蔬菜低温胁迫与抗冷性研究进展
低温胁迫下不同抗寒性甘蓝型冬油菜生理响应及DNA甲基化研究
低温胁迫下不同抗寒性甘蓝型冬油菜生理响应及DNA甲基化研究低温胁迫下不同抗寒性甘蓝型冬油菜生理响应及DNA甲基化研究摘要:低温胁迫是影响冬油菜生长和产量的重要环境因素之一。
本研究旨在探究不同抗寒性甘蓝型冬油菜在低温胁迫下的生理响应及DNA甲基化变化情况,以期为提高冬油菜的低温抗性提供理论依据。
通过对比分析两个不同抗寒性甘蓝型冬油菜品种“寒冰”和“秀美”在低温胁迫下的生理指标及DNA甲基化水平的差异,结果显示,低温胁迫显著影响了冬油菜的生理状态与DNA甲基化程度。
首先,低温胁迫导致不同程度的叶片受损,其中“寒冰”品种较“秀美”品种表现出更严重的叶片坏死和失绿现象。
同时,“寒冰”品种受低温胁迫后,其叶绿素含量显著下降,而“秀美”品种则相对较稳定。
这表明“寒冰”品种的抗寒性较差,容易受到低温胁迫的影响。
其次,在DNA甲基化方面,低温胁迫使得“寒冰”品种显著增加了DNA甲基化水平,而“秀美”品种的DNA甲基化水平变化较小。
这表明低温胁迫可能通过改变DNA甲基化程度来调节冬油菜品种的低温抗性。
进一步的研究发现,在低温胁迫下,“寒冰”品种相对于“秀美”品种在活性氧代谢和抗氧化酶活性方面显示出更大的变化。
低温胁迫条件下,“寒冰”品种活性氧含量增加,与此同时,过氧化物酶、超氧化物歧化酶和抗坏血酸过氧化物酶活性均显著升高。
而“秀美”品种在这些生理响应方面相对较为稳定。
这些结果表明,抗寒性较高的冬油菜品种能够通过激活抗氧化酶系统来减轻低温胁迫引起的氧化损伤。
综上所述,低温胁迫下不同抗寒性甘蓝型冬油菜表现出的生理响应和DNA甲基化水平存在明显差异。
抗寒性较高的品种“秀美”在低温胁迫下表现出更好的生理状态和较稳定的DNA甲基化水平。
这些结果为进一步解析低温抗性形成的分子基础以及克隆相关抗寒相关基因提供了重要的参考。
关键词:低温胁迫;甘蓝型冬油菜;抗寒性;生理响应;DNA甲基综合以上研究结果,我们可以得出以下结论:低温胁迫下,抗寒性较高的甘蓝型冬油菜品种“秀美”表现出更好的生理状态和较稳定的DNA甲基化水平。
低温胁迫对乌菜幼苗叶绿体功能及抗氧化能力的影响
低温胁迫对乌菜幼苗叶绿体功能及抗氧化能力的影响乌菜(Brassica campestris L.ssp.chinensis var.rosularis Tsen et Lee)是十字花科芸薹属二年生草本植物,生长发育最适温度在15~25°C。
乌菜虽然性喜冷凉,但在温度较低的情况下,会抑制其正常生长发育,导致其经济产量和口感品质下降。
近年来,随着露地越冬乌菜栽培面积逐渐增大,对耐寒乌菜品种的需求量也逐日增加。
因此,系统地评价乌菜耐寒性和深入研究耐寒机理对乌菜耐寒品种的选育和产业发展具有重要意义。
本试验采用耐寒品种WS-1和不耐寒品种Ta2作为试验材料,对其幼苗进行低温处理,然后对幼苗生长指标、光合荧光特性、叶绿体氧化伤害和抗氧化能力进行研究和比较。
主要研究结果如下:1、低温胁迫导致乌菜地上部干鲜重、叶片含水量和细胞膜稳定性均呈现逐渐下降的趋势,不耐寒品种Ta2这些指标的下降幅度都显著大于耐寒品种WS-1。
2、低温处理下两品种乌菜的净光合效率(P_N)、气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)均显著下降,不耐寒品种Ta2的光合参数表现出低于耐寒品种WS-1的水平。
另外,快速叶绿素荧光动力学曲线(OJIP)分析显示,低温诱导J点荧光强度上升,且不耐寒品种Ta2高于耐寒品种WS-1。
这些数据综合表明,乌菜不耐寒品种的光合作用和光化学活性在低温下受抑制程度明显高于耐寒品种WS-1。
3、低温胁迫造成乌菜幼苗ATPase(Adenosine triphospatase)活性和ATP水平逐渐降低,低温胁迫前后耐寒品种WS-1的ATP水平始终高于不耐寒品种Ta2,这有利于减轻低温胁迫对乌菜叶绿体结构及功能的伤害。
4、低温胁迫能抑制乌菜幼苗卡尔文循环的羧化过程,降低了卡尔文循环关键酶(Rubisco、sFBPase、GAPDH和Aldolase)和Rubisco活化酶(RCA)的活性,且对耐寒品种WS-1的抑制低于不耐寒品种Ta2。
黄瓜抗冷性鉴定方法及指标研究进展
摘
要: 黄瓜抗 冷性是我 国华北及 东北 等地 区黄瓜 育种 的重要 目标 , 迄今 为止 , 已有许 多学
者对黄瓜抗冷性进行 了较深入 的研 究。现 对 国内外 常用的 田间 自然环境鉴 定、 大棚 可控 条件鉴
定 和 实验 室间接 鉴 定 等黄 瓜 抗 冷性 鉴 定 方 法 以及 种 子 综 合 活 力 、 形态 学、 细胞 学、 生 理 生化 等 鉴
定等方面 已进行了大量研究 , 但这些低 温相关指标 的研 究较宽泛且 单一 , 抗冷性鉴定 方法及评 价指标没有 整体 的规范化 。黄 瓜 的抗冷 性是 长期进 化过 程 中形 成 的一
种环境 适应特性 , 并受 多基 因遗传控 制 ] , 抗 冷机 制较
为繁杂 , 单一 指标特 征并 不能 反映其 抗冷 实 质 , 所 以综 合利用 多指标 、 多途 径 、 多方 法评 价才 能更精 确反 映 出 黄瓜 的抗冷 能力 。该文对 国内外采用 的黄瓜抗 冷性 鉴
2 抗冷 性鉴定 指标
2 . 1 种 子 活 力综 合 指 标
不 同作物 品种在低温下萌发能力有 显著差异 , 基 因
第一 作 者简 介 : 王昶 童 ( 1 9 8 8 一 ) , 男, 硕士研究生, 研 究 方 向 为 作 物
遗传 改 良。E - ma i l : k i n g p o s e @1 2 6 . c o m.
