盐胁迫下植物有机渗透调节物质积累的研究进展

研究表明植物的耐盐机制十分复杂。其耐盐机制的一个重要方面是在盐胁迫下植物会产生和积累一些有机渗透调节物质，以此来缓解胁迫对植物造成的伤害和降低胞内渗透势以保证盐胁迫条件下水分的正常供应。这些物质主要包括小分子渗透调节物质(脯氨酸、甜菜碱)、非结构性碳水化合物(蔗糖、果聚糖、淀粉等)。本文就此方面的研究做一综述。     

盐胁迫下植物有机渗透调节物质积累的研究进展

研究表明植物的耐盐机制十分复杂.其耐盐机制的一个重要方面是在盐胁迫下植物会产生和积累一些有机渗透调节物质,以此来缓解胁迫对植物造成的伤害和降低胞内渗透势以保证盐胁迫条件下水分的正常供应.这些物质主要包括小分子渗透调节物质(脯氨酸、甜菜碱)、非结构性碳水化合物(蔗糖、果聚糖、淀粉等).本文就此方面的研究做一综述.     

水分胁迫下小麦品种间几类渗透调节物质积累的比较研究

 试验采用10%和15%两种PEG溶液浓度,比较了三个抗旱性不同品种的小麦幼苗在水分胁迫期间可溶性糖、蔗糖、有机酸和氨基酸等渗透调节物质的动态变化和积累差异.结果表明,水分胁迫初期可溶性糖及蔗糖含量下降、然后上升、积累,并且同一品种10%PEG胁迫可溶性糖总量积累高于15%PEG胁迫,蔗糖积累情况相反.糖分积累的程度存在着品种间差异.PEG引起的水分胁迫使科拜和祥云爬地麦的有机酸总量有不同程度降低,云麦29则有不同程度增加.氨基酸总量分析揭示,抗性品种比敏感品种积累更多的氨基酸.试验还观察到,15%PEG胁迫能迅速导致三个品种的Leu+Phe的积累,而10%PEG胁迫的积累情况随品种而异.此外,还比较分析了脯氨酸、天冬氨酸、天冬酰胺,谷氨酸,异亮氨酸等个别氨基酸在不同品种,不同胁迫以及不同时间进程中的消长变化.水分胁迫引起的溶质积累,在种类,数量和速率方面存在着明显的品种间差异.与干旱敏感品种相比,抗性品种具有更强的渗透调节能力.     

植物在逆境下的渗透调节

渗透调节是植物在逆境下降低渗透势。抵抗逆境胁迫的一种重要方式,渗透调节作为植物的重要抗逆生理机制。近些年得到了较广泛的研究。本文概述植物在水分胁迫下渗透调节的研究现状,并提出今后应注意研究的几个问题。1.渗透调节的调节方式和原初机理1.1 调节方式植物细胞的水势由几个组份组成。即:ψ_w=ψ_s ψ_p ψ_m,方程式中ψ_w为水势,ψ_s为渗透势,ψ_p为压力势(膨压)。ψ_m为衬质势。ψ_m除了在干组织或干种子中外,一般微不足道,故不予考虑。在正常情况下ψ_w和ψ_s均为负值。植物体内水分运输的方向是从高水势到低水势。在水分胁迫     

PEG6000渗透胁迫对藜幼苗叶片渗透调节物质的影响

[目的]为了探讨藜的耐旱机理,为藜的人工栽培及推广提供理论依据和实践指导。[方法]藜幼苗长到六叶期时,浓度分别为0、5%、10%、20%的PEG6000进行渗透胁迫处理,分别处理01、、35、、7和9 d后从植株上部第3~5叶片功能叶片进行各项生理指标的测定。[结果]在5%PEG胁迫下,藜幼苗叶片的渗透调节物质含量缓慢增加,相对含水量(RWC)下降较小,在10%、20%PEG胁迫下,可溶性蛋白质、甜菜碱含量先升后降,RWC下降幅度较大。10%PEG胁迫的第5天藜幼苗叶片RWC降到62%,叶片开始萎焉;20%PEG胁迫的第3天RWC降到61.9%,叶片开始出现萎焉现象,第7天RWC降到48.6%,叶片干黄。5%、10%2、0%PEG胁迫到第7天时藜幼苗叶片脯氨酸含量分别是对照的7.64、10.92、9.4倍。[结论]藜对适度的渗透胁迫具有一定的适应性,但高浓度、长时间的PEG渗透胁迫会对藜造成严重损伤。     

