microRNA响应植物非生物胁迫的研究进展

microRNA(简称miRNAs)是一类广泛存在于动植物及微生物等生物的基因组内,长度为20~24 nt左右的内源性非编码的小分子RNA。在不同逆境胁迫下,植物miRNAs通过与靶基因互补配对来对靶基因mRNA进行剪切或抑制其mRNA翻译,从而调控植物对各种逆境胁迫的应答。本综述简述了miRNAs的发现、合成及作用机制,重点阐述了植物miRNAs在响应干旱、温度、盐、营养以及重金属胁迫的作用机制,并讨论了植物miRNAs的研究前景及其在耐逆作物品种的分子育种和改良上的应用前景。本综述为植物miRNAs在作物育种和改良方面研究提供理论指导。     

植物启动子响应非生物逆境胁迫研究进展

不良的非生物逆境胁迫会制约植物生长发育,导致作物减产和质量受损。植物诱导型启动子在胁迫因子刺激下响应胁迫信号而激发调控机制和激活抗逆基因的表达,导致代谢组分和生理生化等指标发生变化,从而提高植株的抗逆能力。分析了诱导型启动子的种类和功能,介绍了响应非生物逆境胁迫的顺式作用元件及反式作用因子,以期为进一步研究植物诱导型启动子的功能奠定基础。     

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。     

植物Trihelix转录因子响应非生物胁迫的研究进展

Trihelix转录因子家族因其特有的三螺旋结构域(螺旋-环-螺旋-环-螺旋)而命名,该结构域高度保守,能与GT元件特异性地结合,因此该家族又被称为GT因子家族。Trihelix转录因子家族分为GT-1、GT-2、GTγ、SH4和SIP1等5个亚家族。前期研究表明Trihelix转录因子不仅调控光应答基因的表达,还参与植物生长发育的各个过程,同时受高盐、干旱、冷害和病害的强烈诱导,广泛参与植物对生物和非生物胁迫的应答反应。Trihelix转录因子通过与其他基因互作等方式调控下游靶基因的表达,从而响应生物和非生物胁迫。本综述对植物Trihelix转录因子的结构特征及生物学功能进行介绍,详细阐述Trihelix转录因子在草本和木本植物中响应非生物胁迫的最新研究进展,为深入探究Trihelix转录因子响应非生物胁迫的分子机制提供理论基础。     

贵州辣椒光合生理特性对干旱胁迫的响应

辣椒是贵州省特色经济作物之一,是农业产业结构调整的主导和优势产业,但贵州省大部分地区属喀斯特地貌,土壤保水性差,极易发生干旱,探明辣椒在干旱胁迫处理后的调节机制和变化规律,对实现贵州地区辣椒优质高产有重要的理论价值和实际生产意义。选取贵州省辣椒主栽品种辣丰三号,研究以土壤田间持水量80%为对照组（CK）,在轻度（土壤田间持水量为70%,LD）、中度（60%,MD）、重度（40%,SD）和特重（20%,TD）胁迫下,辣椒的产量、生长量、光合特性和果实生理特性的调节机制和变化规律。结果表明,随着干旱胁迫程度的增加,辣椒的果长、果粗、茎粗、株高、单果重以及干物质含量显著下降,且下降趋势随着干旱胁迫程度的增加越加明显。同一处理辣椒的净光合速率（P_n）表现出先上升后逐渐平稳的趋势,随着干旱程度的增加而逐渐降低,最大净光合速率（A_max）、表观量子效率（Q）、气孔导度（G_s）、胞间CO₂浓度（C_i）和蒸腾速率（T_r）都显著下降,水分利用效率明显上升。干旱胁迫抑制了辣椒植株的生长,辣椒的粗脂肪和粗纤维含量较CK处理显著下降,LD处理二氢辣椒素含量显著低于CK处理,但是随着干旱程度的增加,辣椒素和二氢辣椒素含量逐渐增大（除LD和TD处理外）。综上可知,在贵州喀斯特干旱地区,轻度至中度干旱胁迫（田间持水量60%~     

