高等植物适应盐逆境研究进展

土壤盐碱化已经成为制约农作物生长及产量的重要因子之一,寻求将盐碱化对植物的危害降低到最小程度的策略势在必行。关于植物对盐逆境适应能力的研究已成为全球关注的热点, 如何提高植物的耐盐能力也已成为研究的重中之重。深入探究高等植物适应盐逆境的机制,有助于提高植物耐盐性,增加作物产量和保护生态环境。本文就高等植物适应盐逆境的重点研究进展,综述了盐胁迫对植物的危害;植物耐盐的生理机制,包括渗透调节、营养元素平衡和增强抗氧化胁迫等;植物耐盐相关基因研究进展,包括离子转运蛋白基因、渗透调节相关基因、信号传导相关基因和细胞抗氧化相关基因等;提高植物耐盐性的途径。最后针对今后植物适应盐逆境方面的研究方向进行了展望。     

基于转录组学比较研究甜高粱幼苗响应干旱和盐胁迫的生理特征北大核心CSCD

探究甜高粱响应干旱与盐胁迫的生理学差异及其分子机制,分析甜高粱在干旱和盐胁迫下的不同基因调控机制和代谢通路,可为饲草作物甜高粱抗逆栽培和育种提供依据。以辽甜1号甜高粱幼苗为材料,使用10%的PEG-6000和0.9%的NaCl模拟中度干旱和盐胁迫,胁迫2和7 d时进行光合气体交换参数、内源激素含量、有机渗透调节物质含量和抗氧化物酶活性测定,同时对幼苗叶片进行转录组测序及生物信息学分析,采用qRT-PCR方法对测序结果进行验证。结果表明:与对照相比,干旱和盐胁迫均显著影响甜高粱幼苗叶片生理指标的变化,但盐胁迫对甜高粱幼苗叶片光合参数和内源激素生长素、细胞分裂素含量抑制程度均高于干旱胁迫,可溶性糖含量在干旱胁迫下显著高于盐胁迫,抗氧化物酶活性和脱落酸含量低于盐胁迫,说明甜高粱对干旱和盐胁迫响应的生理机制不同;利用转录组测序技术鉴定出甜高粱叶片在处理2 d时,干旱和盐胁迫下分别有922和2047个上调基因以及975和1714个下调基因,处理7 d时分别鉴定到157和795个上调基因以及54和722个下调基因;同时鉴定出40个干旱胁迫响应基因和493个盐胁迫响应基因,基于GO富集分析发现甜高粱幼苗在干旱和盐胁迫下响应基因均显著富集于植物逆境响应相关通路,KEGG富集分析发现,干旱胁迫响应基因显著富集于内质网加工和剪切体代谢通路,盐胁迫响应基因显著富集在植物激素信号转导代谢通路;对光合作用、植物激素信号转导、抗氧化物酶和淀粉与蔗糖代谢通路相关差异基因进行分析发现,这些差异基因的表达模式与生理指标变化趋势吻合。因此,甜高粱在转录水平上对盐胁迫的适应稳态落后于干旱胁迫,中度胁迫下甜高粱幼苗对盐胁迫的耐受性要低于干旱胁迫,可溶性糖在甜高粱幼苗抵御干旱胁迫中发挥重要作用,植物激素信号转导和抗氧化物酶活性变化的共同调控是甜高粱幼苗对抗盐胁迫的关键。     

丛枝菌根真菌接种对白车轴草耐盐性的影响

丛枝菌根真菌(AMF)可与植物共生形成复杂的菌丝网络,影响植物生长及抗逆能力。目前关于AMF对白车轴草耐盐性的影响尚存争议,本研究采用盆栽试验,研究在盐胁迫条件下(NaCl浓度为150 mmol·L^-1),接种AMF对拉丁诺白车轴草耐盐性的影响。结果表明,在盐胁迫条件下,与对照相比,白车轴草的生长与生理指标均受到抑制。盐胁迫下接种AMF后,白车轴草株高、干重、PSⅡ最大光能转换效率和相对含水量均有增加,丙二醛(MDA)含量以及相对电导率有所降低,渗透调节物质均有提高,其中可溶性糖(SS)和游离脯氨酸(Pro)含量分别提高了32.03%和9.42%。说明盐胁迫抑制白车轴草的生长,接种AMF增强了白车轴草抗逆适应能力,促进白车轴草的生长,增加渗透调节物质含量,提高白车轴草耐盐胁迫的能力。     

