁迫分子机制深度解析在拟南芥、水稻、油菜、茶树、小麦、烟草、高粱等重要作物上得到了发展应用。本研究综述了近年来植物在低温胁迫或低温适应过程中的转录组学研究现状,以期为高通量测序技术在植物抗性研究方面提供方法借鉴和理论基础。     

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。     

转录组测序技术在植物水淹胁迫研究中的应用

水淹胁迫是植物遭受的主要非生物胁迫之一,对作物生长发育、产量、品质等都会带来严重影响,全面解析植物的耐涝机制,对选育耐涝品种具有重要意义。高通量转录组测序技术以其数字化信息、高灵敏度、广泛的检测范围及重复性好等优点,已被广泛用于生物体的多种功能研究。目前在水稻、玉米、油菜、黄瓜、大豆等多个物种中,已有从转录水平分析植物对水淹胁迫的分子响应机制相关研究报道,这对于深度解析植物耐涝的分子响应机制和加快作物耐涝品种选育具有重要意义。但目前尚未有转录组测序技术在植物水淹胁迫应用方面的综述。因此,本研究着重综述了植物水淹胁迫测序组织及时间点选择、各阶段基因表达水平、GO功能富集、小RNA的功能特征几个方面,并展望了新一代测序技术在植物抗逆机理研究中的应用前景。     

miRNA参与逆境胁迫的研究进展及抗病育种展望

MicroRNA (miRNA)是一类19～24 nt的非编码小分子RNA,由一段具有发卡结构的单链RNA前体剪切后生成,在植物的生长发育和胁迫响应中发挥重要作用。本研究总结了植物miRNA的合成途径和作用机制,miRNA参与植物生物胁迫和非生物胁迫响应的机理和作用等,并对其在作物抗病育种中的前景进行分析,从而为miRNA调控靶基因而提高作物抗病性研究提供新突破。     

作物耐热性研究进展

随着“温室效应”的不断加剧,短期异常高温发生频繁,高温已成为制约农业生产的重要非生物胁迫之一。在综述高温对作物生理生态、产量和品质形成的影响,作物耐热性分子遗传等关键问题的基础上,对作物耐热性研究领域提出了筛选优良耐热种质资源、加强作物耐热生理生化及遗传机理研究、加强作物高温热害预警机制和缓解高温胁迫技术研究等建议,以期为作物耐热性研究提供理论依据。     

高温胁迫对景天植物膜脂过氧化及保护酶活性的影响

研究高温胁迫对景天植物的膜脂过氧化程度及保护酶活性的影响。以5种景天植物为试材,进行45℃/30℃（白13 h/昼11 h）高温胁迫,高温胁迫前及胁迫后每5天取叶片测定相关生理指标,分析膜脂过氧化程度及保护酶活性的变化。随着高温胁迫程度加重,5种景天植物的O2.-产生速率和MDA含量持续上升,耐热性强的景天植物O2.-产生速率上升慢、MDA含量积累少;胁迫过程中,5种景天植物的SOD、POD、CAT活性均高于胁迫前,说明高温胁迫诱导3种酶活性增强,3种酶活性在整个胁迫过程中呈现先升后降的趋势,耐热性强的景天植物SOD、POD、CAT活性增幅高。高温胁迫下通过增强SOD、POD、CAT活性以减轻膜脂过氧化程度是景天植物适应高温胁迫的重要生理机制。     

高温胁迫诱导萝卜基因组甲基化变异分析

高温胁迫对植物造成热胁迫,影响作物生长和发育,甚至造成死亡。以萝卜耐热材料WSS-1和不耐热材料WSD-14为研究对象,研究了两者在高温胁迫前后DNA甲基化的变化情况,探讨了高温胁迫对萝卜基因组DNA甲基化水平和状态的影响。利用甲基化敏感扩增多态性技术(methylation sensitive amplified polymorphism,MSAP)分析结果表明,高温胁迫后萝卜肉质根DNA甲基化发生广泛变异,基因组DNA甲基化变异过程中伴随着超甲基化和去甲基化现象。在热胁迫后,耐热材料与不耐热材料表现出不一致的甲基化变异模式,耐热材料主要发生去甲基化过程,而不耐热材料发生超甲基化频率较高。不同材料对热胁迫反映不完全相同,说明DNA甲基化变异是植物抵御高温胁迫保持基因组稳定的方式之一。     