NaHCO_3胁迫下新疆枸杞和枸杞的渗透调节作用

试验采用不同浓度的NaHCO_3溶液对新疆枸杞和枸杞幼苗进行碱胁迫处理,分析碱胁迫对新疆枸杞和枸杞幼苗的生长、无机离子和有机溶质质量摩尔浓度及其渗透调节贡献率的影响,研究两种枸杞对碱胁迫的生理适应机制。结果表明:轻度胁迫促进了两种枸杞的生长,随胁迫强度的增加两种枸杞生长受到抑制。NaHCO_3胁迫下两种枸杞均表现出有效的渗透调节机制,Na~+对新疆枸杞和枸杞根渗透调节的相对贡献最大,平均贡献率分别为17.44%和11.66%;有机酸对渗透调节的贡献仅次于Na~+,平均贡献率分别为10.72%和9.97%;可溶性糖也在新疆枸杞和枸杞根部渗透调节中发挥了一定作用,轻中度胁迫下葡萄糖对新疆枸杞根渗透调节贡献最大,重度胁迫下蔗糖贡献最大。各盐分,蔗糖对枸杞根渗透调节贡献最大。在对照和轻中度胁迫处理下,脯氨酸对新疆枸杞和枸杞根渗透调节的贡献可忽略不计,但在重度胁迫下脯氨酸的贡献率显著提高,且脯氨酸在新疆枸杞根部渗透调节中的作用更为明显。新疆枸杞对抗NaHCO_3胁迫的能力强于枸杞,新疆枸杞对NaHCO_3胁迫较强的抗性与其更高的Na~+、脯氨酸、有机酸等渗透调节剂的积累效率及这些渗透调节剂在渗透调节中的更为突出贡献有关。     

亚精胺对渗透胁迫下玉米幼苗生长和有机渗透调节物质的影响

研究了亚精胺(Spd)对渗透胁迫下玉米品种农大108(抗旱性较强)和浚单20(抗旱性较弱)幼苗生长和有机渗透物质含量的影响。结果表明,渗透胁迫下,抗旱性弱的浚单20受伤害程度较强,但外施Spd后,不仅明显提高了其幼苗叶片相对含水量和相对干质量增长速率,同时也促进了可溶性蛋白含量、脯氨酸含量和可溶性糖含量的上升,缓解胁迫效果明显优于农大108。这些结果表明,渗透胁迫下,外源Spd可能是通过提高有机渗透物质含量而提高抗渗透胁迫能力。     

盐胁迫对梭梭幼苗渗透调节物质含量的影响

采用浓度为0,50,100,200,350,500 mmol/L的 NaCl和 Na2 SO4两种单盐溶液对梭梭幼苗进行处理,取样周期为10 d,取样3次,测定梭梭幼苗中渗透调节物质的含量,研究盐胁迫对梭梭幼苗体内渗透调节物质含量的影响.结果表明：两种盐胁迫下,梭梭幼苗同化枝中可溶性糖含量随盐浓度的增加和胁迫时间的延长而增大,但增幅较小,说明梭梭幼苗可溶性糖的积累对盐分的响应并不敏感.两种盐胁迫下梭梭幼苗同化枝中淀粉含量变化趋势相似,淀粉含量随盐浓度的增加和胁迫时间的延长而显著下降（P ＜0．05）,说明梭梭幼苗接收到盐胁迫信号后通过降解淀粉生成可溶性糖来减轻盐伤害.两种盐胁迫下梭梭幼苗同化枝中可溶性蛋白的变化趋势相似,可溶性蛋白含量随盐浓度的增加和胁迫时间的延长而下降,说明盐胁迫下梭梭幼苗体内可溶性蛋白转变成氨基酸（包括脯氨酸）,以此来降低渗透势维持平衡.350 mmol/L和500 mmol/L NaCl处理下梭梭幼苗脯氨酸含量呈极显著增加（P ＜0．01）,以此来降低其渗透势,减小盐害程度.两种盐胁迫下,梭梭幼苗同化枝中脯氨酸含量随盐浓度的增加而增加,与 Na2 SO4处理相比,NaCl处理下梭梭幼苗中脯氨酸含量较高.     

