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。     

果树渗透调节研究进展

本文评述了果树在水分胁迫下的渗透调节现象、渗透调节物质、影响渗透调节的因子以及渗透调节的局限性，并对目前研究中存在的问题和需要进一步研究的几个方面进行了讨论。     

渗透胁迫对玉米幼苗叶片不同形态多胺含量的影响

用高压液相色谱法，研究了玉米品种农大108（抗旱性较强）和掖单13（抗旱性较弱）幼苗叶片中游离态(free, f)、酸可溶性共价结合态(AS-conjugated)和酸不溶性共价结合态(AIS-bound) 多胺（polyamine, PA）与渗透胁迫的关系。结果发现，渗透胁迫7 d，农大108的fSpd和fSpm的含量显著(P＜0.05)上升，而掖单13的fPut的升幅显著(P＜0.05)。用S-腺苷蛋氨酸脱羧酶（SAMDC）抑制剂甲基乙二醛-双（鸟嘌呤腙）（MGBG）处理农大108，显著抑制了渗透胁迫诱导的fSpd和fSpm的增加，并且加重了渗透胁迫伤害，用外源Spd处理掖单13，则显著促进了渗透胁迫诱导的fSpd和fSpm的增加，并且减缓了渗透胁迫的伤害。渗透胁迫下，农大108幼苗叶片中AS-conjugated-PA和AIS-bound-PA的上升幅度都显著大于掖单13。用转谷氨酰胺酶（TGase）抑制剂菲咯啉(o-Phen)处理，则抑制了渗透胁迫诱导的AIS-bound-PA含量的上升，并加重了渗透胁迫的伤害。上述结果说明，玉米幼苗叶片中的fSpd、fSpm、AS-conjugated-PA和AIS-bound-PA的升高有利于增强幼苗的抗渗透性。     

渗透胁迫和呼吸抑制剂对细胞透性的影响

利用呼吸抑制剂和解偶联剂探讨了在渗透胁迫下大豆下胚轴细胞透性与呼吸速率之间的关系,结果表明,渗透胁迫和呼吸抑制剂KCN、解偶联剂DNP均可以引起大豆下胚轴细胞透性显著增大,尤以DNP的效应最大.各处理下,透出物中以K~+为主.渗透胁迫下,呼吸速率降低;细胞透性增大与渗透胁迫程度呈正相关,而与呼吸速率下降和ATP含量呈显著负相关.     

外源ABA对渗透胁迫下玉米幼苗根系渗透调节的影响

用ABA处理不同抗旱性的两个玉米品种幼苗根系, 测定了根系的水势、渗透势、渗透调节能力及4种渗透调节物质的变化, 结果表明: 渗透胁迫条件下, ABA能提高根系的水势、降低渗透势、增加渗透调节能力, 且对抗旱性强的鲁玉14号的作用大于抗旱性弱的掖单13号. 正常供水条件下, ABA处理对根系水势的提高有一定的作用, 但对渗透势及     

渗透胁迫诱导水稻幼苗的氧化伤害

水稻幼苗在渗透胁迫下，随着胁迫强度的增加及时间的延长，O2和H2O2大量产生，膜脂过氧化加剧，细胞膜的完整性受到破坏，离子大量外泄；严重渗透胁迫亦使叶绿素——蛋白质复合体结合松弛，叶绿素含量明显降低。活性氧清除剂α-生育酚、抗坏血酸及甘露醇可阴抑渗透胁迫所诱导的丙二醛增生，减少叶绿素的氧化破坏。这些结果表     

渗透胁迫下植物脯氨酸积累的研究进展

通过对植物在渗透胁迫下脯氨酸的大量积累情况的阐述，就脯氨酸在植物体中的合成与降解，脯氨酸积累的生物学意义以及与植物抗渗透胁迫的关系等进行综述。     

梭梭和水稻种子萌发初期对渗透胁迫和外源ABA反应敏感性研究

旱生植物梭梭和水生植物水稻的种子在萌发初期对水分、渗透胁迫和外源ＡＢＡ的反应敏感性显著不同。前者有很强的吸水能力,基细胞膜透性对胁迫不敏感,在脱水过程中持水也较大,外源ＡＢＡ对其抗渗透胁迫和抗脱水能力表现出有利的作用;而后者吸水能力弱,基细胞膜透性对渗透胁迫和外源ＡＢＡ敏感,外源ＡＢＡ还导至水稻种子萌发幼苗的死亡。结果表明这两类不同生态型植物在种子萌发对渗透胁迫的反应和适应能力具有明显差异。     

CaM对渗透胁迫下小麦幼苗ABA合成的介导作用研究

ABA作为干旱信号物质在植物抗逆生理反应过程中起着至关重要的作用,揭示ABA合成及其信号转导机制对于探明植物干旱信息的感受机制尤为重要。通过外使CaM拮抗剂TFP、ABA以及分根试验,研究了渗透胁迫下小麦幼苗根系和叶片中ABA和CaM含量和时间的变化。渗透胁迫均促进根系和叶片ABA和CaM含量不同程度地提高,根系ABA含量峰值出现的时间早于叶片,而CaM峰值出现的时间晚于叶片。但根系和叶片ABA峰值均不晚于CaM。不同浓度TFP和ABA处理都能提高根系和叶片ABA和CaM含量,与渗透胁迫相比,ABA呈现先升高后降低趋势,且最大值出现的时间类似,但CaM呈持续上升趋势。TFP处理抑制根系CaM含量增加,而对叶片有促进效应。ABA处理呈现浓度效应。与全根胁迫相比,分根胁迫对胁迫根系ABA含量影响不明显,但与正常对照相比,显著提高了未胁迫部分根系ABA含量,但二者峰值出现的时间分别滞后6和18 h;叶片ABA和CaM含量也相应提高,且最大值滞后12 h。CaM可能未参与渗透胁迫下ABA的合成过程,渗透胁迫引起ABA合成后,调控胞内CaM水平。     