水杨酸对盐胁迫下沙打旺幼苗生长的影响

水杨酸(salicylic acid,SA)作为一种植物激素,不仅参与植物生长和发育等过程,而且还能诱导植物的抗逆性。为研究外源水杨酸对盐胁迫下沙打旺幼苗生长的影响,以沙打旺幼苗为材料,采用200 mmol/L NaCl 并添加不同浓度SA(0.2,0.4,0.6,0.8,1.0 mmol/L)的处理方法,通过测定沙打旺生长及生理指标,以确定外源SA对沙打旺幼苗生长的影响。结果表明,与单纯盐胁迫相比,一定浓度的SA(0.4~0.8 mmol/L)能提高盐胁迫下沙打旺叶片可溶性蛋白含量, 0.6和0.8 mmol/L SA处理分别增加了51.9%和42.6%;增强盐胁迫下沙打旺叶片超氧化物歧化酶(SOD)活性,0.4和0.6 mmol/L SA处理分别提高了1.58和1.68倍;降低叶片质膜透性, 0.4,0.6和0.8 mmol/L SA处理,叶片相对电导率依次降低了19.2%,26.6%和18.1%;提高盐胁迫下沙打旺的光合能力,0.4和0.6 mmol/L SA处理,净光合速率分别增加了1.21和1.43倍;使株高和干重增加。其中,0.6 mmol/L SA处理效果最为明显。表明外源SA能够在一定程度上促进盐胁迫下沙打旺幼苗的生长。     

外源植物激素对NaCl胁迫下苦马豆苗期脯氨酸代谢的影响

以苦马豆为实验材料,在8种不同浓度NaCl (0, 80, 160, 240, 320, 400, 480和 560 mmol/L)胁迫下,分别向叶面喷施细胞分裂素类物质6-BA和脱落酸(ABA),通过2周的胁迫生长后,对其根冠比、脯氨酸以及脯氨酸代谢酶活性进行测定,进行外源植物激素对苦马豆耐盐性影响的研究,为进一步培育耐盐牧草提供一定的理论基础。结果表明,外源植物激素可以提高苦马豆的抗盐性,且根系中酶活性对植物激素的敏感程度大于叶片。植物激素6-BA比ABA的作用更为显著。外源植物激素使苦马豆幼苗中脯氨酸不再是抗逆性的主要检测指标。     

钠盐胁迫对藜科一年生草本植物种子萌发和幼苗生长的影响

选取河西走廊荒漠绿洲过渡带典型藜科一年生草本植物雾冰藜、刺沙蓬和白茎盐生草为研究对象,分析不同浓度盐分(中性盐NaCl和碱性盐NaHCO₃,0、50、100、150、200 mmol·L^-1)对3种植物种子萌发、幼苗生长和生理特性的影响。研究结果表明：1)钠盐胁迫下,3种植物的种子萌发和幼苗生长均受到显著抑制。萌发期,种子发芽率、发芽势和发芽指数均随盐浓度增加而下降,但盐胁迫解除后,3种植物种子均可恢复萌发;幼苗生长期,植株株高、主根长和鲜重都随盐浓度增加而下降。2)3种植物生理变化显著,叶绿素含量在钠盐胁迫下呈下降趋势,而丙二醛含量呈上升趋势,游离脯氨酸和可溶性糖含量则呈先升后降趋势,其中,叶绿素含量变化是影响幼苗生长的重要因素。3)轻度(50 mmol·L^-1)和中度(100、150 mmol·L^-1)盐胁迫下,3种植物主要通过渗透调节来适应盐胁迫,可溶性糖和游离脯氨酸含量大幅提高,以通过细胞渗透调节提高植物持水能力,维持植物正常生长;而在重度(200mmol·L^-1)盐胁...     

