水稻耐盐相关基因的研究进展

盐胁迫是制约水稻生产的主要非生物胁迫因素之一,伴随工业化进程及淡水资源的匮乏,土壤盐碱化日趋严重,严重威胁着粮食安全。因此,水稻耐盐机理研究及耐盐水稻品种的培育成为全球关注的热点。本研究对近几年国内外水稻中报道的耐盐相关基因及其在耐盐水稻育种的应用进行了综述,并对今后水稻耐盐研究重点进行了讨论,以期为水稻耐盐育种提供有用信息。     

水稻耐盐相关基因的克隆及转化研究进展

盐分是影响水稻生长发育的重要环境因素之一。伴随工业化进程而出现的土壤盐碱化是当今水稻育种需要突破的一个难点。在此背景下,克隆耐盐基因和培育耐盐转基因水稻则成为水稻育种中的新技术。本文论述了转耐盐基因水稻及克隆耐盐相关新基因的研究现状,并对前景进行了展望。     

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。     

水稻耐盐性的遗传和分子育种的研究进展

盐胁迫是造成水稻减产的重要环境因素之一。本文从维护膜系统的完整性、离子的区隔化以及渗透调节等三个方面介绍了水稻耐盐性的机理;简要描述了水稻生物耐盐能力、农艺耐盐能力和离体细胞对盐害反应等三种耐盐鉴定方法。总结了近年来对水稻耐盐种质资源的发掘、耐盐性QTL定位和重要基因的克隆以及耐盐水稻选育所取得的进展。通过长期水稻耐盐性评价、已发掘了一些耐盐的水稻种质;定位了七十多个控制Na+/K+含量、存活天数等耐盐性相关性状的QTL;两个水稻耐盐基因SKC1和DST已被克隆;我们已获得系列不同程度耐盐的转基因植株和SKC1/BADH两类耐盐基因聚合系。本文进一步讨论了水稻耐盐性机制的研究以及在生产实践中应用的前景,试图为深入开展水稻耐盐性研究提供参考。     

盐渍土改良技术研究进展

土壤盐碱化问题是全球最严重的环境问题之一,严重制约着社会和经济的发展。自然因素和人为因素共同导致土壤盐碱化以及次生盐碱化问题,寻求各种技术措施来预防、减缓或者改良利用盐渍土,已经成为必须。通过对现有的盐渍土研究内容进行了梳理和概括,回顾了国内盐渍土研究以及改良技术的发展过程,分析了目前国内盐渍土改良的技术,指出了研究中存在的不足,总结了盐渍土研究与改良技术研究的前沿和热点问题,提出了国内盐渍土研究和改良技术研究的展望。提出了建议重点进行土壤盐渍化监测预警、土壤水盐运移过程模拟及其机理研究、耐盐植物的耐盐机理研究以及植物和土壤盐分相互作用机制等方面的研究,从而促进改良技术的发展。     

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。     

水稻耐盐调节机制的研究进展

水稻是对盐胁迫中度敏感的作物。水稻通过无机离子渗透平衡、有机物质渗透平衡、活性氧清除、转运蛋白及跨膜运输等调节机制应对盐胁迫。因此研究盐胁迫下水稻体内反应机理及调节机制对水稻抗盐的研究有重要意义。通过水稻抵御盐胁迫反应机制在盐胁迫条件下变化,而了解水稻耐盐性具有反应机制有哪些,对于发掘耐盐相关调节机制,了解反应机制作用机理,解析耐盐生理生化机制有重要作用。同时,有助于培育耐盐能力提高的作物新品种,应用到实际水稻生产中,并为育种工作提供了理论基础。     

褐藻酸钠在水稻幼苗耐盐适应中的作用

为了探索植物适应盐环境胁迫的新条件,研究了褐藻酸钠在水稻幼苗耐盐适应中的作用。结果表明,在0.2%、0.5%、0.8%的氯化钠胁迫下的水培试验中,褐藻酸钠都可以改善水稻幼苗的生长状况,提高存活率,使水稻幼苗的高度、根长和根数明显增加,叶片脯氨酸含量降低,并且叶片的SOD活性上升,抗氧化能力增强。褐藻酸钠可增强水稻幼苗对盐胁迫的耐受性。     

盐胁迫对植物生长的影响及耐盐生理机制研究进展

盐胁迫是影响植物生长发育及产量的主要非生物胁迫,目前,中国盐渍土面积不断增大,培育耐盐作物、开发利用耐盐植物资源,是抵御盐胁迫的一种可行途径。盐胁迫对植物具有多方面的影响,盐胁迫下植物自身也会产生一系列生理生化的改变以调节离子及水分平衡,维持植物正常的光合作用。本综述从植物生长发育、光合作用、离子平衡等方面概括总结了盐胁迫对植物的影响,系统地介绍了植物自身通过离子区室化、清除活性氧、增强保护酶活性等来抵御盐害的生理机制。旨在培育耐盐作物、研究植物耐盐机理、开发利用耐盐植物资源、有效利用盐碱地等方面提供帮助,为农业发展、粮食安全以及生态环境安全提供参考依据。     

