植物抗盐分子机制研究及其在中学生物课程中的渗透论文设计
作物抗盐生理研究进展
作物抗盐性研究进展苏利荣摘要:植物耐盐性是多基因控制的复合遗传性状,植物的耐盐机理涉及到植物生理生化等多个方面的反应。
近年来,人们从不同方面对植物的耐盐性进行了研究,也取得了一定的成果。
本文就植物的耐盐机理、选育耐盐植物的方法和耐盐的生理指标等方面作一综述,以期为深入揭示植物抗盐机理,建立植物抗盐性评价生态指标体系以及筛选抗盐植物种质提供依据。
盐碱土又称盐渍,包括盐土、盐化土以及碱土、碱化土。
盐碱土是陆地上广泛分布的一种土壤类型,约占陆地总面积的25%。
我国从滨海到内陆,从低地到高原都分布着不同类型的盐碱土壤,总面积约3000多万hm2,其中已开垦的有600多万hm2,还有2000多万hm2盐荒地等待开垦利用[1]。
目前,全国约有600多万hm2的次生盐渍化土壤,约占10%耕地总面积。
我国人均资源无论是土地或是水都低于世界平均水平,在人口、粮食与耕地日益紧张的今天,特别是沙漠和干旱地区,合理开发与利用盐渍土资源成为重要课题。
因此,了解植物的耐盐机理,研究盐胁迫下植物的生理生化变化,对探讨盐胁迫作用机理及提高植物抗盐性具有重要的意义。
土壤盐渍化是影响农业生产和生态环境的严重问题,在盐胁迫下,植物生长缓慢,代谢受抑制,严重时出现萎蔫,甚至死亡。
因此,土壤盐渍化也已成为国际上和生物科学技术迫切需要解决的重大课题。
就我国而言,盐碱土主要分布在平原地区,地形平坦,土层深厚,一般都有较丰富的地下水源,对发展农业生产,尤其对于实现农业机械化、水利化极为有利,是一类潜力很大的土壤资源。
目前,人们主要通过两种方式来利用盐碱地:一是通过合理的排灌、淡水洗涤、施用化学改良药剂来改造土壤[2]。
实践证明,该方法成本高,效果并不理想;二是选育和培育耐盐植物品种以适应盐渍环境并最终达到改善土壤的目的,此方法更加具有应用前景。
1植物耐盐性1.1植物耐盐性的含义植物耐盐性是指植物在盐胁迫下维持生长、形成经济产量或完成生活史的能力,这种能力存在着明显的种间及种内差异。
耐盐植物耐盐分子机制及其调控研究
耐盐植物耐盐分子机制及其调控研究随着全球气候变化和人类活动的不断扰动,土地退化和盐碱化已成为制约农业生产和粮食安全的主要因素之一。
如何提高作物对盐碱胁迫的耐受能力,已经成为现代农业面临的一个重大挑战。
较早开始的研究是研究单个耐盐基因或蛋白质,此后随着高通量的基因组学技术的突破,人们逐渐认识到植物细胞内复杂的生理代谢网络是由相互作用的多个基因和蛋白质所构成的。
本篇文章将从耐盐植物的特性入手,分别就耐盐植物的生理和分子机制及其调控进行阐述。
一、耐盐植物的特点耐盐植物是由于适应了耐盐环境,其特点主要表现在以下几个方面。
1. 水盐平衡的控制耐盐植物能够维持较高的细胞水分势和盐分浓度之间适宜的平衡状态,通常是通过下列方式实现的:(1)渗透调节:耐盐植物利用高渗溶液内的蛋白质和其他溶质调节水分势,实现了对水分的有效含留;(2)降低盐离子吸收速度:耐盐植物根系上皮细胞通过下调Na+和Cl-的吸收量,降低了根系富集盐的速度;(3)盐离子隔离:耐盐植物细胞壁增厚或细胞膜中渗透性前体物质合成可以阻止Na+和Cl-等离子通过细胞壁和膜穿过细胞膜,防止对细胞的直接损伤。
2. 耐受氧化胁迫在盐碱环境下,植物生长所需的氧气供应可能会紧缺,同时植物细胞内产生的氧自由基也会增加。
耐盐植物通过增强几种抗氧化系统,有力地减轻了氧化胁迫的损害。
3. 产生体内有益物质耐盐植物能够在体内产生具有保护作用的物质,例如维生素和多巴胺等,这些物质能够减轻耐盐过程中出现的胁迫反应。
二、耐盐植物的生理机制1. 水分平衡机制水平衡是所有经受盐碱胁迫的植物所必需的。
耐盐植物能够通过渗透压调节、富集有机带水分子和减少蒸腾作用等机制来维持水分平衡。
耐盐植物的根系上皮细胞相对较短,这些细胞多为不透水状态,防止离子进入植物内部造成其毒性效应。
