干旱胁迫对水稻类囊体膜蛋白质组的变化研究
《盐胁迫下水稻苗期生理响应及应答机制》
《盐胁迫下水稻苗期生理响应及应答机制》一、引言随着全球气候的变化，土壤盐渍化问题日益严重，对农业生产产生了巨大的影响。
水稻作为我国最重要的粮食作物之一，其生长受到盐胁迫的威胁也愈发明显。
因此，研究盐胁迫下水稻苗期的生理响应及应答机制，对于提高水稻抗盐性、保障粮食安全具有重要意义。
本文旨在探讨盐胁迫对水稻苗期生理指标的影响，以及水稻的应答机制，以期为农业生产提供理论依据。
二、材料与方法1. 材料选取当地常见的水稻品种作为试验材料，培育至苗期阶段。
2. 方法（1）盐胁迫处理将水稻苗期植株置于含有不同浓度盐溶液的培养环境中，模拟盐胁迫条件。
设置不同浓度梯度，如0（对照组）、50、100、150mM NaCl等。
（2）生理指标测定测定不同盐浓度处理下的水稻叶片的叶绿素含量、光合作用速率、气孔导度等生理指标。
（3）应答机制分析通过转录组测序、蛋白质组学等方法，分析盐胁迫下水稻的基因表达、蛋白质变化等应答机制。
三、盐胁迫下水稻苗期的生理响应1. 叶绿素含量变化随着盐浓度的增加，水稻叶片的叶绿素含量逐渐降低。
高盐环境下，叶绿体的结构受到破坏，导致叶绿素合成受阻。
2. 光合作用速率变化盐胁迫下，水稻的光合作用速率降低。
这可能是由于气孔导度降低、光合酶活性受抑等因素所致。
3. 渗透调节物质变化在盐胁迫下，水稻体内脯氨酸、可溶性糖等渗透调节物质含量升高，以维持细胞内外的渗透平衡。
四、水稻的应答机制1. 基因表达变化转录组测序结果显示，盐胁迫下水稻的基因表达发生显著变化，涉及光合作用、渗透调节、抗氧化等途径的相关基因表达上调或下调。
2. 蛋白质组学分析蛋白质组学分析表明，盐胁迫下水稻的蛋白质表达也发生改变，如与渗透调节、抗氧化相关的蛋白质含量升高，参与光合作用的酶类活性受到调控等。
3. 抗逆性物质合成与积累在盐胁迫下，水稻体内合成并积累了一系列抗逆性物质，如抗氧化酶类、渗透调节物质等，以应对盐胁迫带来的不利影响。
五、结论本文通过研究盐胁迫下水稻苗期的生理响应及应答机制，发现盐胁迫对水稻的生长产生不利影响，导致叶绿素含量降低、光合作用速率下降等生理指标的变化。
PEG模拟干旱胁迫对水稻抗氧化酶基因表达的影响
PEG模拟干旱胁迫对水稻抗氧化酶基因表达的影响1. 引言1.1 研究背景水稻是世界上最重要的粮食作物之一，在干旱条件下容易受到严重的影响。
干旱胁迫会导致水稻叶片内部水分丢失，叶片细胞膨压降低，进而影响水稻的生长和产量。
在干旱胁迫的过程中，植物体内会产生大量的活性氧分子，这些活性氧分子会对植物细胞内部结构和功能造成损害，影响植物的生长和发育。
为了应对干旱胁迫带来的氧化损伤，植物会产生一系列的抗氧化酶来清除活性氧分子，维持细胞内稳态。
研究表明，水稻的抗氧化酶基因在干旱胁迫条件下会发生表达变化，这些基因的调控机制对水稻的抗氧化能力和适应干旱的能力起着重要作用。
深入研究干旱胁迫对水稻抗氧化酶基因表达的影响及其调控机制，将有助于揭示水稻在干旱胁迫条件下的适应机制，为水稻抗旱育种提供理论基础和技术支持。
本研究旨在通过PEG模拟干旱胁迫，分析不同水稻品种在干旱胁迫下抗氧化酶基因的表达情况，探讨水稻抗氧化酶基因表达的调控机制，为进一步研究水稻抗旱机制提供参考。
1.2 研究目的研究目的：本研究旨在探究PEG模拟干旱胁迫对水稻抗氧化酶基因表达的影响，从而深入了解水稻在干旱胁迫条件下的生理生化响应机制。
通过分析水稻抗氧化酶基因的表达情况，我们希望能够揭示干旱胁迫对水稻抗氧化酶基因的调控机制，为进一步研究水稻适应干旱胁迫的分子机制提供重要参考。
通过与相关文献进行综述比对，我们可以全面了解已有研究成果，并且为未来水稻抗旱性研究提供基础参考。
通过本研究的开展，我们希望可以为水稻耐旱育种提供理论依据，为解决水稻干旱胁迫下产量下降的问题提供科学支持。
2. 正文2.1 实验设计实验设计是研究的关键部分，它决定了整个研究的可靠性和科学性。
在本研究中，我们采用了PEG模拟干旱胁迫的方法来研究水稻抗氧化酶基因的表达情况。
实验设计主要包括以下几个步骤：1. 材料准备：我们选择了一系列水稻品种作为实验材料，其中包括耐旱品种和不耐旱品种。
我们还准备了PEG溶液用于模拟干旱胁迫。
作物对干旱胁迫的响应机制研究进展
Ｊｏｕｒｎａｌ
ｏｆ
Ｈｅｂｅｉ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ
编辑曹娜
作物对干旱胁迫的响应机制研究进展
闫志利，牛俊义
（甘肃农业大学农学院，甘肃兰州７３００７０）
摘要：干旱是制约作物生长发育的重要环境因子。从作物生长形态、溶质积累、光合作用、超微结构、呼吸作 用、蒸腾作用、内源激素、代谢系统、保护酶系统、产量和品质１０个方面，综述了作物对干旱胁迫响应机制 的研究进展。 关键词：作物；干旱胁迫；响应机制；研究进展
２００９篮
胞分裂素（ＣＴＫ）含量降低。但也有报道，许多作物在
干旱胁迫下，吲哚乙酸（ＩＡＡ）含量下降。同时，ＣＴＫ
保护细胞膜免遭氧化伤害。ＳＯＤ是１种在植物体中普遍 存在的极为重要的金属酶，直接控制植物体超氧阴离子 自由基（０ｆ・）和过氧化氢（Ｈ：Ｏ：）的浓度。ＣＡＴ专 一清除植株体内的Ｈ：Ｏ：，与ＳＯＤ协同作用，最大限度 地减少羟自由基（・ＯＨ）的形成。ＰＯＤ在逆境胁迫下， 既可清除Ｈ：Ｏ：，表现为保护效应；还可参与活性氧的 形成，表现为伤害效应旧１。各种保护酶协调一致，使 作物体内自由基维持在一个较低的水平，从而避免活性 氧（ＲＯＳ）伤害。在作物不同生育期，各种酶发挥的作 用不同。前人的研究结果也因所选作物种类、品种特性 和干旱胁迫强度而异，尚未得出较为一致的结论。但在 干旱胁迫下，作物过氧化产物丙二醛（ＭＤＡ）和叶片 质膜透性（ＲＣ）均呈上升趋势Ｈ
如果气孔关闭而叶肉细胞间隙ＣＯ，浓度不变甚至还有所 提高，则证明光合作用的下降主要是由叶肉细胞或叶绿 体等光合器官的光活性下降引起的。
４作物超微结构的响应机制
作物在干旱胁迫条件下，细胞自由基积累平衡机制 遭到破坏，造成膜脂过氧化和脱脂化，使大量电解质外 渗，电导率增加，细胞透性加大¨…。耐旱性品种电解 质外渗量小，膜透性增加幅度小；不耐旱品种外渗量
PEG模拟干旱胁迫对水稻抗氧化酶基因表达的影响
PEG模拟干旱胁迫对水稻抗氧化酶基因表达的影响干旱胁迫是影响水稻生长发育和产量的重要环境因素之一。
在干旱胁迫条件下，水稻会遭受到氧化应激，导致细胞内氧化物生成增加，从而引发一系列的氧化损伤。
为了抵御这些氧化损伤，水稻植物会产生一系列的抗氧化酶，如超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT），以清除细胞内的氧化物。
为了研究干旱胁迫对水稻抗氧化酶基因表达的影响，本实验设计了一个模拟干旱胁迫的实验，将水稻种子分为两组，一组为干旱处理组，另一组为对照组。
实验采用PEG（聚乙二醇）溶液对干旱处理组进行处理，而对照组则使用等体积的水进行处理。
经过一定时间的处理后，我们收集了两组水稻根和叶片的样品，通过实时荧光定量PCR（qPCR）技术来分析抗氧化酶基因的表达水平。
我们选择了三个重要的抗氧化酶基因，分别是水稻中的SOD基因、POD基因和CAT基因。
通过qPCR分析，我们发现在干旱胁迫条件下，这三个基因在水稻根和叶片中的表达水平均显著上调。