盐胁迫对苜蓿种子发芽性状的影响及其耐盐性评价

为了阐明盐胁迫条件下紫花苜蓿种子的发芽性状表现和种子萌发期耐盐性能强弱,同时为改良盐碱化土壤提供更加耐盐碱的植物品种,提高盐碱化土地资源利用率,本试验以5个苜蓿(Medicago sativa)品种为材料,采用不同浓度NaCl处理(0、0.4%、0.8%、1.2%),研究了不同盐浓度对苜蓿种子发芽率、发芽势、苗高、根长的影响。结果表明,盐胁迫对苜蓿种子发芽性状均有较大影响,随着NaCl浓度的提高,苜蓿种子发芽率和发芽势降低,苗长和根长明显缩短,而且,高质量浓度盐胁迫对苜蓿种子发芽性状的影响尤为显著。不同苜蓿品种在不同盐浓度间的差异显著;品种间各指标的表现不尽相同,发芽势与发芽率指标在品种间的差异显著,苗高和幼根长指标在品种间的差异不显著。综合单项指标耐盐系数和品种综合耐盐指数来看,5个苜蓿品种的耐盐性能强弱顺序为‘Magnum salt’>‘中苜1号’>‘维多利亚’>‘巨人201T’>‘皇冠’。     

耐盐性不同水稻品种对盐胁迫的响应差异及其机制

旨在阐明耐盐性不同水稻的产量对盐胁迫的响应及其生理特性。本研究以5个耐盐水稻品种和两个盐敏感水稻品种为材料,设置了5个不同盐浓度处理(0、1、2、2.5和3 g kg^-1)。结果表明,相较于盐敏感水稻,耐盐水稻能够耐受更高浓度的盐胁迫(2.5 g kg^-1),且产量受盐胁迫减产幅度较小。耐盐水稻品种具有较高的产量,得益于其较高的总颖花量和结实率。与盐敏感品种相比,耐盐水稻品种叶片,在分蘖中期、穗分化期、抽穗期,具有较高的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性,较高的果糖、海藻糖、山梨醇、脯氨酸等有机渗透调节物质含量,较高的K~+/Na~+值;分蘖至拔节以及抽穗至成熟期具有较高的作物生长速率;抽穗期具有较高的光合速率。上述结果表明,不同耐盐性水稻产量差异,主要来源于分蘖期、穗分化期与抽穗期的耐盐生理差异,这些生育时期是决定水稻穗数、穗粒数、结实率的关键时期。耐盐水稻在这些关键生育时期的良好生理表现是这些水稻品种获得高产的基础。该研究结果对水稻耐盐生理机制研究与水稻耐盐育种有借鉴意义。     

耐盐性不同水稻品种根系对盐胁迫的响应差异及其机理研究

为阐明耐盐性不同的水稻品种根系和产量对盐胁迫的响应及其生理特性,以4个耐盐水稻品种和2个盐敏感水稻品种为材料,设置4个不同的盐浓度处理(0.0、1.0、2.0和2.5g/kg)。结果表明,与盐敏感水稻品种相比,耐盐水稻品种能够耐受更高浓度的盐胁迫(2.5g/kg),且减产幅度较小。耐盐水稻品种具有较高的产量,得益于其较高的总颖花量和结实率,且总颖花量对产量的影响最大。与盐敏感水稻品种相比,在分蘖中期、穗分化期和抽穗后15d,耐盐水稻品种在盐胁迫下具有更大的根系总吸收表面积和活跃吸收表面积,更高的根系氧化力,更有优势的根长、根直径和根表面积,较低的过氧化氢含量,较高的脱落酸含量以及更强的固定Na⁺的能力。上述结果表明,分蘖中期、穗分化期和抽穗后15d根系生理性状和形态性状差异会影响水稻产量构成因素中的总颖花量和结实率,进而影响产量,且根干重与根长对总颖花量和结实率的影响最大。这也证实了较发达的根系是水稻具有较强耐盐性的生理基础。耐盐水稻良好的根系生理和形态性状是获得高产的基础。该研究结果对水稻耐盐生理机制研究与水稻耐盐育种有借鉴意义。     

ABA与植物耐盐信号转导途径的研究进展

盐胁迫是常见的非生物胁迫因素之一并严重地影响着植物的生长发育。简述了植物在应对盐胁迫时,在胁迫信号的感知、信号的转导和传递、胁迫诱导基因的表达等方面所形成的一系列适应性的分子机制,回顾了近年来对脱落酸信号转导和其受体的研究。分析表明脱落酸受体PYR/PYL/RCAR (pyrabatin resistance/like-pyrabatin resistance/regularly component of ABA receptors)的发现使得ABA的信号转导通路更为清楚,使ABA与植物耐盐胁迫的关系更加明确,认为ABA在植物耐盐信号转导途径中发挥了重要的作用,与经济作物的耐盐性密切相关。     