植物CBL-CIPK信号通路响应非生物胁迫作用机制的研究进展

环境胁迫是阻止植物生长和发育的关键性因素。类钙调磷酸酶B亚基蛋白CBLs与其互作蛋白激酶CIPKs组成的CBL-CIPK信号系统是一种基本的钙感受器,在感知不利的环境条件时起到重要的作用。近几年,CBL-CIPK复合体的研究主要集中于逆境条件下其如何调控下游靶点,例如:离子通道和转运蛋白。文章主要对CBL和CIPK家族的结构特征、CBL-CIPK复合体抵御环境胁迫和植物激素应答的研究进展进行了综述,并对未来CBL-CIPK信号系统研究的重要方向做出了展望。     

miRNA在调控植物种子发育及响应非生物胁迫中的研究进展

microRNA(miRNA)是一类内源性小分子非编码RNA,它通过引导mRNA的裂解或抑制翻译调控靶基因在植物种子发育和响应非生物胁迫过程中起着关键作用。为了进一步鉴定和明确与种子发育及响应非生物胁迫相关的miRNAs功能和调控机制,归纳了植物中参与种子胚和胚乳发育调控及响应低温、盐、干旱等非生物胁迫的miRNAs类型、靶基因及功能。miRNA在进化上高度保守,其表达在生物发育过程中具有明显的组织特异性和时间特异性,但在不同植物之间又有着相似性。然而,目前miRNAs生物发生和功能的调控因子是如何在转录或转录后被调控的以及miRNAs是如何利用转录裂解和翻译抑制机制来调控其靶点的还有待进一步阐明。未来对这些问题的研究不仅能为植物种子发育和植物响应非生物胁迫机制提供新的见解,而且能为基因的转录后调控研究提供更多的思路。     

4种木本园林植物水分胁迫生理响应及耐旱性评价

为了揭示水分胁迫对不同植物生理特性的影响,研究4种木本园林植物在不同水分胁迫条件下,植株形态、光合气体交换、叶绿素荧光等参数变化,并通过形态评分、主成分分析对它们的耐旱性进行评价。本研究以‘重瓣’榆叶梅(Amygdalus triloba f. multiplex)、紫藤(Wisteria sinensis)、中华金叶榆(Ulmus pumila’Jinye’)和‘绚丽’海棠(Malus’Radiant’)二年生盆栽幼苗为试验材料,通过欠量灌溉法对其进行5个不同灌溉量、4个周期的水分胁迫,观测不同灌溉条件下各植物形态、光合和荧光等指标变化,并观察恢复灌溉1个月后植株生长状况。结果显示,水分胁迫后4种植物叶片出现不同程度的萎蔫、焦边及落叶的情况;叶片含水率、叶面积均随灌水量的减少及灌溉周期的增加而显著降低;净光合速率(A)显著下降并伴随着蒸腾速率(E)、气孔导度(Gs)和水分利用率(WUE)的下降;最大光合效率(Fv/Fm)变化不显著、光合性能指数(PIABS)随水分胁迫的加重而逐渐降低。通过对不同植物评价结果的综合比较和分析发现,4种木本园林植物中,中华金叶榆的耐旱性最强,‘重瓣’榆叶...     

植物非生物胁迫中的COP1蛋白

COP1蛋白是光形态建成的核心抑制因子,编码一个E3泛素连接酶,广泛存在于植物和动物中。参与植物生长发育、信号转导以及胁迫应答等多种生物学过程。本研究将从盐胁迫、温度胁迫、干旱胁迫和植物激素胁迫等方面,对植物COP1蛋白参与非生物胁迫调控机理的研究进展进行综述,为植物参与非生物胁迫的相关研究提供参考。     

紫斑牡丹(Paeonia rockii)的光合特性及对土壤干旱胁迫的响应

为研究持续干旱处理对紫斑牡丹(Paeonia rockii)光合生理特性的影响,本研究。以实生苗为材料进行盆栽控水试验,设置对照(compared,CK)、轻度胁迫(light stress,LD)、中度胁迫(moderate stress,MD)、重度胁迫(Severe stress,SD)4个水分处理,研究随着干旱胁迫的加剧,叶片水分生理以及光合生理参数的变化。结果表明:在CK、LD、MD水分梯度下,紫斑牡丹生长正常,但在SD胁迫下受影响明显,植株叶片变黄且萎蔫;各胁迫阶段叶厚、叶水势下降明显,相对含水量(relative water content,RWC)降低幅度小,差异不明显,饱和水分亏(water saturation deficit,WSD)有在MD胁迫下有所升高;干旱胁迫抑制了光合色素合成,叶绿素a(Chlorophyll a,Chla)、叶绿素b(Chlorophyll b,Chlb)、叶绿素总含量(total chlorophyll content,Chla+b)、类胡萝卜素(Carotenoids,Car)显著依次下降,叶绿素比值(Chlorophyll ratio,Chla/b)则相反;干旱胁迫导致叶片净光合速率(net photosynthetic rate,Pn)、气孔导度(Stomatal conductance,Gs)以及蒸腾速率(transpiration rate,Tr)呈现下降趋势,但胞间二氧化碳浓度(intercellular carbon dioxide concentration,Ci)则表现为上升后下降,其中水分利用效率(water use efficiency,WUE)在逐渐上升。在轻度和中度干旱的紫斑牡丹表现出一定的适应性和耐旱能力,而长期重度干旱则对紫斑牡丹影响较为严重,在重度干旱地区栽植需考虑水分供给。本研究为干旱地区和城市的园林绿化植物的选择提供理论支持。     