1 黄 瓜抗冷 性鉴 定方 法
1 . 1 田 问 自然 环 境 鉴 定 法
把鉴定材料放在 自然条件下 , 如南方 的早春 和北方
低温环境 等 , 就 黄瓜 的生 长 状况 及 产 量来 评 价 其抗 冷
性 。此法简便易行 , 无需 太多 仪器设 备 , 因作物 的抗 冷
植物低温胁迫响应及研究方法进展
植物低温胁迫响应及研究方法进展随着全球气候的变化,低温胁迫成为制约植物生长和发育的重要因素之一。
植物为了应对低温压力,会产生一系列的生理和分子响应,以维持正常的生长和发育。
因此,深入研究植物低温胁迫响应机理是非常必要的。
植物低温胁迫响应机理的研究可分为以下几个方面:低温信号的识别、转导途径、基因调控及相关代谢物的积累。
目前,研究者主要通过分析寒冷条件下不同级别激素的变化、信号转导途径、基因表达水平、蛋白质组学、代谢物组学等方法来探究植物低温胁迫响应机制。
低温信号的识别是低温胁迫响应机制的第一步,该过程中植物通过感受寒冷刺激后,产生一系列内部信号以应对低温压力。
研究发现,植物低温信号的产生可能与细胞壁的重构、钙离子代谢、膜蛋白的变化有关。
例如,低温条件下细胞壁的蛋白酶活性增强,导致细胞壁重构,这种重构有助于植物细胞对低温的适应。
此外,低温条件下细胞膜可能会通过脂类组分的变化来改变其性质,从而影响低温信号转导的过程。
低温信号的转导途径是低温胁迫响应机制的中心环节,它是将低温信号转化为植物的生理和分子响应的重要过程。
研究表明,低温信号的传递可能通过钙离子、激酶/磷酸酯酶等信号分子来实现。
例如,当植物感受到低温刺激时,可以通过抑制钙离子泵来使细胞内钙离子浓度升高,从而引起一系列生理和分子响应。
此外,丝氨酸/苏氨酸激酶家族(MAPK)在低温胁迫响应中也起到了重要的作用,这些信号分子可以通过激活下游的转录因子和RNA水平调控基因表达。
基因调控是植物低温胁迫响应机制的核心环节之一,它是将低温信号转化为植物的生理和分子响应的关键过程。
研究表明,低温条件下植物会启动大量基因表达的调控,这些基因调控可以分为直接和间接响应两种。
直接响应基因是指在低温条件下直接被激活或抑制的基因,而间接响应基因则是指不直接响应低温的基因,但是在低温胁迫下被其他的基因调控所影响。
此外,研究还发现,一些基因在低温条件下会发生表观遗传的改变,包括DNA甲基化和组蛋白乙酰化等过程。
不同温度胁迫对黄瓜抗冷性影响初步
不同的温度胁迫对黄瓜抗冷性影响的初步探讨【摘要】本文研究了两个抗冷性不同的黄瓜幼苗经过6℃,15℃,常温处理3天后(常温作为对照),立即测定株高和4项生理生化指标,探讨了这些数据的成因,讨论了不同温度胁迫对黄瓜幼苗抗冷性的影响。
【关键词】温度;黄瓜;抗冷性很多热带和亚热带的作物不能忍受0-10℃低温,0℃以上低温对植物所造成的危害叫冷害[1]。
黄瓜是起源于热带雨林地区的典型的冷敏型草本植物,易发生冷害,其植株所有组织以及果实都对低温敏感,生长最适宜的温度范围狭窄,通常10-12℃以下黄瓜的生理代谢活动失调,生长缓慢或停止发育,5℃以下就难以生存[2]。
黄瓜作为北方的反季节生产的主栽蔬菜,低温冷害已成为其正常生长的主要限制因子,如何提高黄瓜的抗冷性在生产上具有重要意义[2,4],对于黄瓜的抗冷性研究,从种子发芽、苗期、开花、果实等生长时期均有报道,但研究范围狭窄,还需广大科技工作者进一步努力。
在不同的温度条件下,不同品种的黄瓜幼苗在外部形态和内部生理代谢方面都会发生不同程度的变化。
本试验主要研究两个抗冷性不同的黄瓜品种的幼苗生理生化指标的变化,这些指标主要涉及叶绿素含量,根系活力,mda含量,脯氨酸含量,通过研究这些逆境指标的变化来分析其发生冷害的机理,探讨黄瓜在不同温度下的抗冷性机制,为提高黄瓜的抗冷性研究提供参考与依据。
1、材料与方法1.1 试验材料供试品种为“天津优2号”(山东省宁阳县鲁明种子有限公司提供)简称a;“夏丰一号”(天津市宏丰蔬菜研究所生产提供)简称b。
1.2实验方法1.2.1 种子处理对所选黄瓜种子消毒,55℃清水中浸泡10min,浸泡过程中不断搅拌,然后20℃清水中浸种8h,最后25℃温箱催芽12h,过程中冲洗,待萌发。
1.2.2 育苗及幼苗处理方法采取营养土育苗方式,将萌发种子点播于塑料盆中[4],每盆播两品种,分开点播,每品种点播12株,共6盆。
幼苗长出后进行常规管理,待幼苗长至一叶一心[6],真叶展平时进行不同温度处理。
植物低温胁迫响应及研究方法进展
植物低温胁迫响应及研究方法进展植物是一类复杂的生物体,它们在生长发育过程中会受到各种内部和外部环境的影响。
温度是植物生长发育中一个至关重要的环境因素,而植物低温胁迫则是指植物在遭受低温环境下所产生的生理和生化变化。
随着气候变化的加剧,植物低温胁迫已经成为了制约植物生长发育和产量的重要环境因素之一。
对植物低温胁迫响应及其研究方法的不断深入,对于揭示植物在低温环境下的生理生化机制,提高植物抗低温胁迫能力,以及培育耐低温植物品种等方面具有重要意义。
植物低温胁迫响应及其研究方法的进展主要包括以下几个方面:一、植物对低温胁迫的生理生化响应1. 低温胁迫对植物生长发育的影响:低温胁迫对植物生长发育产生着广泛而复杂的影响,包括抑制生长、妨碍营养物质的吸收和运输、影响叶绿素合成和光合作用等。
