甜菜碱与植物抗逆性关系之研究进展

甜菜碱是高等植物重要的渗透调节物质,在调节植物对环境胁迫的适应性,提高植物对各种胁迫因子抗性等方面具有重要的生理作用。本文综述了近几年来甜菜碱与植物抗逆境（水分、盐、温度、离子等）胁迫的关系和甜菜碱合成酶基因的转化在植物抗逆性中的作用等方面的最新研究进展,并指出了存在的问题和发展趋势。     

植物黄酮醇生物合成及功能研究进展

本研究旨在为通过遗传途径改良植物黄酮醇生物合成、植物生长发育及作物抗性提供重要的理论基础。本研究论述了黄酮醇基本生物合成途径,概括了黄酮醇类物质生物合成关键酶及其作用,归纳了黄酮醇类物质在生物合成转录水平上的调控,总结了植物中黄酮醇类物质的生物学功能,包括黄酮醇类物质在植物生长发育中的调节作用、黄酮醇类物质调控植物非生物胁迫反应以及在植物防御反应中的作用。最后对植物黄酮醇类物质的研究方向进行了展望。     

NAC转录因子在植物抗非生物胁迫基因工程中的应用进展

植物在生长发育过程中,经常会遭遇各种非生物胁迫,影响其生长发育甚至产量。NAC转录因子是植物特有的、最大的转录因子家族之一,在植物生长发育及抵御多种非生物胁迫反应中具有重要的调控作用。从NAC转录因子对植物的抗逆时期(生殖生长期、营养生长期)及抗逆范围(单一抗性、综合抗性)影响方面阐述了其在植物抗旱、耐盐、耐冷等基因工程中的应用进展,为NAC转录因子的利用及植物抗逆遗传改良和育种提供参考。     

植物非生物胁迫中蛋白质磷酸化的研究进展

作为固着生物,外界生物胁迫和非生物胁迫极大地影响植物的正常生长发育。可逆的蛋白磷酸化作为真核生物体内最普遍的翻译后修饰之一,在植物抵御外界胁迫过程中起着最主要的作用。本综述重点总结了近年来植物在低温、盐渍和干旱等胁迫响应中的蛋白磷酸化研究进展,分析与讨论了其中重要的激酶和磷酸酶的作用,并对此方面的研究热点做了展望。深入了解蛋白磷酸化修饰在植物应对非生物胁迫信号通路中的重要作用及意义,有助于耐胁迫作物的选育。     

植物miRNA参与胁迫响应研究进展

microRNAs(miRNAs)是一类内源性的非编码的小RNA分子,它们在植物的生长发育和胁迫响应过程中起重要调控作用。本研究对植物miRNAs参与生物和非生物胁迫(盐胁迫,干旱胁迫,温度胁迫,营养胁迫和病原菌生物胁迫)响应过程的研究进展进行了综述,指出了miRNAs在植物研究过程中存在的问题并对未来发展情况进行了展望,为推动miRNAs在植物逆境胁迫中的研究和应用提供思路和参考。     

植物抗逆相关ERF转录因子研究综述

植物在它的生命周期中要经历各种逆境胁迫。植物许多胁迫相关基因的表达主要受特定转录因子在转录水平的调控。ERF转录因子家族参与植物的生物胁迫和非生物胁迫的应答,是同植物抗逆应答密切相关的一类转录因子大家族。它们通过识别不同的顺式元件,调节多种功能基因的表达,调节植物抗性应答。综述简要介绍ERF转录因子及其相关顺式作用元件。阐述植物ERF转录因子家族在植物抗逆应答中的功能。     

辣椒金属伴侣蛋白基因CaHPP7提高植物对铜和热胁迫的抗性

金属伴侣蛋白在植物抵抗重金属胁迫和低温、干旱、高盐等非生物胁迫中发挥重要作用,但其应对热胁迫时发挥作用的报道还很少。前期研究从辣椒中分离到一个能够响应热胁迫的金属伴侣蛋白基因CaHPP7,通过生物信息学和定量分析发现该基因的氨基酸序列含有1个HMA结构域,且其表达受高温、Cu²⁺、Cd²⁺等重金属,以及ABA(Abscisic acid)、MeJA(Jasmonic acid methylester)和SA(Salicylic acid)等外源信号物质的诱导。为了进一步明确CaHPP7基因在植物重金属和热胁迫抗性形成中的功能,利用基因沉默和过表达技术改变Ca HPP7的表达水平。结果显示,基因沉默表达后,辣椒对铜和热胁迫的抗性都降低,表现为离体叶圆片叶绿素含量下降程度显著高于未沉默植株;而基因过表达后,拟南芥对铜和热胁迫的抗性都升高,其中热胁迫下表现为幼苗存活率高于对照,叶圆片叶绿素含量减少程度低于对照;铜胁迫下表现为种子发芽率高于对照,幼苗生长的受抑制程度和叶圆片叶绿素含量下降程度均低于对照。故推测CaHPP7基因在植物应对高温和铜胁迫的过程中起正调控作用。本研究结果将为进一步揭示植物抗逆性形成的分子机制提供理论依据,也将为农作物抗逆新品种的选育提供参考。     