植物热激转录因子在非生物逆境中的作用

非生物逆境通常导致生物体内蛋白变性。热激蛋白(Hsp)作为分子伴侣协助蛋白的重新折叠、稳定、胞内运输和降解,以阻止受损蛋白的累积,维护细胞内环境的稳定。而热激蛋白的表达是通过热激转录因子(Hsfs)结合于热激蛋白基因的启动子的热激元件上(heatshockelement,HSE),以募集其它转录因子而形成转录复合体,促进热激蛋白基因的表达。植物热激转录因子比动物系统更为多样性。根据其基本的结构域,植物热激转录因子可分为三类:HsfA、HsfB、HsfC。A类Hsfs已有大量深入的研究和报道,特别是在番茄方面。HsfB和HsfC的作用尚不清楚。在其复杂的网络中,每一热激转录因子均有其独特的作用,取决于其表达模式、亚细胞定位、聚合化、活性及与其他蛋白的相互作用。在非生物逆境,尤其是热激逆境下,A类热激转录因子在调节热激蛋白的表达起着重要作用。番茄的HsfA1起着主导作用,其缺失无法被其他相近的Hsfs所取代,但在持续热逆境下,在HsfA1的配合下,HsfA2可成为主要调节因子。B类热激转录因子可作为A类Hsfs的阻抑蛋白。然而,基于对不同的单个突变体的研究,以及对酵母Hsf1致死突变体的拯救恢复,一些热激转录因子的作用又是丰余的。此外,热激蛋白也对热激转录因子起负反馈调节作用。     

植物脂氧合酶在逆境胁迫应答中功能研究进展

脂氧合酶(Lipoxygenase, LOX)催化多不饱和脂肪酸加氧反应,进一步通过酶促或非酶促途径生成氧脂素(oxylipins)从而参与调节生长发育、胁迫应答等过程。为了深入了解脂氧合酶在植物应答逆境胁迫中的功能和作用机制,本研究归纳了近期在拟南芥、玉米等模式植物和作物中LOX在生物胁迫和非生物胁迫应答中功能相关研究进展,揭示了LOX家族成员在应答机械伤害、干旱、盐害等非生物胁迫和黄萎病、黄曲霉菌感染、线虫入侵、蚜虫咬食等生物胁迫中的功能,分析了各成员在胁迫应答过程中的分工合作甚至拮抗作用,以及13-LOX途径与9-LOX途径的“对话”,指出LOX活性、转录表达的调节是氧脂素合成和胁迫应答调控的重要组成部分,是潜在的作物遗传改良靶位点。LOX表达调控、作用机制以及脂氧合酶途径下游一系列代谢产物的鉴定和详细研究是未来该领域研究的重点。     

乙醇脱氢酶基因家族在植物抵抗非生物胁迫过程中的作用研究进展

乙醇脱氢酶基因(ADH)在各物种中是高度保守的,包括原核生物、真菌、植物和动物。本研究系统综述了ADH基因家族的分布,ADH蛋白的结构、ADH基因在抵抗涝害、冷害、干旱和盐害胁迫中的作用以及参与的植物厌氧发酵途径。本研究提出了植物ADH基因现阶段研究中存在的问题,并对其研究前景进行了展望。     

含ACC脱氨酶的PGPR在植物抗非生物胁迫中的作用研究进展

用含ACC脱氨酶的PGPR接种植物,可降低乙烯含量,从而减轻非生物胁迫对植物生长和发育产生的影响。归纳了水、盐碱、温度、污染物胁迫下含ACC脱氨酶的PGPR对植物的接种效应,得出PGPR可提高植物对干旱、水涝、盐碱胁迫及温度的抗性和耐受性,同时还可促进植物修复土壤污染。最后提出了展望。     