渗透胁迫和脱落酸对冬小麦叶片蛋白质的影响

叶片蛋白质双相电泳研究表明,100 mg/L ABA或渗透胁迫能诱导抗旱性强的冬小麦太原633产生17.5～20 kD、PI4.7～5.5的一些新蛋白,抗旱性弱的C609在100mg/LABA处理时可诱导产生15～17.5kD、PI5.2～5.7的几个新蛋白和一个26kD、PI5.8的新蛋白,而在渗透胁迫下仅产生 26kD新蛋白.当100mg/LABA和渗透胁迫共同作用时,原来两者诱导的新蛋白数目和强度都不同程度地有所减弱或消失,表现为渗透胁迫的危害得到一定的缓解.     

莴笋渗透脱水的试验研究

以莴笋为试验对象,在不同的渗透脱水条件下,对物料失水率和固形物增加率进行考察,探索莴笋的渗透脱水规律。通过试验研究发现,在蔗糖和食盐的组合渗透液中,高浓度的蔗糖能有效提高物料的失水率,并阻碍溶质的渗入;而提高温度可以加快传质速度,却不一定能提高物料的失水率;正交试验得到莴笋渗透脱水的较佳工艺条件为:温度30℃,固液比1∶10,渗透液为60%蔗糖+10%食盐浓度的组合渗透液。     

渗透调节后辣椒种子的贮藏效果初探

经过PEG、CaCl2、SA三种渗透调节剂处理过的辣椒种子贮藏一定的时间后其发芽能力和活力仍高于对照,但其种子活力的降低率也都高于对照,说明渗透调节种子不耐贮藏,特别是低质量的老化渗透调节种子经贮藏后活力下降更为显著.试验结果表明,经SA渗透调节的种子较CaCl2和PEG渗透调节种子耐贮藏.     

香菇渗透脱水工艺优化研究

以新鲜香菇为试材,在单因素试验的基础上,以新鲜香菇失水率和干香菇复水比为考察指标,通过正交试验优化干燥前食盐溶液渗透预处理工艺条件。结果表明,渗透处理最佳工艺条件为:渗透温度30℃,渗透液浓度10%,渗透时间90 min,在此工艺条件,新鲜香菇的失水率为13.9%,干香菇的复水比为4.8。     

不同渗调剂对茄子种子的渗调效应研究

茄子种子用不同浓度的聚乙烯醇、水杨酸、硝酸钙、硝酸钾、琼脂药剂处理后，种子的发芽活力明显提高，在对各发芽指标的影响上，以种子发芽势最为明显，平均提高114．8％；各渗调剂的处理效果以硝酸钾最好；其中水杨酸渗调处理对膜的修复重建作用最好。     

渗透胁迫下烟草叶片基因的差异表达研究

为了解干旱胁迫下烟草的抗旱机制,采用拟南芥基因芯片检测了PEG渗透胁迫（－1.2 MPa）48 h后烟草叶片中基因表达的变化。在31 182个基因微矩阵点中,有效差异表达（ratio值≥2或≤0.5）的基因为135个,上调50个,下调85个。其中包括一些具有防御功能的上调表达基因如两个普遍胁迫蛋白（USP）和与渗透调节物质海藻糖合成有关的基因ATTPS11及多个参与复制、转录和翻译等过程的基因MAPKK、bZIP、锌指蛋白、组蛋白His1-3、脱水响应DREB转录因子、WRKY转录因子家族、分子伴侣等,MAPKK具最大上调幅度,为3.94倍（序列号为At1g51660）。而参与光合作用的6个PSⅠ的光捕获复合体中lhca3和PSⅡ的光捕获复合体中核编码基因的lcb1、lcb2、lcb5、lcb6、lcb4.2的基因表达下调。还检测到38个未知基因,它们的差异表达可能跟渗透胁迫诱导有关,是我们下一步研究的重点。通过分析这些特异表达基因,揭示出一些潜在的生物学规律,为研究烟草逆境生理学提供了有价值的信息。     

植物体内肌醇磷脂代谢与渗透胁迫信号转导

磷酸肌醇代谢在生物感受胞外刺激及信号转导中起着重要的作用。在此,介绍了植物体内的肌醇磷脂代谢途径,PI－PLC/IP3途径和磷酸肌醇激酶与渗透胁迫信号转导之间的联系,以及肌醇磷脂代谢参与的渗透胁迫信号转导与ABA之间的关系。     

青霉素渗调处理对韭葱种子发芽与活力的影响

用不同浓度的青霉素溶液在15℃黑暗条件下渗调处理韭葱种子研究,青霉素渗调处理对韭葱种子发芽与活力的影响。结果表明:以100 mg/L的青霉素溶液渗调8 h种子活力最高,发芽率由对照的68%提高到84%,发芽势由对照的61%提高到66%,生长势由对照的2.81 cm提高到3.31 cm,幼苗干重由对照的0.144 g提高到0.198 g,活力指数由对照的1.555提高到2.297。