盐胁迫下不同盐生植物渗透调节的生理响应

研究了3种柳树(Salix)、3种柽柳(Tamarix)和2种白刺(Nitraria)的1年生苗在不同浓度(0、100、200、300、400 mmol/L)NaCl胁迫30 d后渗透调节物质含量的变化。结果表明:盐胁迫后8个树种叶片中积累脯氨酸和可溶性糖抵御盐胁迫,柳树和白刺中的可溶性蛋白增加,可溶性蛋白不是甘蒙柽柳和刚毛柽柳的主要有机渗透调节物质;各树种根茎叶中Na+和Cl-显著增加,白刺的Na+和Cl-的质量分数明显高于柳树和柽柳,3种柳树K+下降,柽柳和白刺各部位K+种间差别较大,各离子在不同植物的不同部位的分布存在差异,K+/Na+总体来说随着盐浓度增加而降低。可见,不同渗透调节物质在不同盐生植物中的重要性是不同的,植物的耐盐机理和种间差异对植物在盐胁迫下用于渗透调节的主要渗透调节物质及其含量变化以及在各器官组织中的分布有一定的影响。     

盐碱胁迫下西伯利亚白刺的渗透调节物质的变化

通过西伯利亚白刺（Nitraria sibiricaPall．）2年生栽植苗在不同比例盐碱土下的渗透调节物质的变化。研究它对大庆地区盐碱土的适应能力。结果表明：西伯利亚白刺在无植被盐碱土上栽植30d时依然存活,栽植60d时多数植株萎蔫接近死亡。在栽植30d和栽植60d,随盐碱土比例增加,西伯利亚白刺叶片的电解质外渗率以及脯氨酸、可溶性糖含量均呈上升趋势,丙二醛含量栽植30d先降后升,栽植60d随盐碱土比例的增加呈显著上升趋势。西伯利亚白刺对盐碱胁迫有较强渗透调节能力,建议在大庆盐碱地区进行栽培试验。     

外源甜菜碱对渗透胁迫下巴西蕉幼苗生长和生理的影响

通过叶面喷施10 mmol/L甜菜碱预处理24 h后,以100 mmol/L甘露醇灌根模拟渗透胁迫,测定巴西蕉幼苗胁迫处理不同时间后其叶片和根中的MDA含量、抗氧化酶活性、渗透调节物质含量、光合特性等生理指标,分析外源甜菜碱对渗透胁迫下巴西蕉幼苗生长和生理的作用机制。结果表明：外源甜菜碱可显著降低渗透胁迫下巴西蕉幼苗叶片和根中MDA积累量,提高巴西蕉幼苗叶片和根中SOD、POD和CAT等抗氧化酶活性,显著提高渗透调节物质可溶性糖、可溶性蛋白的合成积累量。叶片中叶绿素含量和类胡萝卜素含量都显著上升并减缓渗透胁迫下叶绿素和类胡萝卜素含量下降,显著提高渗透胁迫下叶绿素荧光参数,并减缓F_v/F_m、Y_II、ETR、Y_NPQ和Y_NO等叶绿素荧光参数的变化。因此,外源甜菜碱能有效缓解巴西蕉的渗透胁迫,提高巴西蕉的抗逆性。     

水分胁迫对爱宕梨渗透调节的影响

以二年生爱宕梨盆栽幼树为试材 ,研究水分胁迫对爱宕梨渗透调节的影响。结果表明 ,在水分胁迫下 ,随着土壤含水量的降低 ,梨树叶片组织相对含水量下降 ,叶水势增加。梨树在水分胁迫下具有一定的渗透调节能力 ,随着胁迫程度的增加 ,渗透调节物质K+ 含量和可溶性糖含量上升 ,当达到一定浓度后 ,诱发脯氨酸和游离氨基酸的大量生成。但水分胁迫超过一定程度后 ,细胞膜透性增加 ,原生质遭受破坏 ,植株枯死。     

渗透胁迫下烟草根系基因的表达谱分析

 【目的】了解干旱胁迫下烟草的抗旱机制。【方法】采用拟南芥基因芯片检测PEG渗透胁迫（-1.2 MPa）48 h后烟草根系中基因表达的变化。【结果】在31 182个基因微矩阵点中,有效差异表达（ratio 值≥2或≤0.5）的基因有126个,其中上调79个,下调47个。上调基因主要是根系中一些受渗透胁迫诱导参与信号转导的激素（主要是ABA）响应蛋白基因、钙信号响应蛋白基因及蛋白激酶基因。而下调表达的基因则主要是一些与烟株生长发育相关的赤霉素响应蛋白类基因和根系中参与蛋白质降解的泛素连接酶类基因。【结论】通过分析这些特异表达基因,揭示出烟草植株体在非生物环境胁迫条件下的一些响应机制,为阐明烟草抗旱的分子生物学机理提供了有价值的信息。     