同时,在Na+和Cl-吸收的过程中,Na+/H+和Cl-/HCO3-共转运体的存在加强了对这两种离子的选择性吸收。
2. 碳水平衡机制碳代谢与盐碱胁迫密切相关。
植物耐盐性和耐旱性的调节机制研究
植物耐盐性和耐旱性的调节机制研究植物是自然界中非常重要的生物种群,生长环境的变化对于植物来说是一个长期而且不断变化的挑战。
其中,盐渍和干旱环境是影响植物生长发育和生产力的主要环境因素。
为了适应这些环境,植物需要不停地调整自身的生物学和代谢机能,从而适应这些环境变化。
本文将对植物耐盐性和耐旱性的调节机制进行探讨。
一、盐渍环境下植物的生理调节机制盐渍环境对于植物来说是一种常见的环境压力。
盐渍环境使得土壤中的盐分积累,从而影响植物的吸收和代谢机能。
许多植物类型的生理学研究表明,植物生长在盐渍条件下,会出现许多生理调节和解毒机制。
1. Osmotic Balance 调节渗透平衡在盐渍环境下,植物根部吸收到的盐分会导致细胞外液体中的盐分浓度升高,从而加剧细胞的渗透压。
为了维持渗透平衡,植物需要通过细胞中的溶质调节机制来平衡渗透压差异。
2. Ion Allocation and Transport 调节离子平衡和转运在盐渍环境里植物体内的Na+积累增加,K+基本减少,而K+是植物生长所需的必要离子,Na+则对植物生长有负面的影响。
植物必须通过改变根系吸收方式、调控离子盐内外转运比例等机制配合状态的方法来维持阳离子内的平衡。
3. Reactive Oxygen Species Detoxification 解毒活性氧在盐环境里,“氧化应激”是普遍存在的。
电解质紊乱是植物受到盐胁迫后出现的首要应激反应,紊乱的细胞电解质会使植物细胞内外电位差变大,导致离子流的倒转,植物细胞中Na+含量的增多,导致H+、Ca2+、Mg2+等转运功能紊乱,产生复杂并多样化的应激反应。
二、干旱环境下植物的调节机制干旱是全世界普遍存在的压力因素。
干旱环境对植物的生长和发育会造成显著的负面影响。
为了适应干旱环境,植物会运用各种方法来保持细胞膜渗透平衡和维持生命活动的正常进行。
1. Stomatal Regulation 调节气孔开闭气孔是植物的呼吸器官之一。
植物耐盐机制的分子生物学研究
植物耐盐机制的分子生物学研究植物对土壤盐分的适应和耐受是生物学研究的重点之一。
长期以来,科学家们已经发现了一些关于植物如何适应盐渍土壤的机制。
这些机制包括植物根系的生长方式、细胞壁和细胞膜的结构和组成、以及植物在高盐环境下的基因表达变化等。
而这些机制中最为关键的是植物的耐盐机制。
植物耐盐机制主要涉及到细胞膜、酶活性、离子调节、有机物质代谢等方面。
植物的细胞膜在耐盐机制中起着至关重要的作用。
由于植物叶片和根系中细胞膜中脂肪酸的含量增加,细胞壁和细胞膜的酯化程度显著提高,导致其在高盐环境中的稳定性得到保障。
此外,植物的细胞膜中不饱和脂肪酸含量的提高,也能够提高细胞膜的稳定性和防止细胞的溶解。
离子调节也是植物耐盐机制中的一个重要环节。
在高盐环境下,盐离子的浓度增加,如果没有相应的机制去控制它们的浓度,那么这些离子对植物细胞的生命周期将产生较大的不良影响。
有研究表明,在适应盐渍土壤环境的植物中,离子通道蛋白质和酶在多个层面上调节离子的进出,保证植物的生长发育。
植物的酶活性也对其耐盐机制产生重要的影响。
盐渍土壤中的高盐环境会导致植物蛋白质受到不良影响,造成酶活性的降低。
植物可以反应性地提高酶活性,以应对环境的变化。
此外,有研究表明,在植物适应盐渍土壤的过程中,酶活性的变化与植物的耐盐能力密切相关。
除了细胞膜的稳定性、离子调节和酶活性方面,有机物质的代谢也是植物耐盐机制的一个重要组成部分。
适应含盐土壤环境的植物可通过调节有机物质的代谢来提高其生存能力。
例如,植物可以调节甾醇的合成,以发挥其多种抗胁迫的生理作用。