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。     

‘阿蒂擎天’凤梨谷胱甘肽-S-转移酶基因的克隆与乙烯诱导表达特性的初步分析

以阿蒂擎天凤梨乙烯处理和不处理的植株为材料建立的抑制性差减杂交文库中,筛选到的一个被乙烯诱导并与已知植物谷胱甘肽-S-转移酶(GST)同源的cDNA片段,通过RACE技术得到该基因的全长cDNA序列。序列分析表明,该基因可能属于thioredoxin-likesuperfamily和GSTC_family superfamily两个超家族中的成员。利用半定量RT-PCR检测该基因的表达量在乙烯处理后先会在1h显著升高,然后随时间逐步降低,说明乙烯作为一种逆境胁迫相关激素,可在短时间内诱导凤梨中GST的表达。推测其在受到外源乙烯信号诱导后,一方面可能参与了植物体内的解毒作用,另一方面可能参与了花青素的合成调控和运输。本实验中的GST作为观赏凤梨中一个新发现的GSTs家族成员,对于研究热带花卉中GSTs家族的特点和提高其抗逆性和品质具有重要的理论意义和实用价值。     

亚致死浓度甲维盐胁迫对甜菜夜蛾幼虫解毒酶系活力及其相关基因表达量的影响

为明晰几种重要解毒酶在甜菜夜蛾针对甲维盐抗性形成过程中的可能作用,本文研究分析了甲维盐处理后甜菜夜蛾幼虫体内主要解毒酶活力及其对应基因表达量的变化趋势。结果表明,在甲维盐(剂量为:LC5、LC20、LC50)胁迫72 h后,甜菜夜蛾体内多功能氧化酶(MFO)比活力及Se CYP450表达量均较对照极显著上升(P0.01),且二者均随着处理浓度的增大而先上升后下降。同时,谷胱甘肽S-转移酶(GST)的比活力也呈现出相同的变化趋势。而Se GSTs与Se GSTs1在胁迫后的表达趋势与GST比活力的并不一致,Se GSTs表达量随着处理浓度的上升而极显著升高(P0.01),而Se GSTs1则随着处理浓度的上升而下降。在3个亚致死浓度甲维盐处理下,酯酶(EST)比活力均被显著抑制(P0.05),同样的趋势也反映在Se Car E表达量的显著变化上(P0.05)。此外,MFO、EST的比活力变化趋势与其对应基因Se CYP450、Se Car E表达谱之间存在极显著相关性(P0.01);而GST活力只与Se GSTs表达量具有极显著相关性(P0.01),与Se GSTs1表达量之间则不存在显著相关性。因此,MFO、GST及其相关基因Se CYP450、Se GSTs、Se GSTs1有可能参与到甜菜夜蛾对甲维盐抗药性的演化过程中。     

小麦白粉病菌诱导的TaWRKY34基因的鉴定与分析

WRKY转录因子在植物抗病防卫反应中发挥重要作用。利用cDNA宏阵列(macroarray)和RT-PCR相结合的方法,从小麦全长cDNA文库的WRKY转录因子中筛选出一个应答小麦白粉病菌胁迫的TaWRKY34转录因子,该基因编码464个氨基酸。染色体定位分析表明,该转录因子位于小麦第一同源群染色体的短臂上,并且只在细胞核中表达。其蛋白序列与拟南芥、大麦和葡萄抗病相关WRKY转录因子的亲缘关系较近,与其中的3个WRKY基因具有相似的表达模式。TaWRKY34在Pm16/北京8377抗白粉病近等基因系中,对小麦白粉病菌、水杨酸和茉莉酸诱导的表达模式存在差异。TaWRKY34可能与小麦对白粉菌的抗性有关。     

野生大豆GsGST19基因的克隆及其转基因苜蓿的耐盐碱性分析

谷胱甘肽S-转移酶对植物抵御逆境胁迫和解除细胞毒素起着重要作用。本研究从野大豆盐碱胁迫基因表达谱中筛选并克隆得到GsGST19基因,将其转化苜蓿,获得超量表达的转基因苜蓿,并对转基因苜蓿进行耐盐碱性分析。结果显示在正常培养条件下,转基因苜蓿株系19-4和19-9的GST酶活性分别是非转基因株系的1.52倍和1.49倍。在100 mmol L^–1 NaHCO₃处理14 d后转基因株系生长状态良好,而非转基因对照株系明显萎蔫、失绿、甚至死亡;转基因株系的丙二醛含量和相对质膜透性显著低于非转基因株系(P<0.05),而叶绿素含量和根系活力显著高于非转基因对照(P<0.05),说明超量表达GsGST19基因增强了苜蓿的耐盐碱能力。     