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。     

高温胁迫香葱内参基因筛选与稳定表达分析

香葱(Allium fistulosum L. var. Caespitosum Makino)响应高温胁迫过程中,差异表达基因的鉴定及表达验证对深入了解香葱的高温应答分子响应机理具有重要意义。为筛选高温胁迫下香葱稳定表达的内参基因,本研究以香葱耐热品种‘AF60’和不耐热品种‘AF35’的叶片为材料,分别进行高温胁迫不同时间处理,选取13个候选内参基因(Ac18S, Af18S, Af28S, AcActin, AcActin, AfTUA, AfTUB, AsSAND, AfMYH, AfGAPDH,AfUBQ, AfEF1α, AfCYC),利用实时荧光定量RT-qPCR技术检测香葱高温胁迫处理候选内参基因的表达,采用GeNorm、NormFinder、BestKeeper软件评价其稳定性,并进行综合分析。结果表明：13个内参基因在不同高温处理下的表达稳定性存在差异,综合分析香葱内参AcActin表达最稳定,其次为AfEF1α、Af28S;而AcActin表达最不稳定;同时,结果显示利用香葱转录组开发的内参基因普遍稳定性高于葱属其他作物开发的内参。该结果为香葱基因的表达分析提供了...     

植物耐受高温胁迫的分子机制研究进展

随着全球的温度持续上升,高温胁迫已经成为影响植物生长发育的重要因素之一,高温对水稻等农作物产量造成的损失对人类经济收益的影响尤为重要。为了了解植物应对高温胁迫的分子机制,本综述归纳了高温胁迫对植物形态、生理生化、光合作用等方面产生的不利影响并总结了信号传导途径、转录因子的调节、抗高温胁迫相关基因的表达这3种植物应对高温胁迫的分子机制。根据以上内容,本文建议利用生物信息学、基因工程、细胞生物学、分子生物学等手段继续深入探索植物耐受高温胁迫的分子机制,并对该领域未来的研究方向提出了展望。     

蔬菜抗渗透胁迫基因工程研究进展

我国干旱地区多,蔬菜用水量大,水资源紧缺。渗透胁迫是影响作物生长、发育和产量的最重要的非生物胁迫之一。植物的抗渗透胁迫性是受多基因控制的复杂性状。研究植物抗逆机理,将植物抗渗透胁迫相关基因导入蔬菜,可为培育蔬菜节水抗旱新品种奠定必须的材料基础,对缓解水资源危机具有重要的意义。本文从植物体对渗透胁迫信号的感知、转导以及渗透胁迫对植物生理和代谢的影响两方面简要总结了植物抗渗透胁迫作用的分子和生理机制,重点介绍了蔬菜抗渗透胁迫基因工程的新进展,并对通过基因工程手段提高蔬菜抗渗透胁迫能力需要进一步关注的问题进行了探讨,对其前景进行了展望。     

植物抗逆性漫谈

正逆境的危害与植物的适应植物体是一个开放体系,生存于自然环境之下,难免会遭到恶劣环境的伤害。对植物产生伤害的环境称之为逆境,又称胁迫,胁迫包括生物胁迫和非生物胁迫。生物胁迫有病害、虫害、杂草;非生物胁迫包括寒冷、高温、干旱、盐渍等。这些逆境会严重影响植物的生长发育及产量和品质,主要是使植物细胞脱水、膜系统受害、叶绿     

中国农科院烟草所成功解析壳寡糖诱导植物耐低温构效关系

<正>近日,中国农业科学院烟草研究所滩涂生物资源保护利用创新团队在壳寡糖诱导植物耐低温研究方面取得了新突破,阐明了壳寡糖诱导植物耐低温构效关系及其作用机理。低温是限制作物地理分布和生产力的重要环境胁迫之一。利用外源调节物质提高作物自身对低温胁迫的抵御能力,是最行之有效的方法之一,且具     

高温干旱胁迫对红提葡萄叶片光合机能的影响

在新疆高温干旱是作物种植过程常见的胁迫．会导致作物光合作用受限，从而影响到作物的产量及品质，、本文主要研究了单独高温、单独脱水以及高温脱水共同胁迫对于红提葡萄叶片光合机构的影响，并深入分析了伤害叶片光合机构活性可能的机理，提出了相应的应对措施．为红提葡萄的种植提供了理论依据.     

茄科蔬菜中miRNA响应低温胁迫研究进展

茄科蔬菜是典型的喜温性植物,由于本身无法躲避低温伤害,田间生产中易遭受低温胁迫。MicroRNA(miRNA)作为一种小分子RNA,是非蛋白质编码基因产物之一。低温胁迫下miRNA被激活,通过负调控靶基因、降解靶基因、抑制翻译等过程,调控相关基因表达,使植物从生理和分子水平上发生变化以响应低温胁迫。本研究主要从低温胁迫对茄科蔬菜的生理水平和转录水平的影响,miRNA差异表达、miRNA响应表达及miRNA与其靶基因作用模式两大方面进行阐述,以期揭示茄科作物中miRNA低温胁迫下相应的分子机制,为培育耐冷新品种提供坚实的理论依据和技术支撑。     

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。