此外,植物还可以调节细胞壁上的多糖和植酸等有机物质的合成,以提高植物细胞的抗盐能力。
在现代分子生物学的发展中,分子层面的研究已逐渐成为植物耐盐机制研究的重点之一。
分子层面的研究不仅可以更加深入地了解植物耐盐机制,而且还可以为植物的重要基因的筛选和利用提供有力的依据。
目前,植物耐盐机制的分子层面研究主要涵盖三个方面:与细胞膜有关的分子机制、与离子调节有关的分子机制以及与植物代谢有关的分子机制。
植物对盐胁迫的适应机制及其调节因子的研究
植物对盐胁迫的适应机制及其调节因子的研究随着全球气候变化和人类活动的加剧,面临着越来越多的环境问题,其中盐碱化问题是全球普遍存在的环境问题之一,对农业生产和生态环境造成极大威胁。
植物在盐胁迫环境中的适应机制及其调节因子成为了近年来科学研究的热点问题。
一、盐胁迫环境的危害和影响在干旱半干旱地区,由于水分蒸发量大,引起土壤盐分积累,形成盐渍化土壤。
盐渍化土壤含有过量的氯离子和钠离子等,对植物的生长发育构成威胁。
盐胁迫环境下,植物遇到一系列生理化学反应,影响植物的代谢过程、发育和生长,若盐碱化严重,会导致植物死亡,严重影响生态系统的稳定性。
二、植物对盐胁迫的适应机制植物在盐胁迫环境中,可以通过特定的适应机制来抵御盐胁迫的影响,保证其正常的生长和发育。
这些机制包括以下方面:(一)离子调节机制盐胁迫时,植物通过激活多种离子通道,调节Na+和Cl-的进出,同时积累K+等离子体,维持内部离子稳定性。
同时植物根系中根瘤菌和芽孢杆菌等微生物也能通过根尖附近的氢离子泵增加土壤的酸度,促进土壤中钾的释放,有利于植物的吸收和积累。
(二)光合作用调节机制植物在盐胁迫时,会调节其光合作用的速率和过程,促进相关酶的活化和产生,以保证其自养能力。
植物也会调节叶绿素的合成和代谢,以适应盐胁迫条件下的光合作用。
(三)膜稳态调节机制盐胁迫会导致植物膜的结构和功能发生改变,因此植物会通过改变膜的脂质成分和活性膜蛋白的合成和调节来增强其抗盐胁迫的能力。
三、植物对盐胁迫的调节因子植物在盐胁迫下的适应机制和调节是受到许多外部和内部因素的影响的。
近年来已经鉴定和确认了多种调节因子,包括植物激素、保护蛋白、热激素、AP2/ERF 类转录因子、miRNA等。
植物的激素是一类重要的物质,包括ABA、乙烯、赤霉素等,这些激素通过活化对应的信号转导途径,调节植物对盐胁迫的反应,影响植物的开花、生长和重要代谢过程的稳定性。
保护蛋白是一种广泛存在于植物体内的蛋白质,这些蛋白质能够调节植物的抗盐胁迫机制,通过清除自由基、保护细胞壁和调节植物的生长素进行抗战。
植物耐盐机制的研究
植物耐盐机制的研究盐渍化土地是全球普遍存在的环境问题之一,其面积约占全世界土地总面积的7.4%。
盐渍化土地的状况是土壤中含盐量过高,超出了多数植物所能承受的范围,导致植物难以正常生长,甚至死亡。
为了遏制盐渍化土地的进一步扩大,需要开发出耐盐植物,利用这些植物进行土壤修复工作,从而恢复土地的生产力。
因此,研究植物耐盐机制成为当前植物生态学领域的研究热点之一。
在盐渍化土地中,高浓度的盐离子主要对植物造成了渗透压和离子毒害的伤害,其中Na+与Cl-是最主要的盐离子。
植物能否忍受高盐环境主要取决于它们的耐盐能力。
在耐盐植物中,生理、生化以及分子水平上形成了一系列抗盐机制,这些机制包括:盐腺分泌、离子调节、细胞外膜的保护、抗氧化防御系统等。
盐腺是一种重要的抗盐机制,可以帮助植物将盐分离出体外,从而减轻体内盐分对植物的伤害。
盐腺一般存在于植物的叶片和表皮组织中,它是通过驱动离子跨膜输运而形成的,因此,研究盐腺的形成、发育以及运作对于理解植物耐盐机制十分关键。
另一个抗盐机制是细胞内离子调节。
当细胞受到高盐环境的刺激时,会通过活化离子转运蛋白来调节细胞内离子平衡,这些转运蛋白可以将过多的盐分排出细胞或者在不同胞器之间移动,从而避免离子毒性对植物的危害。
另外,细胞外膜的保护也是植物抗盐的重要机制之一。