渗透胁迫对水稻芽期抗旱性的影响

利用6个抗性不同的水稻品种为材料,研究渗透胁迫下水稻芽期形态和生理指标的变化。结果表明:水稻胚芽鞘、胚根长度和超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性、还原型谷胱甘肽(GSH)、维生素C(Vc)、脯氨酸(Pro)、丙二醛(MDA)以及亚精胺(Spd)、精胺(Spm)含量等11项与抗旱性有关的形态和生理指标的相对值与抗旱系数相关显著或极显著,可作为水稻芽期抗旱性的评价指标。通过主成分分析确立了Vc、GSH和Spm含量的相对值为水稻芽期抗旱性的综合指标,以抗旱系数为因变量,3个综合指标为自变量建立的回归方程对供试品种的抗旱性进行预测效果较好。     

渗透胁迫下大豆抗旱机理的初步研究

在离体条件下，用聚乙二醇（ＰＥＧ６０００）形成渗透胁迫，研究了ＰＥＧ对大豆的渗透胁迫影响，外源激素对ＰＥＧ渗透胁迫的调节，以及外源羟自由基对大豆的影响。结果表明，随着ＰＥＧ浓度加大，渗透胁迫加重，对大豆叶片的影响也增大，不同大豆品和对渗透胁迫的反应不同。外源激动素可以在一定程度上减缓ＰＥＧ的渗透胁迫。外源激素能调节渗透胁迫，与它们对体内自由基含量的调节是分不开的。     

Osmotic Stress Resistance of Transgenic Tobacco Expressed Soybean Lysine-rich Protein Gene

PM2 gene （accession number： M80664） with high lysine content from soybean （Glycine max） was found in GenBank by changing three BLASTp parameters. Amino acid composition analysis of PM2 showed that Lys content was on the high level of 18.22%. Protein encoded by PM＇2 also belonged to the family of late embryogenesis abundant （LEA） proteins, which was considered that it had a strong relation with the abiotic stress resistance. In this experiment, PM2 gene was obtained from dry soybean seeds by RT-PCR, plant expression vector pEMTPM2 was constructed, and then transformed into tobacco by using agrobacterium-mediated method. Eight salt and drought tolerant lines were obtained from 31 differentiated lines. Real-time PCR showed that PM2 gene overexpressed in all four PCR positive lines with the osmotic stress resistance. These results confirmed that the overexpression of PM2 gene enhanced the osmotic stress resistance of transgenic tobacco.     

水分胁迫过程中的渗透调节物质及其研究进展

渗透调节是植物体在水分胁迫条件下的主要适应方式之一,在植物抗旱过程中发挥了重要作用。综述了渗透调节物质的种类、作用机理及关键作用,比较了抗旱植物与不抗旱植物渗透调节物质之间的差别,进一步阐明了渗透调节在植物抗旱过程中的重要性。     

渗透胁迫对水稻幼苗抗旱性的影响

以抗旱性不同的3个水稻品种为材料,用PEG6000来模拟自然干旱,以叶片的抗衰老度,根冠比及PEG6000对幼根、胚芽鞘生长的抑制程度为生理指标进行抗旱性的鉴定.结果表明:PEG6000对旱116的幼根及胚芽鞘生长的抑制率最低,湘早籼32号最高;在渗透胁迫下根冠比:旱116＞嘉早935＞湘早籼32号,叶片的抗衰老度:旱116＜嘉早935＜湘早籼32号.3个品种的抗旱性为:旱116＞嘉早935＞湘早籼32号.     

高温胁迫对25个油茶品种渗透调节物质的影响

为探索高温条件下油茶渗透调节物质的变化规律,以江西省林业科学院油茶种质资源圃中25个油茶优良品种为材料,对成年大树的水培枝条进行常温对照、40℃和45℃等3种温度处理,处理时间8h,并测定了其叶片中可溶性蛋白含量、游离脯氨酸含量和可溶性糖的含量。结果表明:与常温对照相比,40℃、45℃高温胁迫后,25个油茶品种的可溶性蛋白质平均含量分别增加63.29%、77.88%,游离脯氨酸平均含量分别增加40.82%、83.97%,可溶性糖平均含量分别增加56.57%、147.26%;油茶品种间上述各指标在同一温度胁迫下差异极显著。由此可见,高温胁迫使油茶品种叶片中的可溶性蛋白含量、游离脯氨酸含量和可溶性糖含量均显著升高,且不同油茶品种间存在显著的耐热性差异。