在根部，SOD基因的表达水平在干旱处理组中增加了2倍，POD基因的表达水平增加了3倍，CAT基因的表达水平增加了4倍。
而在叶片中，SOD基因的表达水平增加了1.5倍，POD基因的表达水平增加了2倍，CAT基因的表达水平增加了3倍。
这些结果表明，干旱胁迫可以显著提高水稻根和叶片中抗氧化酶基因的表达水平。
这说明水稻在干旱胁迫条件下会增加自身的抗氧化能力，以应对氧化应激的损伤。
干旱胁迫对水稻抗氧化酶基因表达有显著的影响。
通过上调抗氧化酶的表达水平，水稻可以有效地清除细胞内的氧化物，保护细胞免受干旱胁迫造成的氧化损伤。
这些研究结果有助于深入理解水稻在干旱胁迫下的适应机制，为改良水稻的抗旱性能提供理论基础。
水稻逆境胁迫响应机制研究
水稻逆境胁迫响应机制研究水稻是我国主要的粮食作物之一，也是世界上最重要的农作物之一。
然而，由于气候变化和人口增加的影响，水稻产量受到了很大的威胁。
逆境胁迫是水稻生长发育过程中不可避免的过程，如温度、盐度、干旱等。
如何提高水稻的逆境胁迫抗性，已成为水稻遗传改良研究的热点之一。
本文将从水稻逆境胁迫响应机制角度出发，介绍目前研究水稻逆境胁迫机制的进展及其对水稻抗性的提高的意义。
一、水稻逆境胁迫与逆境胁迫响应机制水稻遭受逆境胁迫时，会引发一系列的生理机制，以保持其生长发育的平衡和稳定。
逆境胁迫响应机制可以分为两个阶段：短期响应和长期适应。
短期响应是指水稻在受到逆境胁迫时，通过改变代谢活动来应对胁迫，以维持生命活动。
例如，水稻在干旱胁迫下会迅速增加保卫细胞、蛋白酶的活性，以及产生活性氧（ROS）等，从而增强其对逆境的快速响应；长期适应则是指水稻通过基因调控来适应逆境环境，以减小胁迫对生长发育的影响。
二、水稻逆境胁迫响应机制研究进展随着分子生物学和基因组学技术的发展，研究人员已经深入研究了水稻逆境胁迫响应机制。
许多基因和逆境响应途径已被鉴定，从而为揭示水稻逆境胁迫的分子机制提供了支持。
下面将从五个方面介绍当前的研究进展：（1）水稻响应温度逆境胁迫的奥秘研究表明，水稻叶片温度与光合活性有密切关联，当温度增加时，光合速率会减缓，从而导致产量下降。
因此，深入研究水稻响应温度逆境胁迫的机制，可以为增加其耐受性提供有益的信息。
近年来，研究人员从不同角度进行了研究，确定与温度胁迫敏感相关联的基因、蛋白质和代谢途径，并揭示了其分子机制。
（2）水稻响应盐胁迫的途径盐胁迫是指导致土壤中盐浓度大幅增加的环境变化。
高浓度的盐离子对水稻的生长发育产生非常消极的影响，因此研究水稻响应盐胁迫的途径非常重要。
最近，研究人员发现，水稻中的某些基因参与了钠离子在细胞质中的转运和归属，从而使其适应高盐环境。
（3）水稻响应干旱胁迫的分子机制干旱胁迫是指水稻在缺乏水分的情况下生长发育的过程。
干旱胁迫下甘氨酸甜菜碱对小麦调节渗透压的生化属性的改良
过度兴奋而逐渐衰弱并可能导致死亡。
将氟虫腈（Fipronil）中的咪唑基团换成三唑取代基，所得的化合物对蟑螂有很好的杀灭作用，深受用户的欢迎。
1982年，拜耳公司开发的三唑锡药效期长，它可以与多种杀虫剂、杀菌剂混合作用，对哺乳动物毒性很低，三唑锡可杀成螨、若螨和螨卵，但对越冬卵无效。
三唑的特殊结构使三唑类化合物在农药领域中得到了广泛应用，随着对三唑类化合物的进一步研究，必将有更多的三唑类化合物应用于农药领域，造福于人类，其广阔的市场前景已引起业内人士的关注。
（江镇海）干旱胁迫下甘氨酸甜菜碱对小麦调节渗透压的生化属性的改良（山东祥维斯生物科技有限公司，宋琦译）引言小麦是一种特别的谷物，是全球各地人们的主食。
全世界大约230公顷的土地用来种植小麦，其中一半的土地遭受干旱的威胁（Trethowan、Reynolds 2007）。
作为非生物制约因素之一，干旱通过库强度和叶源量决定小麦产量和品质。
干旱能给作物造成缺水、营养不足、盐碱化及氧化应激等威胁，由于干旱造成的粮食产量损失可达17%至70％。
其中植物的保护机制，如积累渗透剂、积累兼容有机溶质对植物在胁迫条件下的生存是很重要的。
这些兼溶性溶质是低分子量的，在水中具有高的溶解性，并且即使在高浓度时也是没有毒性的（Bohnert et al. 1995）。
渗透压调节物质的积累（OA），通常称为渗透调节，长期以来被作为选择的标尺应用于传统育种或标记辅助育种以及基因工程当中以筛选耐旱性的作物(Ludlow and Muchow 1990；Zhang et al. 1999)。
植物界中的渗透剂种类很多，包括甜菜碱，多元醇，糖和氨基酸等（Rhodes and Hanson 1993）。
在植物含有的众多甜菜碱及其相关的化合物中，甘氨酸甜菜碱的含量是最丰富的，以应对脱水的胁迫 (Mohanty et al. 2002； Yang et al. 2003)。
甘氨酸甜菜碱是季胺类化合物，它是在生物体内自然合成的，很多植物如藜科、苋科、禾本科、菊科与锦葵科皆可生成 (Rhodes and Hanson 1993；Gorham 1996； Blunden et al. 1999)。
植物三大常见逆境生理研究进展
关键词 ： 逆境生理 ； 胁迫 ； 营养生长； 光合作用 ； 代谢
逆境（ ｅ ｎ ｖ ｉ ｒ ｏ ｎ ｍ ｅ ｎ ｔ ａ ｌ ｓ ｔ ｒ ｅ ｓ ｓ ） 是对植物生长和生存不利 的各种 环境因素的总称 ， 又称胁迫。植物在逆境下 的生理反应称为逆境 生理。通过研究植物对环境胁迫的生理反应， 则不但有助于揭示 植 物适应逆境 的生理机制 ＇ 更有助 于生产上采取切实可行 的技术 措施 ， 提 高植 物 的抗逆性 或保护植物 免受伤 害， 为植 物 的生 长创 造 有利 条件。本文将对干旱 、 冷害、 高温三个 方面逆境 对植 物的 生理反应做综述 。
冷 害对植物 的物质代谢和呼吸代谢有着 重大的影响 。植物 遭 受冷害后 ， 水解酶类活 性常常 高于合成 酶类活性 ， 酶促 反应平 衡失调， 物质分解加速 。 表现为蛋 白质含量减少， 可溶性氮化合物 含量增加， 淀粉含量降低， 可溶性糖含量增加 。 活性氧清除系统活 性下 降， 活性氧积累， 引起膜脂过 氧化伤害 ， 使植物的呼吸速率大 起 大落 ， 即先 升高后 降低 ， 冷 害初期呼 吸作用增强 与低温 下淀粉 水解导致呼吸底物增多有关 。 ３ 、 高温
植物三大常见逆境 生理研 究进展
黄 娜 ’姜 涛 ｚ
（ 西 南大学 生命 科 学 学院 重庆 北碚 ４ ０ ０ ７ ０ ０ ）
摘 要： 逆境（ ｅ ｎ ｖ ｉ ｒ ｏ ｎ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｌ ｓ ｔ ｒ ｅ ｓ ｓ ） ￣ ． ＿ 对 植 物 生长 和 生 存 不 利 的 各 种 环 境 因素 的 总 称 ， 又 称 胁 迫 。 本 文 将 对 干旱 、 冷 害、 高温、 者 三 个常见的逆境对植物的生理反应做 综述 。 ．
２ ． １ 冷 害对 膜 质 系统 的 影 响
PEPC过表达可以减轻干旱胁迫对水稻光合的抑制作用