细胞外膜不仅可以作为物理屏障防止水分和溶质的流失,还可以防止极端环境下的氧化损伤。
植物在遭受高盐环境的挑战时,会通过改变细胞质中的脂质组分来增强细胞外膜的保护作用,其机理包括增加膜蛋白的合成以及调节脂质双层中不饱和脂肪酸的含量等。
细胞内的抗氧化防御系统也是植物抵御高盐环境的关键机制之一。
由于高浓度的盐分会影响植物细胞的氧化还原平衡,降低细胞的抵抗力,从而加剧氧化损伤,因此,植物通过调节内源性抗氧化物质如超氧化物歧化酶、过氧化物酶、谷胱甘肽等的合成量来保护细胞免受氧化损伤。
总之,植物耐盐机制的研究对于开发具有高耐盐能力的植物种类、促进土壤修复和地球环境的可持续发展具有重要意义。
植物受盐胁迫的分子生物学机制研究
植物受盐胁迫的分子生物学机制研究植物生长和发育需要很多元素和物质,其中盐是非常重要的一种。
人们常常用盐来调味,而植物也需要盐来维持生命活动。
但是,随着人类工业化和城市化的发展,许多地区的土地和水源已经受到了严重的污染,盐的含量也逐渐升高。
这种盐的积累对植物的生长和发育产生了很大的压力,导致了许多不良的影响。
因此,研究植物受盐胁迫的分子生物学机制,对于改善植物的抗盐性和提高粮食产量具有非常重要的意义。
盐对植物的影响盐的主要成分是钠离子(Na+)和氯离子(Cl-),它们可以通过根系进入植物体内,会破坏植物细胞的内稳态,从而导致一系列生理和生化变化。
首先,盐胁迫会导致植物体内水分的丧失,使植物变得枯黄和萎缩。
同时,盐胁迫还会破坏植物的细胞膜,增加膜的渗透性,使细胞内的物质流失。
另外,盐胁迫还会影响植物的光合作用,抑制植物的生长和发育,降低植物的生产力。
因此,如何提高植物的抗盐性,是一个非常重要的问题。
分子生物学机制研究的方法为了研究植物受盐胁迫的分子生物学机制,研究人员需要利用现代分子生物学的方法,进行一系列研究。
其中包括基因克隆、全基因组测序、转录组分析、蛋白质组学等方法。
这些方法可以让研究人员获得众多的分子生物学信息,进而分析植物受盐胁迫的机制。
分子生物学机制研究的进展在过去几十年中,越来越多的研究已经揭示了植物受盐胁迫的分子生物学机制。
在这些研究中,研究人员发现盐胁迫会影响植物体内的一系列基因的表达。
例如,研究人员发现,促进生长因子(auxin)、细胞壁松弛剂(expansin)等基因的表达量受盐胁迫而下调。
而在抗盐性强的植物中,研究人员发现植物体内可以积累大量的脯氨酸等耐盐物质,在盐胁迫的条件下可以保持植物细胞内的稳态。
另外,研究人员还发现,在盐胁迫的条件下,一些转录因子和信号传导途径也发生了变化。
这些变化可以帮助植物适应盐胁迫的环境,从而提高植物的抗盐性。
未来展望尽管在过去的研究中,我们已经了解了许多植物受盐胁迫的分子生物学机制,但是,我们还需要继续深入研究,以解决一系列重要的科学问题。
植物耐盐性分子机理研究进展
植物耐盐性分子机理研究进展赵祥强(南通大学生命科学学院,江苏南通226007)摘要 综述了植物耐盐性分子机理方面的研究进展,同时对培育耐盐作物中存在的一些问题进行了分析。
关键词 耐盐性;渗透调节;离子平衡;信号转导;转基因作物中图分类号 S311 文献标识码 A 文章编号 0517-6611(2009)17-07844-06A dv an c e s in S tud ie s o n th e M o le cu la r M e c h a n ismo f P la n t ’s Sa lt T o le ra n c e ZHAO X ia n g -q ian g (S ch oo l o f L ife S c ien ces ,N an ton g U n iv e rsity ,N an ton g ,J ian g su 226007)A b s tra c t T h e adv an ce s instu die s onth e m o