Salicylic Acid and Abiotic Stress Responses in Rice

Among plant species rice (Oryza sativa L.) leaves can be characterised with a very high level of salicylic acid content; however, its exact role is still poorly understood. In the present work, rice genotypes with different levels of drought tolerance have been subjected to PEG‐induced drought or cold stress at 10 °C in order to find relationship between the salicylic acid metabolism and the level of stress tolerance; and between the salicylic acid level and other protective mechanisms. Although the drought‐sensitive genotypes usually contained slightly higher amount of salicylic acid than the tolerant ones, there was no strong correlation between the salicylic acid contents and the degree of drought tolerance. Because the expression pattern of the chorismate synthase and isochorismate synthase genes did not correlate with the level of salicylic acid, but there was a correlation between the levels of salicylic acid and ortho‐hydroxy‐cinnamic, it is assumed that the salicylic acid synthesis via ortho‐hydroxy‐cinnamic acid may play a more decisive role than the chorismate–isochorismate–salicylic acid pathway in rice. While the activity of the glutathione reductase enzyme did not show correlation with drought tolerance, the glutathione S‐transferase activities were usually higher in the leaves of the drought‐tolerant varieties than in the sensitive ones. The salicylic acid contents in the leaves were not substantially affected by the applied stress conditions; however, other stress‐related compounds polyamines showed marked, stress‐specific responses. Correlation data suggest that there is no direct link between the abiotic stress‐induced polyamine changes and the salicylic acid metabolism in rice.     

甜菜抗非生物胁迫研究进展

本研究主要从旱涝、盐碱、高低温以及土壤重金属污染4方面综述了非生物胁迫对甜菜生长发育、生理生化及分子水平的影响。研究发现甜菜在非生物胁迫下净光合速率下降,渗透调节物质浓度改变,活性氧代谢物质含量产生变化,生长发育受到影响;甜菜抗水分胁迫基因包括PSC5、PSCR、2-cysprx、NADK、cprx1、AVP1、Bv-txas等,MYB转录因子和NAC转录因子也在非生物胁迫中起重要作用;甜菜M14品系具有抗旱、耐盐等优良特性。WRKY家族转录因子、BvM14-Tpx、BvM14-CCoAOMT等基因、过氧化酶BvpAPX及各类盐应答蛋白质在抵抗盐胁迫中起促进作用;甜菜抗高低温研究较少,研究表明低温胁迫产生了甜菜抽薹基因的差异表达,甜菜SbSEC14基因在逆境条件下起到信号传导的功能;甜菜抗重金属胁迫研究进展近些年发展迅速,BvGS、BvMTP11、BvHIPP24、BvGST基因陆续被克隆。本研究提出今后应进一步加强甜菜抗非生物胁迫机制及应用的挖掘与创新;充分挖掘野生种中DREB基因,通过转基因技术培育抗逆性强的甜菜品种（系）;在单一逆境研究基础上,进一步开展多逆境条件下的抗逆研究;在生产上应用外源调控物、抗氧化剂、硅等抵御非生物胁迫对甜菜的生长发育影响。     

非生物胁迫对棉花次生代谢及棉蚜种群消长的影响

盐碱、干旱等非生物胁迫影响棉花的次生代谢,而次生代谢可能影响棉株上的害虫发生。为明确非生物胁迫与次生代谢及棉蚜种群消长三者间的关系,以不同浓度氯化钠(NaCl)和聚乙醇(PEG)溶液分别处理棉苗,测定了棉叶组织内棉酚和可溶性糖含量的变化,并观察了棉蚜在被处理棉苗上的生长发育及繁殖情况。结果发现,100和200 mmol·L~(-1) NaCl处理棉苗的棉酚含量分别比不含NaCl的对照提高20%和53.5%,可溶性糖含量分别提高15.7%和46%。盐胁迫显著延长棉蚜的发育历期并降低繁殖率,100和200 mmol·L~(-1) NaCl处理的棉蚜若蚜期分别比对照延长6.4%和9.9%,单雌产蚜量分别减少22.6%和52.3%。干旱胁迫也影响棉花叶片棉酚和可溶性糖含量,质量分数2.5%和5%的PEG处理棉株的棉酚含量分别比对照提高39.7%和61.5%,可溶性糖含量分别提高14.2%和47.1%,生长在PEG处理棉株上的棉蚜的若蚜期分别延长7.4%和16.5%,单雌产蚜量分别减少26.8%和55.8%。叶片内棉酚和可溶性糖含量均与棉蚜若蚜期呈显著正相关,与棉蚜的产蚜量呈显著负相关。由此推断,盐碱、干旱等非生物胁迫增强了棉苗的次生代谢,导致棉酚和可溶性糖等次生代谢产物大量积累,抑制了棉蚜种群的消长。