作物耐盐机制.ppt

SOS2 also activates tonoplast Na+/H+ antiporter sequestering Na+ into the vacuole (NHX1).
ABI1 regulates the gene expression of NHX1 whereas ABI2 interacts with SOS2 and negatively regulates ion homeostasis either by inhibiting SOS2 kinase activity or the activities of SOS2 targets.
（5）利用基因工程提高植物抗盐性
目前植物抗盐基因工程包括三个方面：
1、调控渗透调节物质的合成
2、抗氧化胁迫
3、调节离子平衡
（五）植物抗盐基因工程
1调控渗透调节物质的合成
利用基因工程调节渗透调节物质合成积累
脯氨酸（Proline）
甜菜碱（Glycine Betaine）
山梨糖醇（Sorbitol）
海藻糖（trehalose)
SOS5 is involved in the maintenance of cell expansion. Dashed arrow shows SOS3-independent and SOS2-dependent pathway.
SOS3和SOS2复合体负调控AtHKT1。
SOS4基因编码参与吡哆醛-5-磷酸（PLP）合成的吡哆醛激酶（PL），PLP通过调控离子通道和转运蛋白维持Na+和K+的稳态。
柽柳
滨藜
盐腺的泌盐机理，是一个主动的生理过程。
此类植物的叶片和茎部的表皮细胞在发育过程中分化成盐腺，通过盐腺把吸收到体内的盐分排出体外。
柽柳泌盐盐腺
3、拒盐植物的抗盐机理
拒盐:不让外界盐分进入植物体（大麦）或允许土壤中的盐分进入根部，但进入根部后大部分储存在根部，不再向地上部分运输，使地上部分盐分浓度保持较低水平，从而避免盐分的伤害作用。如芦苇
盐胁迫还导致一些次级伤害如氧化胁迫伤害等。
（二）植物抗盐的生理机制
盐生植物
植物分类：
植物
盐生植物碱蓬、滨藜、盐角草等
非盐生植物大多数农作物
稀盐盐生植物碱蓬、盐角草
泌盐盐生植物滨藜
拒盐盐生植物芦苇
1、稀盐盐生植物的抗盐机理
形态学上的适应：茎或叶的肉质化
盐角草
碱蓬
囊果碱蓬小枝
茎或叶的薄壁细胞组织大量增生，细胞数目增多，体积增大，可以吸收和储存大量水分，既可以克服植物在盐渍条件下由于吸水困难造成的水分不足，又可将吸收到体内的盐分稀释，保持低水平。
SOS5与细胞扩展的维持有关。
（4）改造盐碱土：合理灌溉，泡田洗盐，增施有机肥，种耐盐绿肥和耐盐树木以及耐盐碱作物
提高植物抗盐性途径
（1）选育抗盐品种：采用组织培养等新技术选择抗盐突变体，培养抗盐新品种。
（2）抗盐锻炼：播种前用一定浓度的盐溶液浸种。
（3）使用生长调节剂：利用生长调节剂促进作物生长，稀释体内盐分。
1. Plant responses to salinity occur in two phases: a rapid, osmotic phase that inhibits growth of young leaves, and a slower, ionic phase that accelerates senescence of mature leaves.
盐碱地
（一）盐胁迫对植物的伤害
（二）植物抗盐的生理机制
（三）植物抗盐的分子机制
（五）植物抗盐基因工程
（四）盐胁迫的信号转导
三、植物对盐胁迫的响应
盐胁迫（盐害）：
指土壤中盐分过多对植物造成的伤害。
一般土壤含盐分在0.2% - 0.5%时就不利于植物生长，而盐碱土的含盐量却高达10%，严重地伤害植物。
盐土：含NaCl和NaSO4为主的土壤。
2. Plant adaptations to salinity are of three distinct types: osmotic stress tolerance; Na+ exclusion; and tissue tolerance, i.e., tolerance of tissue to accumulated Na+, and possibly Cl−.