lecu la r m e ch an ismo f p lan t ’s sa lt to leran ce w ere rev iew ed.A t th e sam e ti m e ,som e e x is tin g prob lem s inth e cu ltiva tion o f sa lt-re sis tan t crops w e re an a ly zed.K e y w o rd s S a lt to le ran ce ;O sm o tic ad ju stm en t ;Ion h om eo sta sis ;S ign a l tran sdu c tion ;T ran sgen ic crop基金项目 江苏省高校自然科学基金项目(07K JD 180168);南通大学博士科研启动基金项目;江苏省植物功能基因组学重点实验室开放课题。
毕业论文--植物耐盐机制的研究进展
淮北师范大学2013届学士学位论文毕业论文(设计)的题目植物耐盐机制的研究进展学院、专业生命科学学院生物科学研究方向逆境植物生理学学生姓名黄晓丹学号20091501047指导教师姓名张强指导教师职称副教授2013年 3 月 29 日目录引言 (3)1植物耐盐性的研究 (3)1.1渗透调节物质的积累....................................................................................................................1.2离子区域化 (1)1.3维护膜系统的完整性 (2)1.4大分子蛋白的积累 (2)2 如何提高植物的耐盐性 (2)2.1 对现有植物进行耐盐性筛选 (3)2.2植物在组织器官水平上的耐盐机制 (3)2.3利用现代生物技术育种 (3)3 结语 (6)参考文献 (6)致谢 (8)植物根系耐盐机制的研究进展黄晓丹(淮北师范大学生命科学学院)(指导教师:张强)摘要:盐是影响植物生长发育和产量的最重要的环境因素之一。
长期处于盐性环境中植物的生理特性会发生一定的变化。
从生理学、生物化学、盐胁迫分子生物学机制的角度对植物对盐胁迫的反应研究进行了回顾,并提供了一些现有知识技术水平上可以提高植物盐耐性的办法。
对植物盐胁迫研究现状及进展情况进行了综述, 目的在于为开展植物抗盐机理研究、选育培育耐盐植物新品种提供依据。
关键词:盐胁迫;耐盐机制;离子吸收;抗氧化酶Progress of Studies on Salt Tolerance Mechanisms inPlant RootHUANG Xiao-dan(School of Life Science , Huaibei Normal University)Tutored by ZHANG QiangAbstract:Salinity is the major environmental factor limit ing plant growth and productivity. The responses of plant to salinity stress are reviewed with emphasis on physiological,biochemical,and molecular mechanisms of salt tolerance. Methods within current literature for enhancing salt tolerance of plants are provided. The current researches on salt stress in plants were summarized. This may help to study the salt tolerant mechanism and breeding new salt-toler ant plants.Keywords:salt stress; salt-tolerant mechanism ;ion absorption; antioxidant enzyme引言土壤的盐碱化问题一直威胁着人类赖以生存的有限土壤资源,是日益严重的环境和生态问题之一。
