植物MAPK级联在逆境胁迫响应中的作用研究进展

植物在生长发育过程中常遭受各种生物及非生物逆境胁迫。在抵御这些外界胁迫的过程中,植物进化出了一套精密、复杂且有效的防御机制。促分裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase,MAPK)级联途径可以被不同的逆境胁迫激活,在植物抗逆信号转导过程中起到枢纽作用。综述简要介绍了植物的MAPK级联组成及分类;然后重点综述了近年植物MAPK级联在生物胁迫(如病原菌侵染)和非生物胁迫(如温度,干旱,盐胁迫等)响应中的功能研究进展;最后展望了该信号级联在植物抗逆过程中的进一步研究和在抗逆育种中的利用。     

植物叶片抗氧化系统及其对逆境胁迫的响应研究进展

植物体内存在着一套负责清除活性氧产生的抗氧化系统。在植物正常生长情况下,它使活性氧的产生和清除处于动态平衡状态。在逆境条件下,体内抗氧化系统清除活性氧能力下降,这种平衡被打破。综述了植物叶片内存在的抗氧化系统及其防御机制,重点论述了植物叶片抗氧化系统对干旱、低温、重金属等逆境胁迫的响应。并基于以上研究提出了一些需要进一步研究的问题。     

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。     

水稻干旱诱导型启动子的研究进展

目前在水稻转基因技术中使用的启动子多为组成型启动子,其表达不受植物体内外环境变化的影响,逆境诱导型启动子能够响应于逆境变化而灵活调控转录,因此比组成型启动子更适合控制抗逆基因的表达。筛选一定数量有实际应用价值的干旱诱导型启动子,有利于推动植物转基因技术的发展,满足抗性品种培育的实际需求,也有助于深入了解干旱等逆境条件对植物生长、发育的影响及植物对胁迫的响应机制。本综述结合目前的研究现状,对水稻干旱诱导型启动子的来源、上游元件特点和研究方法进行介绍,为水稻诱导型启动子的筛选、应用和胁迫响应研究提供参考。     

水稻BZIP类转录因子在逆境胁迫下的作用

BZIP类转录因子在植物的逆境胁迫下起着重要作用。本研究构建水稻转录因子OsBZIP88过量表达载体pHB-Osbzip88和干涉载体RNAi-Osbzip88,通过遗传转化获得转基因植株,并对转基因植株在逆境胁迫下的表型鉴定。结果表明,过表达转基因植株抗胁迫能力高于野生型和干涉转基因植株。对OsBZIP88定量表达实验表明:OsBZIP88在水稻各组织中均有不同程度表达,且在叶片中表达量最高。本研究初步探明水稻转录因子OsBZIP88在水稻逆境胁迫应答中具有重要的作用,过量表达转录因子OsBZIP88能够增强水稻的抗逆能力。研究结果为进一步了解BZIP类家族基因和挖掘水稻抗逆基因提供了一定的依据。     

非生物胁迫对芍药属植物生长发育影响的研究进展

芍药属植物在园林绿化等方面应用前景良好,但其在生长发育过程中不可避免地会遭遇各种各样的逆境胁迫,适度的胁迫可以促进植物生长,但过度的胁迫不仅能够抑制芍药属植物生长,导致植物根、茎、叶等在形态上发育不良,还会使植物内部有机物质、无机离子、酶等含量发生变化,甚至造成芍药属植物的死亡。本综述从非生物胁迫中的温度胁迫、光照胁迫、水分胁迫、盐碱胁迫以及重金属胁迫等方面入手,对非生物胁迫对芍药属植物形态和生理影响的研究现状进行了综述,旨在帮助人们了解芍药属植物的抗逆生理机制,并且为芍药属植物的研究和推广创造有利条件。     

逆境启动子的鉴定及在大豆中的应用

为减少抗逆分子育种中因引入外源抗性基因造成的基因多效性,降低外源基因对植物的伤害,本研究设计并合成逆境响应顺式元件不同组合的启动子,将其连上GUS报告基因后转化为拟南芥野生型Col-0;通过转基因拟南芥中GUS报告基因的表达强度分析各种启动子对干旱和盐害的响应情况,筛选出了在正常条件下无渗漏、在干旱和盐害胁迫下被诱导的启动子AXpro。然后,利用发根农杆菌介导转化大豆,发现干旱诱导生物钟基因GmTIC的沉默能提高大豆的抗旱能力。研究结果为农林业的抗逆分子育种提供了理论基础和应用方法。     