低温胁迫还会引发植物细胞膜的脂质过氧化,导致细胞膜的损伤和渗漏。
2. 低温胁迫对植物生理生化过程的影响:低温胁迫会改变植物的代谢通路和酶活性,导致能量代谢和物质合成的紊乱,影响植物的正常生理生化过程。
低温胁迫还会引发氧化应激反应,导致活性氧的产生和积累。
3. 低温胁迫对植物的信号传导及适应机制:植物在受到低温胁迫时会产生一系列的信号传导通路,触发一系列的适应性反应。
这些反应包括适应性蛋白的合成、抗氧化酶的活化、活性氧的清除等,帮助植物更好地适应低温环境。
1. 生物学方法:生物学方法是研究植物低温胁迫响应的常用方法之一。
通过对植物在低温胁迫下的形态结构、生理生化过程以及产生的适应性变化进行观察和分析,可以揭示植物在低温环境下的生理生化机制。
4. 遗传工程方法:遗传工程方法是利用转基因技术,通过引入特定基因或调控基因表达,提高植物对低温胁迫的抗性。
通过对植物抗低温相关基因进行克隆、表达和功能研究,可以揭示植物应对低温胁迫的分子机制,为培育具有抗低温性状的植物品种提供理论依据。
三、植物低温胁迫响应研究的前景与挑战在植物低温胁迫响应及其研究方法的研究中,已取得了一系列重要的成果。
植物对低温胁迫反应机制的研究进展
DOI: 10 19754 / j nyyjs 20240415026
全度过寒冷季节至关重要ꎮ 在低温条件下ꎬ 植物的生
引言
长会暂时停止ꎬ 光合作用和呼吸率减少ꎬ 同时积累抗
低温是一种 普 遍 的 非 生 物 胁 迫ꎬ 影 响 植 物 的 生
冻保护物ꎮ 一些植物能够在持续低温、 极端低温条件
长ꎬ 对于野生和农业作物的分布及其生产力带来了显
对这些关键的分子机制和信号通路进行了综述ꎬ 这些
究的热门话题ꎮ 得益于分子生物学技术的发展ꎬ 科研
机制和通路在植物适应低温胁迫中发挥作用ꎬ 并指出
人员在揭示植物响应低温机制上已经取得了显著进
当前研究中的空缺ꎬ 提出通过基因工程和分子育种技
展ꎬ 尤其是在信号传递、 分子调节以及生理代谢调节
术提高作物耐冷性的未来研究思路ꎮ
提高导致不饱和脂肪酸的流失ꎬ 促进膜脂过氧化物的
形成ꎬ 从而增加丙二醛 ( MDA) 的含量
[15]
ꎮ 在金龙
飞等 [16] 对 9 个油棕 ( Elaeis guineensis) 品种进行的低
温胁迫研究中ꎬ 设置 10℃ 和 15℃ 的实验温度ꎬ 并以
25℃ 作为对照组ꎬ 研究显示ꎬ 低温胁迫导致油棕叶片
下ꎬ 甚至是体内结冰的情况下生存ꎮ 因此ꎬ 探究植物
著的影响
[1]
ꎬ 这种影响进一步对食品安全以及农业的
可持续发展构成了挑战 [2ꎬ3] ꎮ 鉴于此背景ꎬ 深入了解
在低温和冰冻胁迫条件下的生理和分子机制ꎬ 不仅是
重要的科学问题ꎬ 同时也具有重要的经济价值ꎮ 本文
植物是如何感知并应对低温胁迫的ꎬ 已经成为科学研
2 1 低温信号感知与传导
影响ꎬ 保护细胞避免 ROS 损害ꎬ 维持正常生长发育ꎮ
我国北方甘蓝型冬油菜抗寒性评价及冷冻胁迫下转录组分析
我国北方甘蓝型冬油菜抗寒性评价及冷冻胁迫下转录组分析我国北方甘蓝型冬油菜抗寒性评价及冷冻胁迫下转录组分析导语:冬油菜是我国北方广泛种植的经济作物,但其种植过程中抗寒性是一个关键的限制因素。
本研究通过对我国北方甘蓝型冬油菜的抗寒性评价以及冷冻胁迫下的转录组分析,旨在揭示冬油菜抗寒性的调节机制,为提高冬油菜的抗寒性提供科学依据。
一、引言冬油菜(Brassica napus L.)是我国北方重要的油料作物之一,其具有丰富的油脂含量和营养价值,广泛应用于植物油和饲料加工等领域。
然而,由于北方冬季寒冷的气候条件,冬油菜在种植过程中容易受到低温的影响而减产甚至死亡。
因此,提高冬油菜的抗寒性是农业生产中迫切需要解决的问题之一。
二、抗寒性评价方法本研究选择了在北方地区广泛种植的甘蓝型冬油菜品种进行抗寒性评价。
通过不同温度处理,包括常温(25℃)、低温(4℃)和冷冻处理(-5℃),观察和记录不同处理下冬油菜的生长状况和生物学指标,如株高、叶面积、叶片颜色、生长速率等。
根据观察结果,可以评价不同品种的抗寒性差异,并筛选出抗寒性较好的品种作为研究对象。
三、冷冻胁迫下转录组分析为了进一步研究冬油菜在冷冻胁迫下的抗寒机制,本研究采用转录组分析的方法,深入探究胁迫过程中基因的表达变化。
首先,我们提取了冷冻胁迫前后的冬油菜叶片样品总RNA,利用高通量测序技术对其进行测序,并对测序结果进行数据分析和生物信息学处理。
其次,基于差异表达基因筛选和功能富集分析,我们研究了在冷冻胁迫下表达变化的关键基因,并对其进行了进一步的验证实验。
根据转录组分析的结果,我们发现冷冻胁迫下冬油菜叶片基因表达发生显著变化。
一方面,一些与抗寒性相关的基因在冷冻胁迫条件下被激活,从而增强了植物对低温的适应能力;另一方面,一些与生长发育相关的基因则受到了抑制,导致植物的生长速率减缓。
此外,我们还发现了一些新的候选基因,这些基因可能具有与冷冻胁迫相关的特殊功能,值得进一步的研究。
植物低温胁迫生理研究进展
收稿日 20—4 1 期: 8 0—8 0
18 9 2 7刘成 , 足君 , 杨 冯娟 等 .利 用小麦微卫星引物建立簇毛麦染 色体组 特异 性标记 .遗传 ,0 6 2 ( 2 17 2 0 ,8 1 ):5 3~17 59