植物抗旱耐盐机理与综合利用研究
植物抗旱耐盐机理与综合利用研究植物在极端环境下的生存能力远超我们的想象,适应各种逆境的机理是丰富多样的。
植物在面临旱灾和盐碱化等逆境时,通过自身的生理、生化以及遗传机制来维持生命活动。
这些机理也为植物资源的综合利用提供了重要依据,从而完成对环境保护和可持续发展战略的双重贡献。
植物的抗旱耐盐机理很大程度上是由其根系的特殊构造和功能所决定的。
根系可分为原生根和侧生根。
其中,原生根负责植物的固定和水分吸收,而侧生根则产生在原生根偏光暗、水分亏缺或土壤中盐分高的地方,并对植物的水分利用和盐分吸收具有重要影响。
植物的水分利用机制非常复杂,其主要依赖于调节蒸腾和保持根系的水分吸收。
植物在面临干旱时,会通过调节气孔的打开和关闭来减少水分损失,同时也会调节根系的水分吸收,使得水分的利用效率最大化。
低水分条件下的植物还可能表达一系列生理和生化机制以适应环境的影响,例如:增强细胞壁的耐干性,激活抗氧化系统以防止氧化损伤等。
与水分相似,盐分的吸收和利用对植物的生存和生长也至关重要。
然而,过度积累的盐分会破坏细胞膜的完整性,引发全身组织和器官的损伤。
为了应对这一威胁,植物通过一系列生理和生化机制来促进盐分的吸收、运输和转移,同时也能够适应高盐的环境。
例如:在植物的顶芽和叶片上,形成盐腺器以排出多余的盐分,钠离子也会经过不同通道分别由细胞壁和液泡存储和排放。
近年来,植物抗旱耐盐机理的研究取得了显著进展,这涉及到多个学科的综合应用和默契协作。
这些研究成果不仅在基础理论方面有了许多新的突破,而且也对实际应用带来了极大的推动作用。
例如,针对水分、氮素、酸碱度等环境问题,基于植物的应对机理,开展了针对不同种类植物的种植技术和管理措施研究,取得了减轻土地退化,提高农业生产力等一系列重要成果。
综合利用植物资源也是当今重要研究领域之一。
除了水分和盐分方面,现代生物技术和制药技术的发展也使得植物被应用于食品、饮料、医药、生物能源等领域。
植物抗旱和耐盐分子机制的研究
植物抗旱和耐盐分子机制的研究水是植物生长和发育中的必需物质,但是在干旱或者低水分环境中,植物的生长和发育会受到很大的影响甚至死亡。
而盐分也是制约植物生长和发育的重要因素,高盐浓度环境会影响细胞渗透调节和离子平衡,导致植物生长发育受到影响。
为了适应这种环境,植物具备了一系列的适应性机制,如抗旱和耐盐性。
植物抗旱适应性机制植物抗旱适应性机制主要包括以下几个方面:渗透调节植物细胞内部的水分会随外界环境的变化而发生调节,维持细胞内部的渗透压和水分浓度,从而保证细胞的正常生理和代谢活动。
在干旱环境中,植物会通过调节细胞内的蛋白质、酶和其他生物分子的浓度,使得渗透压增加,从而提高细胞的抗压能力。
保护细胞膜的完整性植物细胞的膜结构是保证细胞内部正常代谢活动进行的重要结构,包括细胞膜和细胞壁。
在干旱环境中,植物能够通过调节膜脂组分的含量和结构,增强细胞膜的稳定性,从而保护细胞膜的完整性。
此外,植物还能进行膜蛋白的表达调节,增加膜蛋白的含量,从而增加细胞膜对干旱的抵抗力。
调节气孔气孔是植物叶片中的结构,是植物进行呼吸作用和蒸腾作用的必要结构。
在干旱环境中,植物为了减少水分的蒸发损失,会通过调节气孔的开闭程度,减少水分的散失量。
这些调节过程都是通过一系列的信号通路和调控因子调节完成的。
抗氧化机制在环境中存在一些有害物质,如电离辐射、氧自由基等,这些物质会对细胞结构和代谢产生影响。
而植物通过一系列的抗氧化机制,对这些有害物质进行清除和分解,保证了细胞的正常生理和代谢活动。