盐碱胁迫对盐地碱蓬生长、有机酸等溶质积累及其生理功能的影响

为探究碱蓬（Suaeda salsa（L.） Pall.）适应盐碱生境的关键生理机制,以盐地碱蓬为试验材料,采用人工模拟盐、碱胁迫的处理方法,测定其生长指标、根和叶片细胞液中有机酸等溶质积累并对其功能进行分析。结果表明：盐胁迫并不影响碱蓬的生长,而碱胁迫则抑制其生长。盐碱胁迫下有机酸为碱蓬根和叶片中主要的渗透调节物（除Na⁺,K⁺）。离子平衡方面,盐碱胁迫下,Na⁺和K⁺是正电荷的主要贡献者,而有机酸在平衡正电荷方面起主导作用。盐碱胁迫（尤其碱胁迫）由于Na⁺激增、阴离子亏缺,正负电荷严重失衡,诱导合成大量有机酸以保证电荷平衡和pH稳定。综上,盐碱胁迫下碱蓬积累的有机酸在渗透调节、电荷平衡及调节pH方面均起到主导作用。有机酸的积累是碱蓬适应盐碱胁迫重要的生存策略之一。     

青海湖畔3种盐生植物光合生理指标的测定

为揭示青藏高原地区盐生植物的光合生理特性,采用常规生理指标测定法对自然生长于青海湖畔3种典型盐生植物-灰绿藜(Chenopodium glaucum L.)、鹅绒委陵菜(Potentilla ansrinaL.)和西伯利亚蓼(Polygonum sibiricum Laxm.)的光合生理指标进行研究.结果表明:在1000～2400 ds·cm-1盐浓度范围内,3种盐生植物的净光合速率、表观量子效率和光补偿点均与盐胁迫强度成负相关,而光饱和点则随盐胁迫强度的增加而增加.青海湖畔3种典型盐生植物形成的上述光合生理指标变化是对高原盐生环境的高度适应,是青藏高原特殊生态条件长期胁迫的结果.     

黄花苜蓿MfNAC37基因的克隆及盐胁迫下的表达分析

NAC蛋白是植物特有的转录因子,在植物的生长发育和逆境适应中发挥着重要作用。为了探究野生黄花苜NAC蛋白的功能,本研究以转录组数据为基础,克隆获得了1个序列全长为1080bp的NAC转录因子基因MfNAC37,其编码359个氨基酸,分子量(Mw)为40.59kD,理论等电点(pI)为7.74。MfNAC37在野生黄花苜蓿的根、茎和叶中均有表达,且在根中的表达量最高,同时其表达受盐胁迫调节,但在不同组织中的调节表达模式不同,表明MfNAC37参与调控野生黄花苜蓿应答盐胁迫的作用过程,为探究野生黄花苜蓿应答盐胁迫的分子机制提供了重要信息。     

中性盐和碱性盐对羊草幼苗胁迫的研究

用含不同浓度的中性盐（Ｎａｃｌ）和碱性盐（Ｎａ２ＣＯ３＋Ｎａｃｌ）的营养液，模拟土壤盐碱化条件，观察和分析耐盐牧草羊草（Ａｎｅｕｒｏｌｅｐｉｄｉｕｍｃｈｉｎｅｎｓｉｓ）的生长、生理和代谢变化，并对有关生理指标建立了数学模型。结果表明，羊草对中性盐、碱性盐适应方式以耐胁变性为主，盐胁迫首先作用于细胞膜，羊草幼苗以吸收无机离子进行渗透调节。当盐胁迫增加到一定程度时，脯氨酸的积累起到重要的渗透调节作用。中性盐和碱性盐胁迫对羊草幼苗生理效应不同：羊草幼苗对低浓度中性盐胁迫反应比较敏感，相比之下对低浓度的碱性盐胁迫反应较为迟钝；但在高浓度下，两种盐对羊草幼苗都产生了相当程度的危害，其中受碱性盐的危害更为严重，因为碱性盐胁迫下除了Ｎａ＋作用外又增加了高ｐＨ的作用。     