的 下 降 , 物 体 内活性 氧 代谢 失 调 引 发 的生 物 膜结 植
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2 8唐祖强 , 杨足君 , 李光蓉等 .簇毛麦 5 V染色体特异性 IS S R标记的 建立及其对亲缘 物种 的检测 .农业 生物 技术学 报 ,0 7 1 ( : 2 0 ,5 5) 7 9~ 0 9 84
A mn m ol eo o h et g cl r n oet c—ehoo n es yY n l g 1 10 Sax ,hn ) g o yC l g f  ̄ w s A r ut a a dF rsySi cnlg U i ri , agi 2 0 ,hniC i e N l ul r T y v t n7 a
M lcl gi l rl ehooyo ij n cd m f g cl r n ut a o c ne ,hhz 82 0 Xnin ; oeua A r ut a Tc nlg f ni gA a e yo r ut a adC lvt nSi cs Siei 3 00, i a g r c u X a A i ul i i e j
件下 会 遭到 不 同程 度 的伤 害 , 重 时 甚 至 会 导 致 植 严 株死 亡 … 。低 温 胁 迫 会 大 大 降 低 农 作 物 的产 量 和
植物抗冷性生理生化研究进展
植物抗冷性生理生化研究进展摘要:我国在植物种植领域已经有多年的应用历史,对于植物生长而言,低温胁迫是非常普遍的一种影响因素,也能够极大的阻碍农作物正常生长。
一些经济性植物生长过程中如果遇到低温条件会大大影响整体的应用效率,降低社会经济的应用价值。
关键词:低温影响;农作物探究;生理技术;研究进展我国对农作物实际的抗寒抗冷效果已经有几十年的研究历史了,植物的实际研究效果、理化性质应用、运行机制等基本性内容已经有了一部分基础,目前国内对于分子水平上提升植物抗冷性能已经有了很先进的研究,同时提取了一些高耐寒的基因进行抗冷。
1寒冷导致细胞膜通透性受到损害对于任何一个国家而言,气温低下是影响农作物正常生长的一种普遍性灾害,温度不同对植物产生不同程度的损害。
目前常见的主要有冷害及冻害两种。
冷害主要是指气温在零度以上,植物长时间处于这种状态下引起其正常的生理机能受到损害。
而冻害则主要是指气温在零度以下造成植物生理机能受损,目前冷害是造成植物受到损害的一种普遍情况。
植物体最基本的应用单位就是细胞膜,对于植物来说细胞膜保持良好的流动性及稳定性也是整个植物正常生长的重要根本。
上个世纪就有部分科学家曾经提出,温度降低时会导致植物的细胞膜发生损害,这也是整个植物最容易受到损害的部分。
植物处于低温状态下,细胞膜会由正常状态下的液晶状态冷凝变成凝胶状,这种变化会导致细胞膜遇冷收缩收到损害,这种损伤是不可逆的。
细胞膜等生物膜表面有很多脂质流动分子、脂肪酸,这些物质都能够维持细胞膜的抗寒冷性能。
细胞膜表面的不饱和脂肪酸越多,那么膜的整体流动性就较强,植物受到寒冷温度的影响就越小,抗寒能力优良。
植物长时间处于低温状态下会大大降低细胞膜的流动性引起膜通透性增强,细胞膜内部的溶质也会相应的向外渗透,长时间处于这种状态下会大大增加细胞膜的损伤,提升细胞整体的电解质渗透能力,由此可以看出电解质渗透能力与植物的抗寒抗冷能力息息相关。
目前电解质渗透能力可以完整的表示细胞膜受到损害的程度,也是一个简单的指标。
菜豆胁迫抗性生理研究进展
・植 物 生 理 与 生 物 技 术
菜 豆胁 迫 抗性 生理研 究进 展
韩 启 厚 , 瑜 , 玉敏 , 玉 清 , 古 韩 王 于俊 生 。 田 花 , 有 旺 , 家 顺 , 向华 , 贵 锁 , 果 王 李 刘
P D 和 C T是 植 物 体 内清 除 HO 的两 个 主 要 O A :
收 稿 日期 :0 1 0 — 4i 订 日 期 :0 1 0 — 9 2 1— 1 0 修 2 1— 院 院长基 金( 8 2 天 0 0 5)
作者 简 介 : 启厚 ( 9 3 )男 , 宁大 石桥 人 , 韩 18 一 , 辽 助理 研究 员 , 硕士 , 主要 从事 菜豆 育种 及栽 培研 究 。
Ab t a t sr c :A ei s o e t d e f p y il gc l a d b o h mi a e p n e fs a e n i h s te s s w r u s re fn w su is o h s o ia n ic e c l r s o s s o n p b a n t e e sr s e e e s mmaie .At o rz d
prx ae A X) 构 成 。 中 ,O eoi s, P 等 d 其 S D为 植 物 体 内部 植 物 在 生 长 的过 程 中 ,会 受 到 各 种 环 境 的胁 迫 ( 干 旱 、 害 、 害 、 害 、 虫 害 、 素 缺 乏 如 水 热 冷 病 元 防 御 活 性 氧 毒 性 的 保 护 酶 ,能 清 除 超 氧 自 由基 ;