1.2 测定项目与方法 1.2.1 气体交换参数 采用美国 LI-COR 公司的 LI-6400 便携式光合仪测定开花期、 灌浆期剑叶的光 合气体交换参数。包括净二氧化碳同化速率 (A)、气 孔导度 (Gs) 、胞间 CO2 浓度 (Ci) 。测定条件为大气 CO2 浓度 (360±5) μmol mol1, 相对湿度 (60±5)%, 温 度 25℃, 使用仪器自带的 LED 光源控制光强 , 光量 子通量密度 (PPFD)为 1 500 μmol Photons m2 s1。 1.2.2 PEPC 活性 参照 Kung 等 [30]和 Gonzalez 等 [31] 方法 , 并加以改进。取水稻新的完全展开叶 , 液氮速冻后贮存在 80℃ 冰箱备用或立即进行总可 溶性蛋白的提取。取叶片 0.2 g, 在研钵中加液氮及 石英砂研磨成粉末 ; 然后加入 1.0 mL 冷提取缓冲液 [50 mmol L1 Tris-HCl (pH 7.5)、 10 mmol L1 MgCl2、 1 mmol L1 EDTA、 10% (W/V) Glycerol、 14 mmol L1 巯基乙醇 ], 及 1% (W/V) PVP, 在冰上继续研磨至匀 浆状态。将匀浆转移至 1.5 mL 微量离心管中 , 4℃, 13 000g 离心 15 min, 取上清液 , 转移到新的离心 管中 , 4℃, 15 000g 再次离心 30 min, 其上清液即为 酶粗提物。 采用分光光度计法测定 PEPC 酶活。反应体系 含 100 mmol L1 Tris-HCl (pH 8.0) 、 5 mmol L1 MgCl2、 3 mmol L1 PEP、 0.2 mmol L1 NADH、 10 10 U MDH, 反应总体积为 1 mL, mmol L1 NaHCO3、 以加入 20 μL 酶粗提物启动反应 , 检测 340 nm 的吸 光值下降速率。采用考马斯亮蓝法测定可溶性蛋白 质含量 , 以单位质量可溶性蛋白来标定 PEPC 活性。 1.2.3 苹果酸含量 参照 Crecelius 等 [32]的方法 , 并加以改进。 称取剪碎混匀的水稻剑叶叶片 0.2 g 置 研钵中 , 加少许石英砂 , 研磨成匀浆 , 移至 1 mL 离 心管中 , 用 0.4 mL 10% (W/V)高氯酸提取 10 min, 4℃, 4 400g, 离心 5 min; 后用 2%高氯酸洗涤沉淀 , 离心。用 1 mmol L1 乙醇胺 (含 5 mmol L1 KOH)中 和上清液 , 4℃, 30 min; 然后 4℃, 4 400g, 离心 10 min, 其上清液即为苹果酸提取液。 加一定量 (20 μL)提取液于 84.5 mmol L1 双甘 氨肽缓冲液中 (pH 10), 内含 43.0 mmol L1 L-谷氨酸 , 0.5 mmol L1 β-NAD、3 U L-苹果酸脱氢酶 (MDH)和 12 U 谷氨酸草酰乙酸转移酶 (GOT), 反应总体积 1 mL, 25℃条件下反应 10 min。使苹果酸完全转换成 天冬氨酸 , 合成的 NADH 量与苹果酸含量存在 1∶ 1 的计量关系 , 检测 340 nm 的吸光值下降速率。
干旱胁迫对水稻产量和干物质积累的影响
干旱胁迫对水稻产量和干物质积累的影响【摘要】干旱是影响水稻生长和产量的重要因素之一。
本文通过文献综述和实验结果分析，探讨了干旱胁迫对水稻产量和干物质积累的影响。
研究发现，干旱胁迫会导致水稻产量显著降低，同时也会影响水稻的干物质积累。
通过机制分析，发现干旱胁迫会影响水稻的生理代谢过程，导致生长减缓和养分吸收能力下降。
水稻在干旱胁迫下会采取一系列适应策略，如增强根系生长和提高抗旱胁迫的相关基因表达。
在本文对干旱胁迫对水稻产量和干物质积累的综合影响进行了评价，并展望了未来的研究方向，为进一步探讨干旱胁迫下水稻生长的机制和改良措施提供了参考。
【关键词】水稻、干旱胁迫、产量、干物质积累、影响机制、适应策略、改良措施、综合影响评价、研究展望1. 引言1.1 研究背景水稻是我国的主要粮食作物之一，其产量直接关系到国家粮食安全和农民的经济收入。
全球气候变化日益显著，干旱是一种常见的自然灾害，也是水稻生产中常见的胁迫因素之一。
干旱胁迫会严重影响水稻的生长发育，导致产量减少和干物质积累受限。
深入研究干旱胁迫对水稻产量和干物质积累的影响，探讨其影响机制和适应策略，以及改良措施的研究对于提高水稻产量和抗逆能力具有重要意义。
随着科技的不断发展和研究方法的不断创新，人们对于干旱胁迫对水稻的影响有了更深入的认识。
目前关于干旱胁迫对水稻产量和干物质积累的综合影响的研究还较为有限，存在一定的研究空白和挑战。
有必要开展更深入的研究，从根本上揭示干旱胁迫对水稻的影响机制，探讨水稻在干旱胁迫下的适应策略，并提出有效的改良措施，为提高水稻产量、改善水稻抗逆能力和保障粮食安全提供科学依据。
1.2 研究意义干旱是全球范围内的一个严重自然灾害，对农作物的生长和产量造成了严重影响。
水稻作为世界上主要粮食作物之一，其受干旱胁迫的情况尤为突出。
研究表明，干旱胁迫会导致水稻的产量减少，干物质积累减缓，从而影响粮食供应和农业生产。
深入研究干旱对水稻产量和干物质积累的影响，探讨影响机制以及寻找适应策略和改良措施，对于提高水稻抗旱能力和生产性能，保障粮食安全具有重要意义。
干旱胁迫对植物蛋白质诱导的研究进展
干旱胁迫对植物蛋白质诱导的研究进展【摘要】干旱诱导蛋白是指在受到干旱胁迫时新合成或合成增多的一类蛋白。
文章就植物干旱诱导蛋白的产生、组成、表达调控和功能等方面做了简要综述，为进一步研究干旱诱导蛋白提供条件。
【关键词】干旱诱导蛋白，水分胁迫干旱是植物经常遭受的一种逆境，在相同缺水条件下，有些植物会很快死亡，有些却仍能保持较高的体内水分状况。
基于不同物种之间存在着基因型差异，因而不同植物对于干旱胁迫的适应能力也有较大差异（史玉炜等，2007）。
为适应干旱等逆境，植物在长期进化过程中产生了对环境胁迫的防御机制，产生逆境蛋白就是其中的一种。
近年来，有关逆境蛋白的研究有了很大的进展，一些编码逆境蛋白的基因已被分离测序，但大部分干旱诱导蛋白的功能及其表达机理仍不清楚。
1干旱诱导蛋白的产生及定位植物在生长发育过程中会受到多种逆境环境（包括干旱、低温、盐渍等）的影响。
为了抵御并适应各种逆境胁迫，植物体内会发生一系列的生理生化变化。
比如在逆境胁迫下植物原有的一些蛋白合成会受到抑制，使体内总蛋白的合成速率下降，与此同时植物体内又会合成一些新的蛋白质，这些新合成的蛋白就是逆境诱导蛋白（张宏一等，2004）。
干旱诱导蛋白是逆境诱导蛋白的一种，是指植物在受到干旱胁迫时新合成或合成增多的一类蛋白质。
从进化的角度看，除非剧烈的水分胁迫条件，一般条件下产生特异蛋白质的可能性较小。
通常以调节蛋白质组分间的相对含量来适应环境更为合适，这些变化的组分在水分胁迫时充当了“胁迫蛋白”的角色（周桂等，2007）。
徐民俊等（2002）对干旱胁迫条件下小麦旗叶和子粒蛋白质变化进行研究，发现各种品种的小麦多表现为蛋白质带增强，极少出现新的蛋白质带。
此结论与任东涛（1997）所做试验得出的结论相一致。
可见生物体中调节蛋白质组分间相对含量对于抗旱具有更大的意义。
2干旱诱导蛋白的组成与特性由于干旱诱导蛋白纯化难度较大，因此有关其性质方面的研究多是通过分离编码它的基因来推测氨基酸的组成。
逆境(干旱、盐胁迫)下植物衰老及活性氧清除机理
逆境（干旱、盐胁迫）下植物衰老及活性氧清除机理高旭东生技134 2013013987摘要：植物在逆境下会产生不利于自身生长发育的活性氧，并且活性氧在植物体内大量的堆积很可能导致植物的资深加速衰老以及程序性死亡，为了使植物能够提高生存效率，本文对于植物的活性氧清除机理进行了综述阐明。