厚藤胚胎发生晚期丰富蛋白基因IpLEA的克隆与功能分析

LEA(Late embryogenesis abundant)基因是生物体中广泛存在的一类广泛响应逆境胁迫的功能基因,主要参与调控植物对缺水等逆境胁迫的耐受。为了探索厚藤LEA基因的抗逆分子机制,本研究通过前期对厚藤(Ipomoea pes-caprae L.)c DNA文库的筛选,获得了一个编码厚藤LEA基因的全长c DNA,命名为IpLEA(Gen Bank登录号:MF680612)。通过在酵母中表达,表明IpLEA能够提高转基因酵母的耐盐性及抗氧化能力。以厚藤成年植株及幼苗为材料进行实时荧光定量RT-PCR分析的结果表明:IpLEA基因在厚藤各组织中广泛表达;在厚藤幼苗中的表达受到高盐、甘露醇胁迫和ABA处理的诱导。推测IpLEA基因参与厚藤应答高盐、干旱等逆境胁迫,并响应ABA信号的传递。本研究为今后厚藤IpLEA基因的进一步功能发掘和厚藤响应极端逆境的机理研究提供了理论依据。     

类芦根系对不同强度干旱胁迫的形态学响应

为了探讨类芦根系对干旱胁迫逆境的响应规律,为其在水土流失区推广和应用提供科学理论依据,以水土保持先锋植物类芦为研究对象,通过4个不同干旱强度胁迫的盆栽试验,测定不同干旱处理对类芦根系生物量和根系形态指标。结果表明：不同干旱强度胁迫处理,类芦根系总长度、表面积、平均直径、根系生物量的差异明显,而根体积差异较小。在不同程度干旱胁迫下,根体积、根平均直径随着干旱胁迫程度增加逐渐减小,且均比充足供水的小;而类芦根系总长度、根表面积、根系生物量、根冠比均比充足供水的大,中度干旱胁迫条件下（田间持水量40%±5%）,类芦的根系长度、根表面积、根系生物量、地上部生物量、根冠比均为最大。类芦具有庞大的根系,抗旱和耐旱能力强;类芦根系增强延伸能力、扩大与土壤接触面积是对干旱逆境的形态学响应机制之一。     

三烯脂肪酸在高等植物逆境胁迫应答中的作用

三烯脂肪酸(trienoic fatty acids,TAs)是高等植物细胞膜脂中主要的不饱和脂肪酸。三烯脂肪酸不仅是膜的组成成分,而且可以调节植物对温度、盐、干旱等非生物胁迫以及病害等生物胁迫的适应性。本文介绍了高等植物三烯脂肪酸及其相应的脂肪酸去饱和酶,重点综述了三烯脂肪酸在各种逆境胁迫应答中的作用。在低温、盐、干旱等非生物逆境胁迫下,植物体中三烯脂肪酸的含量增加,以维持膜的流动性和稳定性,降低逆境对膜结构和功能的损害,从而增强植物的抗逆性。在病虫害等生物逆境胁迫下,三烯脂肪酸可能做为合成茉莉酸或其它oxylipins的前体参与植物对生物胁迫应答的防卫反应,也可能独立引发植物体产生系统获得性抗性。     

热激转录因子在植物胁迫应答和生长发育中的作用

由于其固有的生长方式,植物常常会面临诸如干旱、盐碱、极端温度和病虫害等不利因素的影响,因此,植物在漫长的进化过程中发展出一套精巧的调控机制来应对自然界中的各种环境和生物胁迫,并维持其正常的生长发育。植物基因表达的分子调控网络十分复杂,包括转录水平、转录后水平、翻译水平和翻译后水平等多个层次。转录因子介导的转录水平上的调控对于基因表达调控发挥着至关重要的作用,转录因子与靶基因启动子区的顺式元件相互作用来调控下游基因的表达。热激转录因子(heat shock factor,HSF)是真核生物中广泛存在的一类转录因子,通过识别热激元件(heat shock element,HSE)调控基因表达,从而参与植物的各种生命活动。植物HSF数量众多、功能多样、调控机制复杂精巧,不仅能够影响植物对高温、干旱、重金属等胁迫的抗性以及植物的抗病性,还参与了对植物配子形成和根发育等过程的调控。本综述归纳了植物中HSF的基本结构和分类、HSF受到的调控,重点介绍了HSF在应答各种胁迫条件和调控植物生长发育中的研究进展,并对植物HSF研究中有待进一步阐明的问题进行了探讨和展望,以期为植物的抗逆性改良和分子育种中潜在候选基因的选择提供参考依据。     