天 津农业科学
第 1 7卷
酶 ,植物抗胁 迫能力 的提高可能与体 内的抗 氧化 酶 系 统有 关 。
植物低温胁迫响应及研究方法进展
植物低温胁迫响应及研究方法进展植物生长受到多种环境因素的影响,其中温度是影响植物生长发育的重要因素之一。
随着全球气候变化的加剧,植物在自然界中更容易受到低温胁迫的影响。
在低温胁迫条件下,植物会出现一系列生理和分子生物学上的变化,这些变化影响着植物的生长发育和生存。
对植物低温胁迫响应及研究方法的深入研究具有重要意义。
一、植物低温胁迫响应的生理变化1.1 低温胁迫对植物生长发育的影响低温胁迫会对植物的生长发育产生负面影响,包括影响植物的营养吸收、光合作用、呼吸作用、叶绿素合成等生理过程,进而影响植物的生长速率和产量。
在低温条件下,植物的生长速率减缓,叶片变黄、老化,甚至死亡。
植物在长期的低温胁迫条件下,会逐渐形成一定的抗寒性和耐冷性,从而使植物能够更好地适应低温环境。
植物在低温胁迫条件下会积累低温诱导蛋白和抗氧化酶,以对抗氧化应激和细胞膜的氧化损伤,提高植物对低温胁迫的适应能力。
低温胁迫会导致植物的代谢活性发生变化,包括糖代谢、脂质代谢、氮代谢等,进而影响植物的生长发育和产量。
在低温条件下,植物会积累大量的可溶性糖、脂类物质和脯氨酸等物质,以在一定程度上缓解低温胁迫对植物的负面影响。
2.1 低温胁迫下植物基因的表达调控在低温胁迫条件下,植物会激活或抑制一系列基因的表达,从而调控植物的生长发育和适应能力。
通过转录组学和蛋白质组学等技术手段,可以对低温胁迫下植物基因的表达进行全面而深入的研究,从而揭示植物在低温胁迫条件下的分子生物学机制。
植物在低温胁迫条件下会通过一系列信号转导通路来调节其生理和生化反应。
其中包括激活抗寒性基因的CBF信号通路、活化蛋白激酶的MAPK信号通路、激活蛋白酶C的Ca2+信号转导通路等。
研究这些信号通路对于深入了解植物低温胁迫响应机制具有重要意义。
除了蛋白质编码基因的表达调控外,近年来研究发现,非编码RNA在植物低温胁迫响应中也起着重要作用。
miRNA和lncRNA等非编码RNA通过调控植物的基因表达和信号转导,影响植物对低温胁迫的响应能力。
茄子抗冷性的研究进展
引起 的膜脂 过 氧化 和蛋 白质破 坏有关 。植 物体 内 的 自由基 与活性 氧具 有很 强的氧化 能力 ,对许 多 ④
茄子细胞在低温逆境 中超氧物 自由基 的增加 , 防
21 年第 1 00 期
现 代 日 艺
止膜脂过氧化 , 保持膜结构的稳定性 , 是增强植物 抗寒 性 的关键 所 在 。
生物功能分子有破坏作用。茄子体内也同时存在 些 清 除 自由基 和 活性 氧 的酶 类 和非 酶 类物 质 。 自由基 、活性 氧 和清除它们 的酶 类 和非 酶类 物质 在正 常条件 下维持平 衡状态 ,在 一定 的低 温范 围
一
寒 害的临界 温度为 721 茄子 在进行保 护地栽 培 . ̄。 2 时 , 自温度 的伤 害主要是 冷 害。 害使蔬 菜作 物 来 冷
1 渗 透调 节物质 与茄 子抗 冷性 的 关 系 . 2 l 21脯氨 酸 与 茄子抗 冷性 的关 系 。脯氨 酸 是一 …
抗冷性并不是由单基 因决定的, 而是 由一系列相 关 的直接 或 间接作 用 的基 因形 成一 个 复 杂 的调控
网 络,所 以分 子标 记成 为 广大 学 者研 究 植 物抗 冷
感 的 , 目前 在茄 子抗 冷性 生理 学研 究 的热点 主 要
王孝宣等 以耐寒性不 同的番茄 品种为材料研究 ,
结果 表 明 , 随处 理 温度 的 降低 , 溶性 糖 的含 量逐 可 渐增 加 。 温 下 ( ℃和 I ̄ 可溶性 糖 的含 量与 低 8 2C)
品种的耐寒性成显著或极显著正相关 ,且苗期与 开花 期表 现 一致 。 陈 权龙 等研 究 认 为 , 稻低 温 水
时 候 , 子 中糖 分 照 常积 累 , 溶 性 糖增 加 , 茄 可 可提
低温胁迫下不同类型蓝莓品种的抗寒性研究
魏 鑫,王 升,王宏光,等.低温胁迫下不同类型蓝莓品种的抗寒性研究[J].江苏农业科学,2023,51(19):131-137.doi:10.15889/j.issn.1002-1302.2023.19.020低温胁迫下不同类型蓝莓品种的抗寒性研究魏 鑫,王 升,王宏光,王兴东,杨玉春,刘有春,刘 成(辽宁省果树科学研究所,辽宁营口115009) 摘要:为研究蓝莓低温胁迫下的抗寒生理机理,筛选抗寒蓝莓品种,以6年生矮丛品种美登、半高丛品种北陆、北高丛品种蓝丰、南高丛品种密斯梯和兔眼品种精华1年生枝为试材,通过人工模拟低温方法(-10、-15、-20、-25、-30、-35、-40℃)对其进行低温处理,分析相对电导率、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)活性及丙二醛(MDA)、游离脯氨酸含量的影响,并测定可溶性糖、还原糖、可溶性蛋白、淀粉、纤维素、果糖、葡萄糖、蔗糖、总含水量、自由水含量并计算束缚水含量、自由水含量/束缚水含量。