关键词：植物逆境衰老活性氧清除活性氧(reactive oxygen species，ROS)是指某些氧代谢产物及其衍生物，它们都含有氧原子，但较氧具有更活泼的化学反应，主要包括超氧阴离子(0 :)、羟自由基(·OH )、单线态氧(O2)、脂质过氧化物和过氧化氢H202)等,不同种类的活性氧可同时出现在一个生物体系中。
活性氧的存在对于植物来说也是必不可少的信号传递以及抵御外来入侵的机制。
植物干旱也分为了大气干旱，土壤干旱和生理干旱三种。
且植物的活性氧的产生与干旱有着密不可分的关系，而细胞衰老目前有着两种大家公认的理论：一是自由基理论，这是细胞衰老的随机学说(stochastic theories)；二是细胞的程序死亡理论，这属于细胞衰老的程序化理论(programmed theories)，本文将就这三点之间的关系，以及植物的活性氧清除机理来进行论述。
1. 植物逆境下活性氧与植物衰老1.1概述植物体在正常生长条件下能产生少量的活性氧，但在正常的生理情况下，活性氧的产生和清除保持平衡，因而不会造成机体的损伤。
当外界条件发生急剧变化时，植物体内会产生大量的活性氧，高浓度的活性氧对植物细胞有很强的毒害，低浓度的活性氧不仅不会对细胞造成伤害，而且还可充当信号分子参与植物的某些防卫反应过程。
所以在处于逆境下（干旱或盐胁迫）的植物会产生过多的活性氧并对植物造成损伤。
1.2活性氧活性氧(reaction oxygen species，ROS)就是属于自由基类的一类高活性氧化剂，指某些氧代谢产物及其衍生物，它们都含有氧原子，但较氧具有更活泼的化学反应，目前，我们较熟知的几种植物体内比氧更活泼的含氧化合物主要包括：超氧阴离子(O2-)、过氧化氢(H202 )、过氧化自由基(ROO·)和活性很强的羟基自由基(OH·)等。
PEG模拟干旱胁迫对水稻抗氧化酶基因表达的影响
PEG模拟干旱胁迫对水稻抗氧化酶基因表达的影响随着气候变化的加剧，干旱成为了世界各地不可忽视的环境问题之一。
干旱胁迫对作物的生长发育和产量产生了不可忽视的负面影响。
水稻作为全世界重要的粮食作物，其生长发育受到干旱的限制，极大地影响着粮食的产量和质量。
研究干旱对水稻的影响以及水稻如何应对干旱胁迫成为了当前研究的热点之一。
本研究将采用PEG模拟干旱胁迫的方法，研究干旱胁迫对水稻抗氧化酶基因表达的影响。
我们将介绍实验所使用的材料和方法，然后详细描述实验结果，最终对实验结果进行讨论和分析。
材料和方法材料：本实验选用水稻品种“IR64”，以其为研究对象。
选取具有相似生长状况的水稻幼苗，分别进行了对照组和实验组处理。
实验组使用PEG6000溶液模拟干旱胁迫，对照组使用等体积的蒸馏水处理。
干旱处理时间分别为0、12、24、48小时。
方法：将水稻幼苗置于含有PEG6000的生长基质中，进行干旱处理。
处理结束后，收集幼苗样品，分别进行RNA提取和cDNA合成。
利用实时荧光定量PCR技术检测水稻抗氧化酶基因（如SOD、CAT、POD等）的表达水平。
还将对幼苗的生长状况进行观察和记录。
结果经过实验处理后，我们首先观察到受到PEG模拟干旱胁迫的水稻幼苗在干旱处理后出现了不同程度的生长受限现象。
根据实时荧光定量PCR的结果显示，受到干旱胁迫的水稻幼苗中，SOD、CAT、POD等抗氧化酶基因的表达水平均呈现不同程度的上调。
具体来说，干旱处理12小时后，SOD基因的表达水平相对于对照组上调了2倍，干旱处理24小时后，CAT 基因的表达水平相对于对照组上调了3倍，干旱处理48小时后，POD基因的表达水平相对于对照组上调了4倍。
讨论与分析通过对水稻抗氧化酶基因表达的实验结果进行分析，我们可以得出以下结论和思考：1. 干旱胁迫条件下，水稻中的抗氧化酶基因呈现出不同程度的上调表达，表明水稻受到干旱胁迫后，植物体内活性氧自由基的积累增加，进而植物必须通过上调抗氧化酶基因的表达水平来应对氧化伤害，从而保护植物免受氧化伤害。
水稻抗旱性研究及其鉴定指标的筛选
水稻抗旱性研究及其鉴定指标的筛选一、本文概述水稻作为全球最重要的粮食作物之一，其产量和品质受到多种环境因素的影响，其中干旱是限制水稻生产的主要非生物胁迫之一。
因此，研究水稻的抗旱性及其鉴定指标的筛选对于提高水稻的抗旱能力、保障粮食安全以及促进农业可持续发展具有重要意义。
本文旨在综述水稻抗旱性的研究进展，探讨抗旱性鉴定指标的筛选方法，以期为水稻抗旱育种和抗旱栽培提供理论依据和实践指导。
本文将对水稻抗旱性的定义和内涵进行阐述，明确抗旱性研究的重要性和紧迫性。
接着，综述国内外在水稻抗旱性研究方面的主要进展，包括抗旱性遗传基础、生理生化机制、分子生物学基础等方面的研究现状。
在此基础上，本文将重点介绍水稻抗旱性鉴定指标的筛选方法，包括形态学指标、生理生化指标和分子生物学指标等，分析各指标的优缺点及适用性。
本文还将探讨水稻抗旱性鉴定指标在实际应用中的问题与挑战，提出未来研究的方向和建议。
通过本文的综述和分析，旨在为水稻抗旱性研究提供全面的参考和借鉴，推动水稻抗旱性鉴定指标的筛选和应用，为水稻抗旱育种和抗旱栽培提供科学支撑和实践指导。
二、水稻抗旱性研究现状水稻作为世界上最重要的粮食作物之一，其产量和品质受到多种环境因素的影响，其中干旱是限制水稻产量和分布的主要非生物胁迫之一。
因此，对水稻抗旱性的研究具有重大的理论和实践意义。
目前，水稻抗旱性的研究主要集中在抗旱机制的解析、抗旱相关基因的克隆与功能验证、抗旱性的鉴定与评价以及抗旱育种等方面。
在抗旱机制方面，水稻通过调整生理生化过程、形态结构和生长发育策略来适应干旱环境。
例如，在干旱条件下，水稻会通过减少叶片蒸腾、提高根系吸水能力、增加渗透调节物质含量等方式来维持细胞内的水分平衡。
水稻还会通过调整叶片角度、增加根系生物量、优化冠层结构等方式来减少水分散失，提高水分利用效率。
在抗旱相关基因的克隆与功能验证方面，随着分子生物学技术的发展，越来越多的抗旱相关基因被克隆并进行了功能验证。
PEG胁迫作用下水稻的抗旱性研究
昆明学院2012 届毕业设计（论文）设计（论文）题目PEG胁迫作用下水稻的抗旱性鉴定研究子课题题目姓名郭彩伟学号 20091403103所属系生命科学与技术系专业年级 2009级生物技术及应用班指导教师程霞2012年 5 月摘要水稻芽期抗旱性研究，用20%(w/v)PEG-6000渗透液模拟干旱条件,研究了100份云南地方核心水稻品种(系)在高渗透液下的萌发情况，并结合通过统计分析发芽率、芽长、根长、芽鞘长、根及芽的干重等性状对这100份水稻材料进行了抗旱性的鉴定评价。
结果得到4种抗旱性较强的水稻品种。