绢毛匍匐委陵菜对栽培逆境胁迫的生态响应

基于抗逆性开花低矮地被种质资源的驯化和新品种选育,对野生绢毛匍匐委陵菜的耐阴性、耐旱性及耐修剪性开展了试验观测。试验在山西农业大学苗圃进行。结果表明,在不同的遮阴胁迫下,绢毛匍匐委陵菜的叶绿素a/b值普遍较低。在覆盖度、分株能力、匍匐茎条数及株高等方面都受到了不同程度的影响。各处理之间的差异不明显;在干旱胁迫下,绢毛匍匐委陵菜体内的脯氨酸累积明显增高,电导率变化平缓,匍匐茎的生长对中度干旱胁迫的不应期较短,生长恢复力较强;重度修剪处理的绢毛匍匐委陵菜在20天左右可以重新覆盖地面,中度修剪处理的植株在10天左右就可以重新覆盖地面。说明卷毛匍匐委陵菜具有较强的耐修剪能力。     

木本植物逆境胁迫研究进展

木本植物(Woody plant)具有多年生、木质部发达和茎坚硬等特点,能抵御复杂多变的外界环境。本综述归纳了木本植物逆境胁迫的几个重要方面,例如盐胁迫、干旱胁迫和低温胁迫。归纳并总结了与应激有关的基因、蛋白质、转录因子和应激反应机制,并简要概述了木本植物在植被保护、园林绿化和土壤改良等方面的应用价值,最后对木本植物研究的局限性和存在的不足进行了讨论。蒙古柳(Salix linearistipularis)作为松嫩平原盐碱地区唯一具有群落分布的木本植物,是研究逆境胁迫的重要树种材料。因此,本综述着重介绍了耐盐碱木本植物蒙古柳对盐等逆境胁迫的研究进展,以期为木本植物逆境胁迫研究提供一定的理论基础;并针对目前研究存在的不足,为进一步研究提供了参考方向。     

硅与植物抗逆性研究进展

硅是地壳中含量最丰富的元素之一,同时也是对植物生长发育具有有益作用的元素。硅能使植物细胞壁加厚,提高体内几丁质酶、过氧化物酶和多酚氧化酶活性,增强植物对病虫害如稻瘟病、叶斑病、茎腐病、白叶枯病、小麦白粉病、锈病、麦蝇、棉铃虫、果蔬红粉病等的抵抗能力;硅通过维持植物细胞内部离子平衡、稳定细胞和细胞器的正常结构来防止盐害;硅通过促进植物生长、局部化和钝化重金属离子,缓解重金属对植物的毒害;硅还通过提高植物叶片表面紫外吸收物质含量,形成屏障来阻止紫外线对植物内部结构的伤害;此外硅还能够调节气孔开闭,降低蒸腾作用,     

弱光胁迫对植物生理特性影响的研究进展

摘 要：光是植物生长发育的重要因子之一,但由于设施环境对光照的限制,温室内往往产生弱光逆境,因此园艺植物弱光胁迫已成为育种领域研究的热点。本研究综述了弱光环境下各种植物的生长发育、光合特性、生理生化活性对逆境的响应,归纳出各项指标与产量之间的关系。目前,国内外的科学研究及生产实践表明,弱光胁迫下植物的叶绿体结构、酶活性、渗透调节物质、内源激素含量等是适应弱光逆境的关键因素。在此期间多项耐弱光机理的研究已获得突破性进展,但在植物的生长周期、地域及品种间的差异方面还无详细的论述。今后应当进一步探索植物的生长规律,尤其在弱光环境下的其他胁迫以及弱光基因的表达和调控方面展开更为深入的研究,为提高品种抗性及更多耐弱光品种的筛选提供参考。     