结果表明,随着温度降低,5个蓝莓品种枝条的相对电导率、MDA含量逐渐升高,呈“S”形变化曲线;POD、SOD、CAT活性呈单峰变化趋势;游离脯氨酸含量随处理温度的降低呈逐渐上升趋势;美登、北陆和蓝丰3个品种具有较高的可溶性总糖、还原糖、淀粉、可溶性蛋白、果糖、葡萄糖、蔗糖和纤维素含量;美登、北陆2个品种具有较低的总含水量、自由水含量及自由水含量/束缚水含量;-30℃条件下,美登、北陆和蓝丰3个品种枝条仍具有一定的萌芽率且部分枝条未受低温伤害褐变。
综合分析,确定参试5个蓝莓品种的抗寒性由强到弱依次为美登、北陆、蓝丰、精华和密斯梯。
美登抗寒性较强的原因是具有较高的POD、CAT、SOD活性,可溶性总糖、淀粉、纤维素和可溶性蛋白含量及较低的枝条总含水量、自由水含量。
关键词:蓝莓;低温胁迫;生理指标;抗寒性;主成分分析 中图分类号:S663.901 文献标志码:A 文章编号:1002-1302(2023)19-0131-07收稿日期:2022-12-16基金项目:国家现代农业产业技术体系(编号:CARS-29);辽宁省科学事业公益研究基金(编号:20180023);辽宁省重点实验室建设项目(编号:2020JH13/10200051)。
植物抗冷性生理生化研究进展
植物抗冷性生理生化研究进展植物抗冷性是指植物在低温环境中能保持生长和生存的能力。
由于植物在不同的生长发育阶段和环境条件下对低温的适应能力不同,植物抗冷性研究一直是植物生理生化学领域的热点和难点之一。
为了更好地了解植物抗冷性的生理生化机制,近年来不断有新的研究方法和技术应用于该领域,使得我们对植物抗冷性的理解不断深化。
本文将对植物抗冷性生理生化研究的进展进行综述,从植物对低温胁迫的生理生化响应机制、信号传导途径以及植物抗冷性调控因子等方面进行探讨。
一、植物对低温胁迫的生理生化响应机制低温胁迫对植物造成的伤害主要包括细胞膜的损伤、蛋白质的变性和植物生长发育的抑制等。
为了应对低温胁迫,植物会通过一系列生理生化反应来增强自身的抗逆性能。
研究表明,植物在低温胁迫下会积累大量的抗氧化酶和非酶抗氧化物质,如超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、抗坏血酸(AsA)和谷胱甘肽(GSH)等,来清除细胞内的活性氧自由基,保护膜脂和蛋白质不受氧化损伤。
植物还会合成一些与低温适应相关的蛋白质,如抗冷蛋白(CORs)、抗冷酶和结构蛋白等,以维持细胞膜的稳定性和蛋白质的功能完整性。
植物还会调节活性氧代谢和碳水化合物代谢途径,以提供足够的能量和还原物质用于抗冷适应。
植物还会通过调节生长素、激素和信号分子的合成和分泌,来调控细胞分裂和伸长,以维持生长发育的正常进行。
二、植物抗冷性的信号传导途径植物对低温胁迫的信号传导途径是植物抗冷性研究的重要方向之一。
在低温胁迫下,植物会通过细胞膜的离子通道和转运蛋白来感知和传递外界环境的信号,随后激活一系列的信号传导途径,最终调控植物的抗寒反应。
在这一过程中,磷脂酶C(PLC)-内源Ca2+通道和离子通道蛋白也起着重要的作用。
研究表明,Ca2+浓度的增加和Ca2+/蛋白激酶(CaMK)的活化会诱导抗冷基因的转录和翻译过程,从而增强植物的抗寒能力。
植物还会通过一些膜联蛋白(如磷酸二酯酶PP2C和蛋白激酶CIPK)和信号分子(如脱落酸、蛋白激酶PKs和激素)来转导低温胁迫的信号,以激活相应的抗冷基因和适应性途径。
低温胁迫对番茄品种资源苗期抗冷性的影响
21 0 0年 8月
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低温 胁 迫 对番 茄 品种 资源 苗 期 抗 冷 性 的影 响
素 。抗 冷 力 的强 弱则 是 番 茄 自身 长 期 适 应环 境 形 成 的 ,并 受 遗传 因素 控 制 的一 种 生 理 特性 ,存 在 着 不 同 品种 之 间 的差 异 。国 内外 对 作 物 冷 害开 展 了大量 研 究『2 l1 冷 害机 理 研 究方 面取 得 了很 多 _,在 宝 贵 的研 究 成果 。但 在 如何 利 用 番 茄 品种 的不 同
E e to o t mp a u e s r s n c l e it n e o o f c flw e er t r te s o o d r ss a c ft ma o v r t s t a i i ee
r s u c /U N i i g IN Xn e U i n C lg o otuu ,N r e s e o r e J A J x n ,J G i i Xh g( oe e f r lr aa A m ,Y o l H i t e o h at c t
番 茄 (yoes o suetm Mi.原 产 南 美 Lcp rcneclnu l) i 1 洲 ,是 中 国主 栽喜 温 蔬 菜 之一 ,在 南 北 方 广泛 栽 培 ,但 在 中 国北方 的露 地 和设 施 早 春 栽 培 中 易受 低 温 冷害 ,造 成 番茄 生 产 受 到严 重 影 响 。 冷 害会
植物低温胁迫响应及研究方法进展