外源脱落酸在水稻盐碱胁迫作用中的进展

在水稻的生长发育过程中,土壤盐碱化程度向来都是生长发育和产量的重要指标之一。盐碱胁迫对于水稻的危害已经成为全球水稻生产核心问题。脱落酸作为植物生长过程中的必要生长素,具有抑制与促进生长,维持植物幼芽与种子休眠的作用。此外,对于果实与叶的脱落和植物叶片气孔关闭等现象,脱落酸都有一定影响,对盐碱胁迫下的水稻生长发育更是有着重要影响。本综述着重介绍脱落酸对水稻盐碱胁迫下的水稻表观形态、生理生化、分子机制等方面的影响的研究进展。     

植物盐胁迫响应的研究进展

中国土壤盐渍化程度越来越严重,已经成为限制植物栽培的重要因素之一。研究植物的盐胁迫调控机制,选育抗盐植物,有利于农业的生产、增产,有助于盐碱地的治理、改良。本综述概述了中国土壤盐渍化的概况,在盐渍化土壤中,植物受到的危害有渗透胁迫、离子毒害、膜透性改变及生理代谢紊乱等。为适应环境,植物启动一系列的调控机制来减缓盐害。从生理的角度,通过渗透调节、抗氧化酶的响应以及施加外源物质等方式可以缓解盐胁迫;从分子的角度,抗盐相关基因应激启动,调控相关蛋白的合成以及盐胁迫下蛋白质的差异性表达,来控制植株体内的离子浓度以达到平衡。同时,梳理了近年来与抗盐相关转录因子的研究,最后就植物的盐胁迫响应机制研究和耐盐植物的选育方面作了展望。     

外源AsA对盐胁迫下水稻叶绿体活性氧清除系统的影响

研究了外源AsA对盐胁迫下不同耐盐性水稻品种Pokkali（耐盐）和Peta（盐敏感）叶绿体中活性氧清除系统的影响。结果表明：盐胁迫下,外源AsA能提高不同耐盐性水稻品种叶绿体中SOD、APX、GR活性,增加叶绿体内AsA和GSH含量,减少H2O2和MDA含量,提高叶绿体中活性氧的清除能力。在盐胁迫或同时加入AsA条件下耐盐品种Pokkali叶绿     

外源水杨酸、脯氨酸和γ-氨基丁酸对盐胁迫下水稻产量的影响

水杨酸(SA)、脯氨酸(Pro)和γ-氨基丁酸(GABA)在植物生长发育以及抵御逆境胁迫中起重要作用。为了研究三者复配对盐胁迫下水稻产量是否具有协同增效作用,本文采用三元二次通用旋转组合设计,建立了SA、Pro和GABA复配剂与盐胁迫下水稻产量之间的数学模型,通过频数分析获得SA、Pro与GABA复配优化组合方案。结果表明,二次模型拟合较好,对盐胁迫下水稻产量的影响程度为SAGABAPro,SA与GABA,Pro与GABA之间交互作用对盐胁迫下水稻产量有显著影响。模拟寻优获得提高盐胁迫下水稻产量10%以上的最佳复配组合为SA 0.44~0.51mmol L–1、Pro 27.63~31.20 mmol L–1、GABA 3.55~4.28 mmol L–1。外源SA、Pro与GABA单剂和复配剂对盐敏感品种牡丹江30的调控作用大于耐盐品种龙稻5号。SA或Pro与GABA复配对盐胁迫下水稻产量的影响具有协同作用,而SA与Pro复配效果与品种耐盐性差异有关。SA、Pro和GABA三者复配效果优于两两复配,任意单剂与其他2种外源物质复配对水稻产量的影响均存在协同作用。     

外源甜菜碱对盐胁迫下水稻幼苗光合功能的改善

以水稻为试材,研究了盐胁迫下外源甜菜碱对水稻幼苗光合作用及抗盐生理生化特性的影响。结果表明:一定浓度范围内的甜菜碱可明显增强水稻对盐胁迫的抗性。外源甜菜碱能使叶片叶绿素a荧光诱导动力学参数Fv/Fo,Fv/Fm增高,说明外源甜菜碱有利于植物对光能的捕获和转换,明显促进植物生长,降低盐胁迫对植物的抑制作用;外源甜菜碱能增加过氧化物酶活性,延缓叶片叶绿素含量减少的趋势。     

ABA响应植物盐胁迫的机制研究进展

土壤盐渍化是迫使经济作物减产甚至严重限制农业生产的主要原因。作为主要的非生物胁迫因素,高盐可引起植物体内离子紊乱,最终导致植物产量降低,死亡率升高。ABA作为植物五大激素之一,是公认的抗性激素,在响应植物盐胁迫时起到积极作用。笔者就近年来ABA在响应植物盐胁迫时的相关性、作用机制及其信号转导途径进行综述,并对今后相关领域的研究予以展望。分析表明：ABA可响应植物盐胁迫,并在植物耐盐信号转导中发挥极为重要的作用,同时形成一系列适应性分子机制,使得植物通过自身响应机制抵抗高盐胁迫。     

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。