植物逆境耐受机制的研究进展科学自然杂志综合评述

植物逆境耐受机制的研究进展科学自然杂志
综合评述
植物逆境耐受机制的研究进展
植物是生物界中最早适应并生存于各种环境条件下的生物之一。

然而，不同的逆境条件，如干旱、高温、盐碱、病虫害等，都会对植物
的生长和发育产生不利影响。

为了生存和繁衍后代，植物进化出了各
种逆境耐受机制，以应对环境变化。

本综合评述将介绍植物逆境耐受
机制的研究进展。

1. 逆境信号感知和转导机制
植物通过感知外界逆境信号来启动逆境反应。

逆境信号感知可以通
过多种方式实现，如感知外界温度、光强、水分和离子浓度等变化。

一旦逆境信号被感知，植物会通过一系列信号转导途径来响应这些逆境。

2. 转录调控网络
逆境胁迫下，植物基因表达会发生调控变化，以适应不利环境条件。

转录因子在调控基因表达中起着重要作用。

诸如抗旱转录因子DREB
和抗盐转录因子MYB等家族已被广泛研究。

此外，植物还通过非编码RNAs的表达调控来对抗逆境。

3. 激素调节网络
植物激素在逆境耐受中起到重要的调节作用。

例如，拟南芥ABA 抗氧化途径在抵御干旱胁迫中起着重要作用。

除ABA外，赤霉素、生长素、乙烯、脱落酸和脱落酸等激素也参与了逆境响应。

4. 抗氧化防御系统
逆境胁迫会导致产生过多的活性氧自由基，从而损伤植物细胞器官和DNA等生物大分子。

为了保护细胞免受氧化损伤，在植物细胞中存在复杂的抗氧化防御系统，包括酶类（SOD、CAT、POD等）和非酶类抗氧化物质（谷胱甘肽、维生素C和维生素E等）。

5. 细胞壁建成和维护
逆境胁迫会引起植物细胞壁的变化，植物通过改变细胞壁成分、酶活性等方式来适应不利环境条件。

此外，逆境胁迫下，植物细胞壁的解构和重建也是植物抗逆境的关键环节。

6. 质膜逆境耐受机制
质膜是植物细胞的外界膜，也是逆境胁迫的主要靶标。

植物通过调节质膜的成分和结构来增强抗逆境能力。

例如，调控磷脂酰丝氨酸合成酶基因，增加质膜中位于维持晶格稳定的磷脂酰丝氨酸含量，能够增强对逆境的耐受性。

7. 根系逆境耐受机制
植物根系作为吸收水分和营养物质的主要器官，对逆境胁迫非常敏感。

根系逆境耐受机制包括根系生长模式的调节、根毛分泌物质的产生以及离子和水分的吸收调控等。

8. 遗传改良与逆境耐受
植物优化逆境耐受性的最终目标是为了增加作物产量和品质。

通过遗传改良手段，如杂交育种、基因编辑和转基因技术，可以提高作物植物的逆境耐受性。

综上所述，植物逆境耐受机制的研究正在取得丰硕的成果。

随着对植物基因和分子机制的深入了解，未来我们可以进一步揭示植物逆境耐受的分子机理，为改良作物品种和提高农作物逆境耐受性提供更多的可行途径。

参考文献：
1. Zhu, J.K. Abiotic Stress Signaling and Responses in Plants. Cell 167, 313-324 (2016).
2. Vishwakarma, K. et al. Transcriptomics of Salt and Drought Stress Tolerance in Plants. In: Tuteja N., Gill S.S. (eds) Improving Crop Resistance to Abiotic Stress. Wiley, New York, NY (2012).
3. Hasanuzzaman, M. et al. Plant Responses and Tolerance to Abiotic Oxidative Stress: Antioxidant Defense is a Key Factor. In: Ahmad P., Prasad M.N.V. (eds) Environmental Adaptations and Stress Tolerance of Plants in the Era of Climate Change. Springer, New York, NY (2012).。