丁红映,王 明,谢 洁,等.植物低温胁迫响应及研究方法进展[J].江苏农业科学,2019,47(14):31-36.doi:10.15889/j.issn.1002-1302.2019.14.007植物低温胁迫响应及研究方法进展丁红映1,王 明1,谢 洁1,熊兴耀3,胡新喜1,2,秦玉芝1,2(1.湖南农业大学园艺园林学院,湖南长沙410128;2.湖南农业大学南方粮油作物协同创新中心,湖南长沙410128;3.中国农业科学院蔬菜花卉研究所,北京100081) 摘要:低温是植物生长过程中面临的主要非生物胁迫之一,植物的生长发育与生理代谢直接受到低温的影响。
低温胁迫下,植物从内源激素、膜质组成、抗氧化成分及基因转录水平等多个方面做出复杂而剧烈的响应,因此,植物抗寒性研究是农业和植物领域研究的热点之一。
本文从植物形态特征、生理生化变化、分子水平响应等方面系统论述植物低温胁迫响应机制;比较了直接、间接和综合评价植物耐低温性的研究方法;分析了植物抗冻锻炼、外源生长调节剂调控、基因工程等途径提升植物耐低温性的效果,并对以后的研究方向进行展望。
关键词:低温胁迫;响应机制;研究方法;耐低温性 中图分类号:Q945.78;S184 文献标志码:A 文章编号:1002-1302(2019)14-0031-05收稿日期:2018-06-30基金项目:国家重点研发计划(编号:2017YFD0101905);国家马铃薯产业技术体系-长沙综合试验站(编号:CARS-09-ES16)。
作者简介:丁红映(1994—),女,甘肃甘谷人,硕士研究生,研究方向为马铃薯抗寒性及相关SNP分子标记。
E-mail:1849791454@qq.com。
通信作者:秦玉芝,博士,副教授,研究方向为逆境生理与蔬菜遗传育种。
E-mail:qyuz@163.com。
霜冻、寒潮及低温冷害是出现于早秋和晚春时节的主要农业气象灾害。
在全球气温变暖的大环境下,由于低温灾害频繁发生,严重影响到我国农林业的发展(2018年4月份中国西北、华北等地遭受严重低温冻害,其中甘肃省蔬菜、果树、花椒等农作物受灾33.583万hm2,绝收10.174万hm2)。
植物抗冷性生理生化研究进展
植物抗冷性生理生化研究进展植物抗冷性是指植物在低温环境下能维持正常生长和发育的能力。
为了适应恶劣的低温环境,植物通过一系列生理生化反应来调节其代谢、防御机制和信号传导等功能。
近年来,对植物抗冷性的研究取得了很多进展,本文将综述其中的一些重要研究成果。
第一,植物在低温环境下会发生形态和解剖结构的改变。
通过调整叶片的叶片深绿素含量、叶片的结构和形态(如增加导管面积、叶片的厚度等)等,植物能够提高其抗寒性能。
低温还能够诱导植物根系的增加,从而提高植物对寒冷环境的适应能力。
第二,低温胁迫会引起植物细胞质中Ca2+浓度的增加。
Ca2+在植物细胞中扮演着重要的生物学功能,能够参与调节细胞的生长和发育过程。
研究发现,Ca2+通过激活特定的蛋白激酶和磷酸酶来调节植物对低温胁迫的反应,从而提高其抗寒性能。
低温胁迫还会导致植物细胞中产生大量的活性氧(ROS)。
ROS在植物细胞中是一种重要的信号分子,能够参与调节植物的抗氧化防御系统和信号传导通路,从而增强植物对寒冷环境的适应能力。
研究发现,植物通过产生一系列的抗氧化酶(如超氧化物歧化酶、过氧化物酶等)来清除细胞中的ROS,从而减轻低温胁迫对植物的伤害。
第四,低温还可以影响植物的代谢途径。
研究发现,低温胁迫下,植物大幅改变其能量代谢途径,从而提高其对低温环境的适应能力。
植物在低温条件下会增加脯氨酸、丙酮酸等抗寒物质的合成,从而提高其抗冷性能。
植物抗冷性的研究已经取得了一系列的重要成果。
这些研究成果不仅有助于我们更深入地了解植物抗冷性的机制,还为改良农作物的抗寒性能提供了理论基础和实践指导。
目前对于植物抗冷性机制的研究还存在一些不足之处,比如缺乏对于抗冷相关基因的深入研究等。
随着技术的不断进步,相信未来会有更多的突破和发现。
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抑 制 , 抑 制 部位 主 要 在 P 其 S氧 化 侧 , 着 低 温 胁 迫 的 随 延 续 , 制 部 位可 发 展 至 P 抑 S及 之 后 的 电 子 传 递 体 上 , 但 尚未 影 响 P S的 活 性 。 但 10 to・ ・ 的 光 强 则 6 lm s o 加 重 低 温 对 电 子 传 递 活 性 的 抑 制 , 强 越 高 则 加 重 的 光 程 度 越 高 ; 制部 位 从 P 抑 S氧 化 侧 发 展 至 P S反 应 中 心 及 P 。 根 据 低 温 胁 迫 条 件 下 叶 绿 体 荧 光 减 弱 现 象 分 S 析 , 递链 中光反 应 系统 I 低 温 损伤 的可能 部 位 。 传 是 低 温 下 , 物 猝 灭激 发 能 能 力下 降 , 使 是 较 低 的 光强 , 植 既 也 会 造 成 能 量 过 剩 , 过 剩 激 发 能 一 方 面 影 响 光 能 传 递 , 时 也 引起 过氧 化 从 而损 伤 P I 活 性 。 同 S 的 植 物 在 低 温 冷 害 的 情 况 下 , 表 现 出 光 抑 制 甚 至 常 光 氧 化 。