植物盐适应性调节机制的研究进展

植物的正常生长发育需要一个适度的盐分环境，超过一定的阈值，植物就会受到盐胁迫甚至盐伤害。在盐胁迫下，植物体内发生一系列的生理生化反应来消除或降低盐分的伤害作用，即阻止、减少或抵偿盐分所诱导的有害胁变的生理生化过程。本研究综述和讨论了包括离子的内流、外流、区域化及渗透调节物质的合成、光合途径的改变、激素的调节和基因特异性表达等植物盐适应性调节的生理学机制的研究进展。     

HKT蛋白与植物耐盐性研究进展

盐胁迫是一种严重影响植物生长的非生物胁迫,植物在长期进化过程中形成了各种机制来抵御和适应盐胁迫。高亲和性钾离子转运蛋白(HKT)是植物中普遍存在的一类蛋白,对高等植物体内Na+再循环,维持植株地上部特别是叶片中的低Na+浓度和高K+/Na+具有重要作用。本研究对HKT蛋白的分子特性、结构与功能及其与植物耐盐性的关系进行了综述。     

丛枝菌根真菌提高植物耐盐能力的作用机制

丛枝菌根真菌是自然界广泛存在的一种内生菌根,能够提高植物的耐盐能力.论述了盐渍环境下AMF对植物耐盐能力的影响及其对植物的作用机制:增加植物对各种营养元素的吸收,改善盐害造成的营养亏缺情况;通过累积脯氨酸等渗透调节物质来提高植物的渗透调节能力;增强盐胁迫下的植物抗氧化酶系统活性;在分子水平上调节某些蛋白酶来提高植物的耐盐性.在以上基础上,还对该问题的研究前景提出了设想,为盐碱地改良提供参考依据.     

外源甜菜碱对桑树抗盐生理的影响及其作用机理的研究

为探讨提高桑树抗逆境反应的新途径,对桑树扦插幼苗叶面喷施甘氨酸甜菜碱,调查外源甜菜碱对桑树生长发育及抗盐生理的影响,测定不同处理条件下桑树体内的甜菜碱含量。试验结果表明:在盐胁迫条件下,叶面施用甜菜碱可以提高叶片中叶绿素、可溶性糖及脯氨酸的含量,并保持叶片适当含水率和K+/Na+离子平衡,减轻盐胁迫对桑树枝叶生长的抑制作用。盐胁迫或叶面喷施甜菜碱均可显著诱导桑叶和根部内源甜菜碱的合成与积累,表明桑树属于甜菜碱积累型植物,外源甜菜碱对桑树抗盐性的增强效应可能与甜菜碱积累及相关生理过程有关。     

盐胁迫对AMF介导下两种荒漠植物生长和生理特性的影响

本试验以疏叶骆驼刺(Alhagi sparsifolia)和多枝柽柳(Tamarix ramosissima)分别为供、受体植物，探讨在盐胁迫下不同丛枝菌根真菌(Arbuscular mycorrhizal fungi, AMF)菌丝传递距离处理对其幼苗的影响。研究通过盆栽试验，对不同盐浓度(0,0.4%和0.8%)及丛菌丝传递距离(15 cm和30 cm)处理下供、受体植物的AMF侵染率、株高基径、叶绿素荧光参数、抗氧化酶活性和渗透调节物质含量进行测定。结果表明：在受体植物中，AMF对S1水平下L1和L2处理的Fo, Fm和Fv/Fm值、MDA和渗透调节物质含量及抗氧化酶活性均具有明显的促进作用，且不同距离受体间差异不显著，但对S2水平L2处理下幼苗的生长和生理指标无促进作用。综上所述，AMF在低盐胁迫长距离下能通过显著提高叶绿素荧光参数、抗氧化和渗透调节能力缓解盐胁迫对受体植物的伤害；但高盐胁迫下，长距离不利于菌根定殖和植物生长，导致AMF无法对受体植物产生促进作用。     

盐分在植物体内的累积及其危害

我区有近2000万亩的盐碱地亟待开发利用，牧草已成为改良盐碱地的先锋植物，研究其耐盐性显得十分重要，本文阐述了盐胁迫下介质中盐离子向根表面移动的特点和植物对盐分的吸收、累积、分布以及盐分对植物生长的影响，同时介绍了两种盐害学说，（1）渗透胁迫和离子效应；（2）碳水化合物枯竭。     