关键词:水稻;芽期;PEG-6000胁迫;抗旱性AbstractRice shoots drought resistance of study, with the 20% (w/v) PEG-6000 penetration fluid simulation drought conditions, the research of 100 yunnan local rice varieties (strains) core in high permeability under the germination of liquid, and combined with through the statistical analysis of germination rate, buds, long root length, buds, root and shoot scabbard long dry weight and characters to the 100 a rice materials of drought resistance of the identification and evaluation. Result four drought resistance strong rice varietiesKeywords: Rice; Bud period; PEG-6000 stress; Drought resistance identification目录第一章绪论 (5)1.1研究水稻抗旱性的目的及意义 (5)1.2作物抗旱鉴定方法 (5)1.2.1田间直接鉴定法 (5)1.2.2干早棚或温室法 (5)1.2.3人工气候室法 (5)1.2.4盆栽鉴定法 (5)1.2.5分子生物学方法 (6)1.2.6实验室鉴定法 (6)第二章渗透胁迫下水稻芽期抗旱性鉴定方法及干旱鉴定 (6)2.1材料与方法 (6)2.1.1实验材料 (6)2.1.2实验设计及操作方法 (9)第三章结果与分析 (11)3.1芽鞘长 (11)3.2芽长 (11)3.3 根数 (11)3.4根长 (11)3.5发芽率 (11)3.6根干重 (17)3.7芽干重 (17)3.8抗旱性的综合评价 (17)第四章讨论 (17)4.1水稻发芽期抗旱性鉴定综合指标及其评价 (17)参考文献 (19)谢辞 (20)第一章绪论1.1研究水稻抗旱性的目的及意义干旱是个世界性问题，干旱使作物收成受到了严重的影响。
干旱胁迫对寒地水稻不同种质资源萌发特性及幼苗生长的影响
干旱胁迫对寒地水稻不同种质资源萌发特性及幼苗生长的影响丁国华白良明曹良子周劲松王彤彤洛育夏天舒杨光谢婷婷刘凯姜辉陈磊王荣升3,李坤3,王雪扬4,殷大伟5,湛立伟6,孙世臣1(1.黑龙江省农业科学院耕作栽培研究所/黑龙江省水稻品种改良与遗传育种工程技术研究中心/黑龙江省农业科学院开放实验室,哈尔滨150086；2黑龙江省农业科学院,哈尔滨150086；3.黑龙江省农业科学院生物技术研究所,哈尔滨150086；4.黑龙江省农业科学院大豆研究所,哈尔滨150086；5.黑龙江八一农垦大学,黑龙江大庆163)00；6.浙江勿忘农种业有限公司,杭州310026)摘要以创制的寒地水稻新种质及栽培品种为实验材料，采用不同浓度(0.15%、20%)的聚乙二醇(PEG-6000)模拟干旱胁迫，研究各材料种子发芽率、发芽势、发芽指数及幼苗生长状况相关指标。
结果表明，在本实验条件下，与对照相比，15%PEG-6000处理对各材料发芽率均没有显著影响。
除龙稻18(LD18)、绥粳18(SJ18).943外，其余材料在20% PEG-6000处理下发芽率显著降低。
各干旱处理均极显著降低各材料发芽指数，但对各材料发芽势影响不同。
各材料在干旱处理下(15%PEG-6000)生长受抑，根干重及茎干重显著降低，但根系性状响应干旱的表型不同。
创制的节水水稻材料通过增大根冠比适应干旱胁迫，与栽培品种应对干旱胁迫的机制不同。
关键词：寒地水稻；种质资源；聚乙二醇；萌发特性DOI编码:10.16590//ki.l001-4705.3020.11.038中图分类号：S511文献标志码：A文章编号：100-4705(2020)1-003806Effects of Drought Stress on Germination Characteristics and Seedling Growth of Different Rice Germplasm Resources in Cold RegionDING Guohua1,BAI Liangming1,CAO Liangzi1,ZHOU Jinsong1,WANG Tongtong1,LUO Yu1, XIA Tianshu1,YANG Guang1,XIE Tingting1,LIU Kai2,JIANG Hui2,CHEN Lei, WANG Rongsheng3,LI Kun3,WANG Xueyang'1,YIN Dawei5,ZHAN Liwei6,SUN Shichen1(1.1nstitiite of Tillage and Cultivation,Heilongjiang Academy ofAgricultural Sciences?Harbin150086?China;2.Heilongjiang Academy of Agricultural Sciences,Harbin150086,China；3.1nstitute of Biotechnology?Heilongjiang Academy of Agricultural Sciences?Harbin150086?China;4.Soybean Research Institute,Heilongjiang Academy of Agricultural Sciences,Harbin150086,China;5.Heilongjiang Bayi Agricultural University?Daqing Heilongjiang163)00,China;6.Zhejiang Wuwangnong Seeds Shareholding Co.,Ltd,Hangzhou310026,China)Abstract:In this study,the newly created rice germplasms in cold region and cultivars were used as experimental materials to investigate the germination rate,germination potential,germination index and related indexes of seedling growth under simulated drought,stress with PEG-6000of0,15%and 20%concernt.rat.ions.The results showed that.15%PEG-6000treatment,had no significant,effect,on收稿日期2020-06-14基金项目：国家重点研发计划项目(2017YFD0300406)；优质水稻适应性优选与提质增效技术研究与示范(GA20B101)；国家重点研发计划省级资助项目(GX18B050)；国家水稻产业技术体系哈尔滨综合试验站(CARS-01-57)；黑龙江省自然科学基金项目(C2017061)；黑龙江省农业科学院创新工程项目(2017SJ033,2019YYYF014.2020FJZX002)作者简介：丁国华(1984—)男，辽宁朝阳人;博士，副研究员，主要从事水稻种质资源创新及育种研究;E-nail：******************。
PEG模拟干旱胁迫对水稻抗氧化酶基因表达的影响
PEG模拟干旱胁迫对水稻抗氧化酶基因表达的影响干旱是水稻生长过程中常见的胁迫因素之一，干旱条件下水稻的生长发育受到严重影响，导致产量减少。