黄 瓜 幼 苗 在 高 于 1 o条 件 下 培 养 , 度 对 光 2【 = 温 抑 制 几 乎 没 有 影 响 ,光 抑 制 的 主 导 因 素 是 光 照 强 度 ; 而 低 于 1 o条 件 下 则 温 度 越 低 , 抑 制 的 加 剧 作 用 越 2【 = 光 大 。 低 温 加 剧 了植 物 对 光 的 敏 感 性 。 稻 在 5 、F 即 水 ℃ PD 为 4 0 t lm. s 时 , 片 光 氧 化 伤 害 随 低 温 处 理 时 0 o・ 2 o . 叶 间 延 长 而 加 剧 , 程 度 并 随 温 度 下 降 和 光 强 增 加 而 加 其 剧 。低 温 胁 迫 造 成 植 物 光 抑 制 甚 至 光 氧 化 作 用 可 能 是 因 为 植物 在较 高 温 度 下 , D1蛋 白合 成 速 率 较 大 ; 温 低 下 D1 白合 成 速 率 较 小 。 低 温 通 过 抑 制 叶 绿 体 编 码 蛋 蛋 白 D1的 合 成 抑 制 受 损 P 的 修 复 ,从 而 加 剧 光 抑 S 制 。 低 温 也 可 以 通 过 抑 制 使 受 损 D1 白 降 解 酶 的 活 蛋 性 , 而 阻 碍 新 合 成 的 D1 白 的 插 入 , 制 了 P 从 蛋 抑 S的 修复。
1 . 对 细 胞 膜 的 影 响 2
定 的指 导作 用 。
1 植 物 冷 害 在 生 理 生 化 上 的 表 现
冷 害 是 指 0【以 上 低 温 对 植 物 的 伤 害 。 一 些 冷 敏 o = 感 植 物 , 玉 米 、 瓜 、 茄 、 椒 等对 低 温 很 敏感 , 如 黄 番 甜 当 温 度 下 降 到 0 1 o 范 围 内 , 物 就 会 受 害 。 低 温 冷 害 ~ 0【 = 植 对 植 物 体 伤 害 直 接 的 表 现 为 叶 片 呈 水 渍 状 或 果 实 上 出 现 斑 点 。 自然 低 温 抑 制 了 番 茄 的 生 长 速 度 , 株 高 、 使 叶 长 和 叶 宽 的 生 长 速 度 减 慢 ,推 迟 了 开 花 期 和 成 熟 期 , 低 了座 果 率 。由 此 可 见 , 起 冷 害 的 低 温 胁 迫 在 降 引
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蔬 菜 低 温 胁 迫 与 抗 冷 性 研 究 进 展
尚湘 莲
摘 要 综 述 了低 温 胁 迫 对 蔬 菜及 其 他 一 些 作 物 的 生理 生 化 反 应 的 影 响 , 提 高 蔬 菜作 物 抗 冷 性 的研 及
究 。 同 时 对 蔬 菜 抗 冷 性 研 究 进 行 了展 望 。
植 物 整 个 生 长 发 育 过 程 中 均 能 造 成 不 利 的 影 响 。一 般 来 讲 , 温 冷 害 对 蔬 菜 生 长 发 育 的 生 理 生 化 影ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ响 表 现 低 为 以下 几个 方面 。
11 对 光 合 作 用 的 影 响 .
对 于 起 源 于 热 带 和 亚 热 带 的 冷 敏 感 植 物 , 温 度 当 低 于其 最 适生 长 温 度 时 即表 现 为 净光 合 速 率 的下 降 , 但 这 并 非 是 由 于 冷 害 的 结 果 ; 当 温 度 降 低 引 起 冷 害 而 的 临 界 温 度 时 , 合 作 用 则 表 现 为 强 烈 的 抑 制作 用 。 光 黄 瓜 幼 苗 在 光 照 下 低 温 处 理 , 着 处 理 时 间 的 延 随 长 , 叶 中 叶 绿 素 含 量 显 著 地 下 降 。 冯 福 生 等 (9 2 子 19 ) 将 玉 米 叶 片 中 P P羧 化 酶 提 起 出 来 后 置 于 低 温 下 , E 发 现 P P羧 化 酶 失 活 对 效 应 剂 的 敏 感 性 减 弱 。 们 认 为 E 他 这 可 能 是 导 致 C 植 物 在 低 温 下 光 合 速 率 急 剧 下 降 的 原 因之 一 , 这 种 现象 如 在 植物 体 内发 生 则 可 能 导致 而 机 体 代 谢 紊 乱 。黄 瓜 幼 苗 在 照 光 下 低 温 (o ) 理 , 5【 处 = 光 合 作 用 量 子 效 率 和 叶 绿 素 荧 光 迅 速 受 到 抑 制 , 随 着 并 处 理 时 间 的 延 长 而 加 剧 。 而 黄 瓜 幼 苗 在 黑 暗 中 5【 G 处 = 理 2 ~ 7 h小 时 )光 合 电 子 传 递 活 性 受 到 不 同 程 度 的 4 2 ( ,
关 键 词 低 温 胁 迫 抗 冷 性 生 理 生 化 反 应 措 施
温 度 胁 迫 是 一 种 较 为 普 遍 的 逆 境 , 秋 冬 和 早 春 而 的 低 温 冷 害 对 长 江 中 下 游 地 区 及 其 以 北 地 区 的 蔬 菜 生 产 具 有 很 大 的 限 制 作 用 。因 此 研 究 低 温 冷 害 对 蔬 菜 生 长 发 育 的 影 响 以 及 如 何 提 高 蔬 菜 的 抗 寒 性 , 蔬 菜 对 生 产 有 重 要 意 义 。 文 对 植 物 特 别 是 蔬 菜 作 物 的 低 温 本 胁 迫 和 抗 冷 性 的 研 究 作 一 综 述 , 期 对 蔬 菜 生 产 具 有 以