野生大豆盐胁迫响应基因GsPIP的克隆及其序列分析

盐胁迫是影响植物生长、发育以至产量的重要因素,野生大豆是优良的非生物胁迫抗性材料,是天然的优质抗性基因库.本研究以耐盐东北野生大豆为试材.利用东北农业大学植物生物工程研究室已获得的基因芯片杂交结果,对植物生物工程研究室构建的野生大豆盐胁迫EST数据库中各EST在胁迫下的表达情况进行了分析,从中选出了1个在高盐、低温、干旱胁迫早期均上调表达的3'-EST,序列分析表明该EST编码质膜结合蛋白(plasma membrane intrinsic protein,PIP),属于主嵌入蛋白(major intrinsic protein,MIP)家族;通过电子克隆和改进的5‘-RACE获得了基因完整的编码区;其翻译产物与含羞草质膜结合蛋白的相似性为90%,将该基因命名为GsPIP.GsPIP基因的翻译产物具有主嵌入蛋白家族特征性的跨膜结构域,无信号肽,与已发现的植物PIP蛋白一致.本研究获得的基因具有自主知识产权,通过进一步的功能分析,可为耐渗透胁迫基因工程研究提供基因资源,并为植物耐渗透胁迫机理研究提供依据.     

盐胁迫对彩叶草生长和渗透调节物质积累的影响

用NaCl浓度为0(对照),10,50,100,150,200 mmol/L处理盆栽彩叶草,研究盐胁迫对彩叶草生长、水分状况和渗透调节物质积累的影响。结果显示,与对照相比,随着NaCl浓度增加,彩叶草鲜重、干重、含水量、水势均呈下降趋势,Na⁺、脯氨酸、可溶性糖含量呈上升趋势,K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、NO₃^-含量呈先上升后下降趋势,游离氨基酸含量呈先下降后上升趋势。高效液相色谱结果显示8种有机酸含量的变化幅度也各不相同。综合分析表明,NaCl胁迫对彩叶草生长有抑制作用,且随着盐浓度的增加,其生长受抑制和水分胁迫程度加重;低浓度盐胁迫下,彩叶草通过积累Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、NO₃^-等无机离子和脯氨酸、可溶性糖、乙醇酸、丙二酸、α-酮戊二酸和柠檬酸等有机渗透调节物质进行调节的;而高浓度盐胁迫下,通过积累Na⁺、脯氨酸、可溶性糖、游离氨基酸、苹果酸、丁二酸、草酸、乙醇酸和丙二酸等渗透调节物质进行调节。因此,在不同浓度盐胁迫下,彩叶草通过改变渗透调节物质种类或积累量适应渗透胁迫。     

桑树耐盐性研究进展

从盐胁迫对桑树叶片光合特性、膜透性、抗氧化酶活性、渗透调节物质、养分吸收及种子萌发和幼苗生长等几个方面的影响进行分析总结，并阐述了缓解桑树盐害的途径，为全面研究桑树的抗盐机理及进一步的抗盐育种奠定基础。     

羊草早期幼苗在盐、碱生境下生长与生理适应性的研究

为明确羊草早期幼苗在盐、碱生境下的适应机制,混合两种中性盐( NaCl∶Na2SO4=9∶1)与两种碱性盐(Na2CO3∶NaHCO3=9∶1)分别模拟不同强度的盐、碱胁迫条件,测量羊草幼苗在两种胁迫下的生长与生理指标变化.结果表明:与盐胁迫相比,羊草幼苗在碱胁迫下的生长量、鲜重及含水量下降幅度更大.盐、碱胁迫均造成幼苗Na+浓度与Na+/K+升高,K+浓度下降,碱胁迫下这三种指标变化幅度均大于盐胁迫.盐胁迫下,羊草幼苗大量积累Cl-,有机酸含量变化不大;碱胁迫下,Cl-、NO-3与H2PO-4均呈下降趋势,而有机酸则大量积累.另外,脯氨酸与可溶性糖含量随盐、碱胁迫强度的增加而增加,且碱胁迫下积累量更大.碱胁迫由于其高pH值对羊草早期幼苗生长的抑制作用更强,Cl与有机酸积累特征的差异表明,羊草早期幼苗在盐、碱生境下具有不同的生理适应策略.