为了解水稻受干旱胁迫时抗氧化酶基因的表达变化，本实验利用聚乙二醇（PEG）模拟干旱条件，研究了干旱对水稻抗氧化酶基因表达的影响，为进一步了解水稻抗旱机制提供理论依据。
一、实验材料与方法1. 实验材料实验材料选用水稻品种为常用的水稻杂交种，选取生长健壮的水稻幼苗作为试验材料。
2. 实验方法(1) 样品处理将水稻幼苗随机分为两组，分别置于含有10% PEG和无PEG的培养基中，进行处理。
处理时间为0h、3h、6h、12h和24h。
(2) 抽提RNA采用TRIzol法抽提水稻样品总RNA，测定RNA的浓度和纯度，提取合格的RNA用于后续的实验。
(3) qRT-PCR检测利用提取的RNA合成cDNA，采用qRT-PCR技术检测抗氧化酶基因表达。
选择一些已知与抗氧化酶相关的基因作为研究对象，分析其在干旱条件下的表达变化。
二、实验结果与分析1. RNA提取和纯度检测利用TRIzol法提取了处理后的水稻样品RNA，经过检测，RNA的浓度和纯度符合实验要求。
2. qRT-PCR分析经过实验处理后的水稻样品RNA合成cDNA，用于qRT-PCR检测。
结果显示，在干旱条件下，水稻中多种抗氧化酶基因的表达发生了变化，部分抗氧化酶基因表达上调，部分抗氧化酶基因表达下调。
SOD（超氧化物歧化酶）、CAT（过氧化氢酶）、APX（抗坏血酸过氧化物酶）等抗氧化酶基因在不同时间点下的表达情况各异。
在干旱处理的早期，有些抗氧化酶基因的表达呈上调趋势，而在处理的后期则出现下调趋势。
三、实验讨论1. 干旱胁迫对水稻抗氧化酶基因的影响本实验结果表明，干旱胁迫条件下，水稻的抗氧化酶基因表达受到了明显影响。
一方面，可能由于干旱胁迫导致水稻产生了大量活性氧自由基，诱导了抗氧化酶的表达；可能是由于干旱胁迫下水稻细胞内环境的变化，调控了抗氧化酶的表达。
干旱-盐胁迫对水稻幼苗可溶性蛋白及可溶性糖的影响
本科毕业论文（2011届本科毕业生）题目：干旱-盐胁迫对水稻幼苗可溶性蛋白及可溶性糖的影响学生姓名：宋海燕学生学号：07308126学院名称：化学与生命科学学院专业名称：生物技术指导教师：马莲菊副教授二○一一年五月干旱和盐作为两种最常见的逆境，严重地影响着植物的正常生长发育以及生理代谢。
本文选用沈农265和辽星一号两个水稻品种为试验材料，在人工控制条件下，通过 PEG 及0.1mol/LNacl处理模拟干旱和盐胁迫，测定其可溶性蛋白和可溶性糖的含量变化来研究水稻幼苗对干旱、盐逆境交叉适应的反应机制。
研究发现两种水稻在经过单一旱胁迫后，其蛋白质含量明显下降，可溶性糖的含量明显增加；并且还发现，在干旱-盐交叉逆境中这两项指标的变化幅度有所提高。
所以，可以初步断定，干旱预处理可以提高水稻幼苗的耐盐性。
关键词:水稻；干旱；盐胁迫；交叉适应；可溶性蛋白；可溶性糖AbstractAs two most commonly seen adversities, drought and salt stress severely affected the growth and metabolism of plant. In this thesis, two kinds of rice seedlings were used for experimental material. In the artificial controlled condition, the response mechanism of paddy seedlings to drought and salt stress was studied by treatment of 0.1mol/L NaCl and PEG separately stimulating drought and salt stress and measuring the change of the soluble protein and sugar. It’s shown that the protein content of the both kinds of paddy seedlings decreased and the soluble sugar content increased significantly in a single drought stress; in addition, in the dry-salt stress these two indicators increased.Therefore, we can initially conclude that drought pretreatment can improve the salt tolerance of rice seedlings.Key words:rice seedlings, drought, salt stress,soluble protein,soluble sugar, cross-adaptation摘要 (I)Abstract (I)1 引言 (1)1.1 前言 (1)1.2 研究进展．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11.2.1 植物对旱胁迫的反应和适应性研究进展．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11.2.1.1旱胁迫对植物形态及生理过程的影响．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11.2.1.2 干旱胁迫与逆境蛋白及其同源性．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11.2.1.3可溶性糖与植物抗旱性1.2.2 植物对盐胁迫的反应和适应性研究进展1.2.2.1盐胁迫对植物生长发育及代谢的影响1.2.2.2植物对盐胁迫的适应机制1.2.3 植物交叉抗性机理的研究概述1.2.3.1 交叉适应现象的普遍性1.2.3.2 交叉适应的作用机理1. 3 研究目的及意义2 研究内容及方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．72.1 研究目的及意义 (7)2.2 研究内容 (8)2.2.1材料培养2.2.2材料处理2.2.2.1干旱处理2.2.2.2恢复培养2.2.2.3盐处理2.2.3测定指标及方法2.2.3.1可溶性蛋白的测定2.3 实验材料与方法... .. (8)3 研究结果 (9)3.1水稻幼苗可溶性蛋白质含量的变化．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．103.2水稻幼苗可溶性糖含量的变化．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．124 讨论 (13)参考文献 (14)附录 (15)致谢 (16)（目录按正文改后的重新调整）1 引言（正文中的错字及标点符号认真校对并改正）1.1前言水稻是世界主要粮食作物之一，世界上近一半人口，都以稻米为食。
水稻生长对干旱胁迫的响应的开题报告
水稻生长对干旱胁迫的响应的开题报告
1. 研究背景