重金属影响植物细胞超微结构和功能的研究进展

重金属是对我国环境污染最严重的污染物之一,不仅对生态环境产生着严重的危害,还会通过食物链富集到人体,给人带来巨大的危害。本文围绕着重金属对植物细胞的危害,从植物对重金属的吸收,植物体内重金属的分布以及重金属对植物细胞内各个重要的细胞器超微结构的影响等方面综述了重金属对植物细胞超微结构危害的研究进展,并对重金属损伤植物细胞的特点进行了归纳总结。     

植物抗虫生理研究进展

害虫是严重影响农作物产量和品质的重要因素。深入研究植物与害虫间的相互作用,可为从业者探索农业生产中适用的抗虫措施提供理论参考。在对相关文献分析总结的基础上,从植物对害虫为害所采取的防御机制以及昆虫为适应植物防御反应采取的特定措施两个方面进行分析,综述了植物抗虫生理的研究现状：（1）植物可通过体内营养物质含量的变化降低对害虫的吸引力,营养物质也可参与防御反应来提高植物抗虫性。（2）植物次生代谢物具有抗虫作用,可对害虫的行为、取食、消化等造成影响达到抵御虫害的目的。（3）植物防御酶参与抗虫反应的发生,并维持植物体内正常生长代谢平衡来提高植物抗虫能力。（4）植物激素信号途径有助于植物防御基因的表达、防御反应的发生以及抗虫物质的产生,从而增强寄主植物的抗虫性。（5）昆虫可利用自身分泌物以及携带的病菌等来适应植物细胞壁和抑制植物防御反应表达。此外,昆虫自身的解毒系统也能降低植物生成的抗虫物质对其造成的不利影响。最后,对当前存在的问题和未来的研究方向进行了展望。     

硒对低温胁迫下植物抗寒性的影响的研究进展

为了深入了解硒对植物抗寒性的影响,归纳了植物对硒的吸收以及硒对植物的生理效应;总结了低温胁迫影响植物的活性氧代谢、降低植物的光合作用和呼吸作用的现象;分析了低温胁迫下,硒可以通过提高植物体中叶绿素、脯氨酸的含量,降低丙二醛含量以及调节活性氧水平减轻低温对植物的伤害。指出了硒对保护酶活性影响的具体作用机理、硒与植物低温抗性关系以及硒调节植物叶绿体中的氧化应激反应来减轻低温伤害的机制将是今后研究的重点。     

香蕉ATG8g过表达植株的获得及启动子元件分析

为研究自噬相关基因ATG8g在香蕉中的潜在功能,以及在过表达植株中对植株形态发育的影响,本研究通过农杆菌转化法获得MaATG8g拟南芥过表达植株。结果发现,MaATG8g对植株的外观形态不产生影响。同时将MaATG8g启动子连入pGreenⅡ0800-LUC载体,并对MaATG8g启动子序列分析,发现该启动子片段含有生长素应答元件、脱落酸响应元件、抗氧化反应元件、低温胁迫相关元件、水杨酸响应元件、赤霉素应答元件和其他逆境响应相关的顺式作用元件,推测目的基因具有胁迫相关性,可以进一步研究MaATG8g胁迫相关的生物学功能。     

马铃薯HD-Zip I家族ATHB12基因的克隆及功能鉴定

HD-Zip I是一类植物特异转录因子, 在植物应对外界逆境胁迫过程中有重要的调控作用。本研究从马铃薯栽培品种甘农薯2号中克隆了HD-Zip I转录因子ATHB12基因, 其开放阅读框为759 bp, 编码252个氨基酸残基。该基因位于马铃薯1号染色体, 其启动子区含有ABRE、LTRECOREATCOR15和WBOXATNPR1等多种响应非生物胁迫(ABA、低温、脱水及高盐)的顺式作用元件。ATHB12基因在马铃薯根、茎和叶中均有表达, 其根中表达量最高。qRT-PCR分析证实该基因的表达受聚乙二醇(PEG)、NaCl和ABA诱导, 受低温抑制。构建了由组成型表达启动子CaMV 35S驱动的ATHB12基因的过表达载体, 通过农杆菌介导法转化马铃薯获得了转基因植株。干旱处理后, 转基因植株叶片中丙二醛含量显著低于非转基因植株(P<0.05), 而脯氨酸含量显著高于非转基因植株(P<0.05); 转基因植株根鲜重和干重均高于非转基因植株; 说明马铃薯ATHB12基因可能参与了逆境胁迫的响应。