植物耐盐适应性机制植物在高盐浓度的环境中,需要解决离子平衡和渗透调节问题,这需要植物具备以下几个适应性机制:维持离子平衡植物在高盐浓度的环境中,需要维持细胞内外离子平衡,通常通过调节离子渗透调节蛋白(SOS1)、离子转运蛋白(SOS2/SOS3)等一系列水通道蛋白来完成。
这些蛋白调节离子通道的开启和关闭程度,使植物达到维持离子平衡的目的。
调节渗透调节植物在高盐浓度环境中,还需要进行渗透调节,这需要植物维持细胞内稳定的水分状态。
植物响应盐胁迫的机制研究
植物响应盐胁迫的机制研究盐胁迫是指植物在土壤中遭受过多的盐分,导致其生长发育受到损害。
在大量土壤盐化和干旱的情况下,盐胁迫已经成为影响植物生长和农业生产的主要因素之一。
在这种情况下,探索植物盐胁迫反应的机制已经成为研究的热点。
在植物发生盐胁迫的过程中,植物细胞膜的通透性会发生变化,盐离子会进入植物体内,并且在细胞内部聚集,导致细胞内部pH值的降低和代谢的异常。
为了适应这种环境,植物会在分子层面上调节生理代谢的变化。
第一种机制是调节植物的鉴别盐离子的能力。
植物存在低亲和力的离子通道,例如过氧化氢磷酸酯酶(HPP),它可以控制离子通道通量,从而控制盐离子的进出。
同时,植物通过转录因子ABA进行调节,以及抗盐基因的表达来抵御盐胁迫的影响。
第二种机制是调节植物的渗透压调节能力。
当有盐进入植物体内时,植物会调节内部的渗透压,增加细胞液的浓度,抵抗盐的渗透压。
这种机制是通过调节糖类、酪氨酸等溶质产物的含量,改变细胞壁、细胞质和胞间液的渗透压而实现的。
此外,调节细胞膜的强度和细胞壁的降解也是非常重要的。
第三种机制是维持植物的代谢活性。
当盐胁迫发生时,植物要保持良好的代谢活性,以维持其生长和繁殖。
这个机制是通过调节叶绿素、叶酸和氨基酸等相关代谢通路进行的。
其中,生长素信号途径也是对抗盐胁迫的有力武器。
总之,植物对抗盐胁迫有多种反应机制,可以通过调节细胞膜、细胞壁和生理代谢等途径来达到适应环境的目的。
另外,即使这些机制在分子层面上的性质不同,但它们在逆境时的表现效果显著。
因此,这些机制不仅可以用于植物的抗逆性研究,也可以用于植物等其他相关领域的研究。
基于蛋白质组学的植物耐盐机制和分子标记研究
基于蛋白质组学的植物耐盐机制和分子标记研究植物是我们生活中不可或缺的一部分。
而随着人类活动的不断增加,环境的污染和全球气候变化问题日益严峻,这也在很大程度上影响了植物的生长和发展。
其中,盐渍化是一个普遍存在的现象,特别是在世界上许多干旱的地区。
为了使植物适应这种环境,科学家们从不同的角度去研究植物的适应性。
其中,基于蛋白质组学的研究是当前研究植物耐盐机制和分子标记的重要手段之一。
一、植物耐盐机制研究植物的耐盐性主要是通过减轻和适应两种方式来完成的。
减轻盐胁迫是指通过减少盐分进入植物体内以及提高盐分排出量的策略。
适应盐胁迫则是指增强植物对盐分的耐受性,使植物在含盐环境中仍能正常生长发育。
具体来说,植物的耐盐性主要表现在以下几个方面:(1)盐胁迫信号传导(Na+、K+/Na+交换、Ca2+等):盐胁迫会影响植物细胞膜的离子通道活性,导致细胞膜的通透性发生变化。
其中,Na+、K+/Na+交换和Ca2+等重要离子在植物的耐盐过程中起到了重要的作用。
因此,它们的信号传导机制以及相关的激素调控机制在植物耐盐性的研究中是非常重要的。
(2)离子平衡:由于盐分会影响植物体内K+、Na+、Cl-等离子的浓度平衡,而这种失衡会影响植物的生长和发育。
因此,在植物耐盐性的研究中,研究植物细胞膜上的离子通道的调控机制和离子平衡机制非常重要。
(3)保护酶和蛋白质的积累:受盐分胁迫影响,植物体内会增加一些保护酶(如超氧化物歧化酶和过氧化物酶)和特定的蛋白质(如HSPs)的积累,防止盐分对植物生长和发育的影响。
(4)激素参与:除细胞内离子之外,激素在植物较强的耐盐机制中也发挥了重要作用。