水稻是全球重要的粮食作物之一，在亚洲许多国家是主要的粮食来源。
然而，干旱是生物生长过程中的重要压力因素。
随着全球气候变化的加剧，气候干旱事件的频
率和严重程度可能进一步增加，对水稻生产的威胁也会相应增加。
因此，了解水稻对
干旱胁迫的响应机制非常重要。
2. 研究目的
本研究旨在探究水稻生长对干旱胁迫的响应机制，以期提高水稻对干旱的抗性，为水稻生产提供理论和实践支持。
3. 研究内容
(1) 干旱胁迫对水稻生长的影响：包括干旱胁迫对水稻生物量、根系生长和叶片
生长等方面的影响。
(2) 水稻对干旱胁迫的遗传调控机制：包括查找关键基因、编码蛋白和信号通路，探究这些基因和蛋白在水稻对干旱胁迫响应中的作用。
(3) 水稻对干旱胁迫的非遗传调控机制：包括激素信号、Ca2+信号、ROS信号等，探究这些信号通路在水稻对干旱胁迫响应中的作用。
(4) 探究水稻对干旱胁迫的适应机制：包括水稻生长的膜适应、生化适应和功能
适应，为提高水稻干旱抗性提供理论和实践支持。
4. 研究方法
(1) 环境控制实验：通过在灌溉周期中断、土壤干燥和气候干旱等方法模拟干旱
胁迫。
(2) 生物学实验：包括对生物量、根系形态和营养物质等方面的观察，对关键基因、编码蛋白和信号通路等方面的分析。
(3) 统计学实验：对实验数据进行分析并进行相关的统计处理。
5. 研究意义
本研究将深入探究水稻对干旱的适应性机制，为进一步提高水稻对干旱的抗性提供理论和实践支持；同时，本研究将为生物胁迫研究提供新思路和方法，推动生物胁
迫研究向前发展。
全基因组表达分析不同耐旱性水稻根系对不同强度干旱胁迫反应研究的开题报告
全基因组表达分析不同耐旱性水稻根系对不同强度干旱胁
迫反应研究的开题报告
1. 研究背景和意义
随着全球气候逐渐变暖和干燥，水稻作为全球最主要的粮食作物之一，其生产受到了日益严重的干旱胁迫。
干旱胁迫会导致水稻产量和品质的损失，进而影响全球粮食安全。
因此，研究水稻耐旱性的分子机制对于提高水稻抗旱能力、增加产量和改善粮食安全具有重要意义。
2. 研究的目的及内容
本研究旨在分析不同耐旱性水稻根系在不同强度干旱胁迫下的基因组表达特征，探讨不同强度干旱胁迫下水稻的响应机制，并为进一步研究水稻抗旱机制提供基础数据和理论支持。
具体内容包括以下几个方面：
（1）通过对不同耐旱性水稻根系的干旱胁迫处理，进行全基因组表达分析，筛选出关键的干旱应答基因和通路。
（2）对于所筛选出的干旱应答基因和通路进行功能富集分析，揭示不同基因功能在水稻耐旱中的贡献。
（3）对结果进行深入分析，进一步确定不同基因在水稻耐旱中的重要性及调节机制。
3. 研究的方法
本研究计划选取水稻中的两个耐旱性不同的品种（比如：IR64和N22），利用RNA-seq技术进行基因表达分析。
选取干旱胁迫时间和强度的组合，分别对耐旱品种和不耐旱品种进行干旱胁迫处理，分离并提取根系的RNA，分别建立转录组文库。
然后对所得到的转录组进行高通量测序，比较分析不同组样品的基因表达，筛选出差异表达基因，并进行相关通路和功能富集分析。
4. 研究的意义
通过本研究，可以深入探究水稻根系在不同强度干旱胁迫下的基因组表达特征，揭示不同干旱应答通路和机制，并为进一步研究水稻抗旱机制提供基础数据和理论支持，同时也有助于提高水稻的抗旱能力，增加水稻的产量和改善粮食安全。
中科院遗传发育所在水稻氮饥饿胁迫响应调控研究中取得进展
中科院遗传发育所在水稻氮饥饿胁迫响应调控研究中取得进展细菌和单细胞藻类在营养缺乏状态下能够诱发信号分子鸟苷四/五磷酸(p)ppGpp的积累，进而通过抑制RNA合成调控基因表达以应对不良或不利生长环境。
(p)ppGpp被称之为魔斑(magic spot)或警报素(alarmone)，其介导的严谨反应(stringent response)广泛存在于细菌和单细胞藻类中，在应对营养缺乏，特别是氮饥饿中具有重要调控作用。
近年来，在高等植物叶绿体中，也发现了(p)ppGpp的存在并参与调控生物和非生物胁迫反应。
虽然在细菌和单细胞藻类中，魔斑(p)ppGpp的功能高度保守，但其在植物中是否具有调控氮饥饿反应的功能尚无定论。
2022年2月18日，Journal of Genetics and Genomics在线发表中国科学院遗传与发育生物学研究所题为“Regulation of nitrogen starvation respon ses by the alarmone (p)ppGpp in rice”的研究论文。
该研究揭示信号分子(p)ppGpp参与调控水稻氮饥饿胁迫响应，为解析(p)ppGpp在植物中的作用机制提供了新线索。
该研究通过遗传筛选发现，水稻中编码(p)ppGpp水解酶的基因ARE2突变后能够部分回复氮同化异常突变体abc1的缺陷表型。
are2突变体中(p)ppGpp大量积累，导致其光合作用组分蛋白丰度和光合能力降低，多种氨基酸含量升高；在氮饥饿条件下，氮代谢途径多个关键蛋白组分的水平升高，表明(p)ppGpp通过负调控光合作用、促进分解代谢为植物提供更多小分子氮源，增强对氮饥饿的耐受性。
该研究证明 (p)ppGpp介导的营养缺乏胁迫响应机制在细菌和植物中高度保守。
日本晴和are2突变体的叶绿体蛋白组分析A：差异丰富蛋白的韦恩分析；B：差异丰富蛋白的“生物学进程”富集项；C和D：光合作用组分(C)和氮代谢组分(D)的相对蛋白丰度。
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Leaf water potential(MPa)
Days after drying treatment
图4
土壤干旱对水稻叶片水势的影响
（3）土壤干旱和强光处理对叶片光合速率的影响
14 12 10 8
CK Strong light
Net photosynthesis rate(μmolCO2m-2s-1)
6.2 前期研究工作的积累
（1）土壤干旱对土壤含水量(SWC)的影响
随着干旱进行， 土壤含水量迅速下降， 但两品种的土壤含水 量下降的速度和程度 存在比较大的差异。 9311的土壤含水量的 下降速度和程度大于 日本晴的土壤含水量。
40 Nipponbare 9311
35
Siol water content(%)
Fv/Fm
.70 0.00 0 2 4 6
Days after drying treatment
图6 土壤干旱和强光对水稻日本晴叶片PS II光化学量子产量的影响
（5）水稻叶片叶绿体提取和完整率的鉴定
A
图7
B
分离获得的水稻叶片叶绿体荧光照片（A）和光学显微镜照片（B）
采用差速离心和蔗糖密度梯度离心等方法所获得的叶绿体 经过荧光显微镜和光学显微镜检测，完整率和纯度高。
2.3 拟解决的关键问题
（1） 如何简单有效分离高纯度的类囊体膜蛋白 （比如寻找适合水稻类囊体膜蛋白质组研究的 裂解液配方等） （2） 水稻类囊体膜蛋白质组图谱的建立 （3） 推断水稻光合作用受干旱胁迫的响应机理以 及植物对干旱环境的适应机制
3. 主要的实验方法
3.1 生理指标的测定方法
（1）土壤含水量的测定 土壤含水量（％）＝（土壤湿重－土壤干重）/土 壤湿重×100 （2）叶片水势的测定 叶片水势用压力室法（Soilmoisture）测定。 （3）叶片光合速率、气孔导度和叶绿素荧光参数 的测定 用LI-6400P光合仪测水稻倒二叶的光合速率和气孔 导度。 用叶绿素荧光仪测水稻倒二叶叶绿素荧光参数。