JAs、SAs介导的植物防御反应及在药用植物中的应用

茉莉酸（JA）和水杨酸（SA）介导的信号网络能调节植物防御反应。一般JA信号通路涉及抗虫反应,而SA通路则与抗病有关,JA和SA通路之间的交互作用在防御反应的微调中起重要作用。研究表明JA和SA也能有效调节抗寄生植物的防御反应。本文综述一些防御信号分子,尤其是JA和SA在植物防御中的作用,包括JA、SA介导的途径和JA/SA交互作用在抗病虫害和抗植物寄生中的作用;介绍茉莉酸、水杨酸类物质在药用植物研究中的初步应用。     

脱落酸(ABA)生物学作用研究进展

脱落酸(ABA)是目前公认的五大植物激素之一,本文主要综述了ABA在植物生长发育、非生物胁迫和生物胁迫中的多重作用,如在植物生长发育中ABA促进器官脱落、种子成熟和休眠,调节气孔,抑制种子萌发、生长和加速衰老,调节种子胚的发育及开花;在非生物胁迫中ABA可以促进植物对非生物胁迫的耐性,因此,ABA也称为应激激素或胁迫激素;在生物胁迫中ABA随着病原菌种类和入侵方式的不同起正调控或者负调控的作用。最后笔者对ABA在生物胁迫中的作用进行了展望,如其参与植物防御的动力学研究、作用方式及与其它激素信号的互作等有待进一步研究。     

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。     

不同激素信号途径在植物抗病中的相互作用研究进展

植物的抗病反应中,激素发挥着至关重要的作用。不同激素对于植物抵御不同种病原菌的作用方式并不相同。然而多种激素的信号途径之间在抗病反应中并不相互独立,而是存在相互作用。这种相互作用的存在使植物能高效协调体内不同激素信号途径的抗性,是抵御不同病原菌入侵的有效方法。本文综述了植物激素水杨酸、茉莉酸、乙烯、脱落酸、生长素和赤霉素在抗病反应中的作用以及这些激素信号途径之间的相互作用。     

甘蓝型油菜iMyAP9、iMyAP12基因过表达载体的构建及转化拟南芥

诱导型黑芥子酶协助蛋白(iMyAP)往往与黑芥子酶和黑芥子酶结合蛋白一起以复合体的形式存在,对植物的防御系统有着重要的作用。为了研究黑芥子酶协助蛋白在植物响应非生物胁迫方面的功能,通过以pBI121为载体,分别构建了CaMV35S::iMyAP9和CaMV35S::iMyAP12,浸花法转化拟南芥,用卡那霉素对转化植株进行筛选,并对抗性苗进行PCR检测,初步得到67株转基因植株;提取转基因拟南芥中RNA进行RT-PCR表达分析,结果表明,iMyAP9基因和iMyAP12基因在随机挑选的转基因拟南芥中获得了有效的表达。拟南芥转基因植株的获得为进一步探讨iMyAP9基因、iMyAP12基因的生物学功能奠定了基础。     

植物类萌发素蛋白研究进展

在植物整个生长发育过程中时刻受到外界环境信号调控,遭遇各种逆境胁迫。在研究植物对逆境胁迫响应中,很多胁迫响应蛋白被发现。植物类萌发素蛋白(Germin-like proteins,GLPs)是其中一类重要的胁迫响应蛋白。它是一类与小麦萌发素(Germin)序列高度同源的、位于胞外基质的可溶性糖蛋白,几乎在所有生物中均发现有该类蛋白的存在。它具有多种生物学功能,在植物的生长发育阶段、生物和非生物逆境胁迫应答中起重要的作用。从植物GLPs 的分类、结构等方面全面介绍了植物GLP蛋白的主要特点,同时归纳它在抵御生物胁迫及非生物胁迫等方面的研究进展,为今后的进一步研究提供参考。     

植物次生物质对棉蚜谷胱甘肽S-转移酶和羧酸酯酶活性的诱导作用

为了明确植物次生物质对昆虫解毒酶的影响作用,利用饲喂法和2-十三烷酮熏蒸法研究了植物次生物质2-十三烷酮和槲皮素对棉蚜谷胱甘肽S-转移酶和羧酸酯酶的诱导作用。结果表明取食含0.1% 2-十三烷酮饲料的棉蚜谷胱甘肽S-转移酶的活性最大,取食含0.01%槲皮素的饲料棉蚜羧酸酯酶的活性最大,均与对照差异显著。用2-十三烷酮熏蒸处理24 h,棉蚜谷胱甘肽S-转移酶的活性最大,与对照比差异显著。以α-NA和β-NA为底物测定棉蚜羧酸酯酶的活性在处理48 h达到最大,分别为对照的2.45和2.53倍,与对照比差异显著。由此可见,饲喂法处理2-十三烷酮对棉蚜谷胱甘肽S-转移酶及槲皮素对棉蚜羧酸酯酶的诱导作用具有显著的剂量效应;亚致死剂量2-十三烷酮熏蒸对棉蚜谷胱甘肽S-转移酶和羧酸酯酶的诱导作用具有显著的时间效应。