拟南芥盐胁迫的信号转导途径
A scheme of the SOS pathway. The membrane-anchored, calcium-activated SOS3 protein directs the SOS2 protein kinase to interact with and activate the SOS1 antiporter.
甘露醇（mannitol)
2抗氧化胁迫
通过清除活性氧的机制来提高植物的抗盐性的基因工程主要表现在：
超氧化物歧化酶（SOD，Superoxide dismutase）
过氧化氢酶（CAT, Catalase）
过氧化物酶（POD, Peroxidase）
抗坏血酸、谷胱甘肽、生育酚、类胡萝卜素。
3调节离子平衡
SOS3 and SOS2 complex negatively regulate the activity of AtHKT1.
SOS4 gene encodes a pyridoxal（吡哆醛）(PL) kinase that is involved in the biosynthesis of PL-5-phosphate (PLP), which contributes Na+ and K+ homeostasis by regulating ion channels and transporters.
Model for signal transduction in Arabidopsis under salt-stress conditions.
TRENDS in Plant Science Vol.8 No.5 May 2003
The SOS signaling pathway for the regulation of Na+ homeostasis and salt tolerance in Arabidopsis.(2004)
植物耐盐机制研究进展
武玉叶
三、植物对盐胁迫的响应
春天白茫茫，夏天水汪汪
土壤盐渍化是影响农业生产
与生态环境的一个重要因素
据世界粮农组织的统计，全球有各种盐渍土约9.5亿公顷，占全球陆地面积的10%，广泛分布于100多个国家和地区----正不断增加
我国黄河三角洲地区每年约有5%的耕地因土壤盐渍化而撂荒
东营盐碱地
碱土：含NaCO3和NaHCO3为主的土壤。
盐碱土：几种物质混合存在的土壤。
抑制植物生长
加速发育进程
减少分蘖和籽粒数
植物的叶面积减小
光合速率降低
衰老加速
严重盐胁迫下因饥饿和缺水而死亡。
1盐胁迫对植物形态发育的整体影响
（一）盐胁迫对植物的伤害
.从细胞水平上看，盐胁迫对植物
的伤害主要由于两个方面：
渗透胁迫和盐离子毒害
逆向转运体和质子泵在植物中的超表达，改善植物的耐盐性：
液泡膜Na+/H+antiporter
水稻（OsNHX1)
白菜(AtNHX1)
拟南芥(AtNHX1)
番茄(AtNHX1)
质膜Na+/H+antiporter
拟南芥（AtSOS1）
Mechanisms of salinity tolerance, organized by plant processes and their relevance to the three components of salinity tolerance
3. Our understanding of Na+ exclusion from leaves and the role of the HKTgene family is increasing, although the molecular bases for many other transport processes remain obscure.
a: rice
b: durum wheat
c: barley
Hypothetical relationships between salinity tolerance and leaf Na+ concentration for three different species
SUMMARY POINTS
渗透胁迫：土壤中盐分降低植物吸水能力，植物
生长减慢。
盐离子毒害：盐分随蒸腾流进入叶肉细胞，对细
胞造成伤害，进一步降低植物生长。
植物对盐分胁迫响应的两阶段模型
植物生长受抑制最初由根系外部盐分所引起的渗透胁迫造成。随后生长的进一步降低是盐分进入植物细胞造成伤害所致。
盐胁迫对植物的伤害主要有渗透胁迫和离子毒害两个方面
生理上的适应：渗透调节和离子区域化
渗透调节：植物适应盐胁迫的主要
生理机制之一。
离子区域化：盐生植物通过将Na+区域化于液泡，使植物抵抗外界的低水势而得以吸水。
Na+在液泡中的区域化是通过Na+/H+逆向转运蛋白完成。
2、泌盐盐生植物的抗盐机理
泌盐是盐生植物适应盐渍环境的一条重要途径----滨藜、柽柳
4. The salt overly sensitive (SOS) signal transduction pathway is clearly important in salinity tolerance, although the mechanism of action at the whole plant level remains to be established.