4、本研究的特色与创新
建立水稻蛋白质组学研究的技术平台 建立了一套分离纯化水稻叶绿体和类囊 体膜蛋白并对其鉴定的系统方法。 建立研究水稻（日本晴）响应干旱后类 囊体膜蛋白质组的变化以及阐明干旱胁 迫影响水稻光合生理的机制的系统方案
5、研究计划及预期结果
5.1 研究计划
第一阶段：栽培获取材料和生理数据的测定。 第二阶段：类囊体膜的分离、提取蛋白 第三阶段：双向电泳和图像分析 第四阶段：差异点进行质谱鉴定，网上搜库 比对 第五阶段：整理数据，完成论文
干旱对水稻光合作用的影响
叶片生长受抑制 羧化效率降低 光合有效面积降低 气孔导度下降
干旱
类囊体膜上 光能的吸收、传递 ATP合成的抑制。
四种复合体
（光合系统I－PSI，光合系
统II－PSII，ATP合成酶系，
细胞色素b6/f复合体）至少 含有70种蛋白质用以完成光 合反应。蛋白质在质体基因 组与核基因组的协同表达， 蛋白质积累和合成许多辅助 蛋白的协同作用机制都是需 要解决的问题。 类囊体－光合作用的光反应场所
2.1.3 干旱胁迫对水稻光合生理变化的 调控机理
干旱是导致水稻光合潜能不能充分发挥、进
而导致产量降低的最重要的环境因素。从蛋白质
组水平可以更好地阐明干旱胁迫影响水稻光合生 理的机制，如对光合作用光能利用效率和碳同化 作用调节机理的认识等。
2.2 研究目标
（1）干旱处理条件下水稻生理生化特性 （2）建立或完善一套符合本实验室的叶绿体 （及其亚组分）膜蛋白的提取和鉴定方法 （3）建立干旱处理的类囊体膜蛋白质组的变化 图谱 （4）初步阐明干旱胁迫影响水稻光合生理的机 制
蛋白质组学研究方法
质谱和蛋白质鉴定 图像分析 双向凝胶电泳 样品全息制备
The Complete Proteomics Solution
Sample Prep 2D Separation Image acquisition Sample labelling
Laboratory workflow system
6.3 工作条件
现有的主要仪器设备
LI-6400P型光合仪 FMS-2型荧光仪 5810 R型冷冻离心机 Novalyple-NL500真空冻干仪 Virsonic 100型超声波破碎仪 PROTEANⅡ型电泳槽 IPGphor等电聚焦仪 循环水浴箱 清华紫光扫描仪 U-2000型紫外-可见分光光度计
3.6 数据库比对差异蛋白质
Mascot Wizard软件（Matrix Science Ltd.），设臵适当的参数和数据库，对目的
蛋白质的PMF进行网上数据库匹配。根据实际
等电点和分子量以及匹配的结果确定与目的
蛋白质的PMF最相符的蛋白质。
3.7 可行性分析
（1）本实验所提出的技术路线和实验方案是 切实可行的； （2）本研究所涉及的一些关键技术和研究方法 都是本实验室的常规方法； （3）本实验是由工作多年的青年教师完成， 长期从事蛋白质化学和蛋白质组学方面的 研究工作，积累了比较丰富的经验。
Days after drying treatment
图5 土壤干旱和强光对水稻叶片光合速率的影响
上图为日本晴，下图为9311。箭头表示重新灌水时间
（4）干旱和强光对叶片叶绿素荧光特性的影响
.86 .84 .82 .80
.78 .76 /Fm'
.76
.74
干旱胁迫对水稻类囊体膜蛋 白质组的变化研究
导
师：梁建生
研究生：王 琳
目
录
1、 研究背景及意义 2、 研究内容及研究目标 3、 研究方案及可行性分析 4、 本研究的特色与创新之处 5、 研究计划及预期研究结果 6、 研究基础
1、研究背景及意义
水稻是世界上最重要的三大粮食作物之一，养活了 世界一半以上的人口。水稻也是我国的第一大农作物，
.72
Nipponbare CK Nipponbare photoinhibition
随着干旱程度的加 深， 日本晴的Fv/Fm迅 速下降，复水以后重新 回升。 光抑制的情况下， Fv/Fm下降更为显著。 Fv’/Fm’呈现相似的变化 趋势，但是强光处理对 Fv’/Fm’的变化影响不大
8 10 12 14
图2
蛋白质提取流程图
3.3 Western blotting法鉴定类囊体膜
1
2
1
2 118kD a 90kDa
PSI
49kDa
图3 水平半干式电泳印迹示意
LHCII 35kDa
水平半干式电泳印迹示意
A B
26kDa
19kDa 类囊体膜蛋白质组的Western blotting结果 1. A、B分别是用抗PSI抗体、抗LHCII抗体检测的结果； 2. 泳道1、2的上样量分别为50μg、100μg；
5.2 预期研究结果
（1）测定干旱处理条件下水稻生理生化特性
（2）建立或完善一套符合本实验室的叶绿体 （及其亚组分）膜蛋白质组学的研究方法 （3）建立干旱处理的水稻类囊体膜蛋白质组 的双向电泳图谱，初步阐明干旱胁迫影响 水稻光合生理的机制
6、研究基础
6.1 工作基础
土壤干旱处理水稻样品培育技术 土壤含水量的测定技术 水稻蛋白质的提取和定量技术 蛋白质免疫印迹技术 双向电泳技术 银染和考染技术 图象分析技术 水稻蛋白质的原位酶解技术 质谱分析技术
研究意义
本实验选用基因组测序 完成的日本晴作为材料，将 干旱胁迫对水稻叶片的光合 特性的影响和对水稻类囊体 膜蛋白质组的影响相结合进 行研究，以期从微观的蛋白 质组水平上阐明宏观上干旱 影响水稻光合生理的机制。 为培育抗干旱的高产水稻新 品种提供理论依据和实验依 据。
2、研究内容及目标
2.1 研究内容
度，植物的光合机构就会遭到破坏，使光合能力出
现大幅的下降。
选种
日本晴
育秧
测光合速率， 荧光等生理 指标
移栽于 水培池 中
移栽
收集处理和 对照叶片
处理
干旱处理
2.1.2 干旱胁迫对水稻类囊体膜蛋白质组 的影响
类囊体膜有四种复合体（光合系统I－PSI， 光合系统II－PSII，ATP合成酶系，细胞色素b6/f 复合体），它们各自又都有着辅助蛋白。这四种 复合体至少含有70种蛋白质用以完成光合反应。 干旱会引起类囊体膜上光能的吸收、传递和ATP合 成的抑制。
固定液固定，脱色摇床振荡1h
水洗5min,重复3次
敏化液增敏 30min
水洗5min,重复3次
终止液停显10min
银染液摇床振荡 20min
显色液显色， 大约3min
3.5 图像分析
凝胶图像的扫描： 图像加工： 斑点检测和定量： 凝胶配比： 数据分析： 数据呈递和解释： 2-DE数据库的建立：
Image analysis
MS
Automated spot digestion
Automated MALDI spotting
Automated spot picking
3.4 双向电泳
样品制备
固相pH 梯度 胶条的水化
第一向 等电聚焦
第二向 SDS-PAGE 检测染色
硝酸银染色
电泳后的凝胶
染色后的凝胶
在粮食生产和国民经济中起着极其重要的作用。
影响水稻产量的因素
培育高产新品
适宜生长条件 加强管理
水稻
病虫害 恶劣环境 疏于管理
产 量 增 加
产 量 降 低
水分亏缺造成的植物生长减缓和作物减产的损 失超过了其他逆境因素减产的总和。
干旱胁迫对水稻生理生化的影响
当干旱等逆境来临时，植物可以主动感知环境刺激信号 并激发各种抗旱反应。干旱影响光合作用主要是通过气孔限 制和非气孔限制两个因素造成的。