其中,ABA作为最重要的激素之一,在植物耐盐性研究中扮演着重要的角色。
二、基于蛋白质组学的研究随着蛋白质组学技术的快速发展,科学家们利用蛋白质组学技术研究植物对盐胁迫的适应性和耐受性机制,已经成为当前植物生物技术和分子生物学研究的热点之一。
(1)蛋白质组成分析:通过蛋白质组成分析可以了解植物胁迫后产生的蛋白质变化。
植物耐盐性和耐干旱性的分子机制
植物耐盐性和耐干旱性的分子机制随着全球气候变化的不断加剧,干旱和土地盐碱化日益成为威胁农业生产和粮食安全的严重问题。
如何提高植物的耐盐性和耐干旱性成为了当前研究的热点。
植物的耐盐性和耐干旱性是由多个遗传因素和分子机制共同调节的,本文将对植物耐盐性和耐干旱性的分子机制进行探究。
一、植物耐盐性的分子机制1.离子调节盐胁迫下,植物内部离子失衡,主要表现为离子外排减少,导致细胞内盐度升高,影响细胞代谢和生长发育。
植物通过调节离子的吸收、转运和排泄来维持细胞内离子平衡,进而增强耐盐性。
其中,K+/Na+的选择性吸收和转运是植物维持细胞内稳态的重要机制,许多关键基因参与了这一过程。
比如,SOS1、SOS2和SOS3是一个完整的离子调节系统,能够负责维持细胞内离子浓度平衡。
2.渗透调节盐胁迫下,植物细胞内部水势降低,导致渗透压升高,细胞体积收缩,影响生长和代谢。
在这种情况下,植物需要响应性地调整细胞渗透调节,适应盐胁迫环境。
植物渗透调节主要通过调节可溶性蛋白和多糖的含量来实现。
这一过程中,质膜和细胞壁的抗张强度也是非常关键的。
近年来的研究发现,几种基因家族参与了渗透调节,如AQP、DREB和bZIP家族。
3.生理反应盐胁迫下,植物产生一系列生理反应,以适应环境变化。
比如,根系生长促进、花色素、脯氨酸、可溶性糖等物质的合成和积累。
这些反应可能与CBL-CIPK、ABF基因家族的表达有关。
二、植物耐干旱性的分子机制1.膜保护干旱胁迫下,植物细胞内部水分减少,渗透压增加,导致细胞膜和细胞壁水分丧失。
在这个过程中,植物需要保护细胞膜和细胞壁的完整性,以维持细胞生命活动。
膜保护的主要机制是调节细胞内质膜的构成和稳定性。
许多关键基因参与了这一过程,如LEA、HSP和ERD等。
2.渗透调节干旱胁迫下,植物内部水分流失,渗透压增高,导致细胞体积减小。
植物通过渗透调节维持细胞内稳态,以适应干旱环境。
与耐盐性相似,植物渗透调节主要通过调节可溶性蛋白和多糖的含量来实现。
关于如何提高植物耐盐性措施的探讨
关于如何提高植物耐盐性措施的探讨摘要:本文阐述了盐胁迫下植物的生理生化反应机理和植物耐盐的生物学机理,以及提高植物耐盐性的途径。
关键词:盐害耐盐性盐适应性综合治理盐渍土、提高植物的耐盐性、开发利用盐水资源已成为未来农业发展及环境治理所亟待解决的重要课题。
因此,了解盐害对植物的伤害,研究植物的盐适应生理是很有必要的。
1盐害对植物的伤害土壤中盐分过多对植物生长发育产生的危害称为盐害。
植物对盐分过多的适应性称为抗盐性。
植物发生盐害的机理是:生理干旱、离子比例失调、抑制植物细胞呼吸、光合作用降低、蛋白质合成受阻、有毒物质积累。
2 植物的盐适应及抗盐机理土壤中盐分过多对植物生长发育产生的危害称为盐害。
植物对盐分过多的适应性称为抗盐性。
植物的抗盐机制分为避盐和耐盐。
2.1 植物的避盐机理有些植物通过某种途径或方式避免体内的盐分含量升高,以避免伤害,这种抗盐方式称为避盐。
避盐又分为三种,拒盐、泌盐和稀盐。
①拒盐:一些植物的根对某些盐离子的透性很小,在一定浓度的盐分范围内,根本不吸收或很少吸收盐分,从而“拒绝”一部分离子进入细胞。
另外,植物根部能向土壤分泌根系分泌物,主要成分为有机酸和氨基酸类,它们能与土壤溶液中的某些离子起鳌合或络合作用,所以在一定范围内能减少对这些离子的吸收。
植物的拒盐是一个被动的过程。
②泌盐:指植物将吸收的盐分主动排泄到茎叶的表面,而后被雨水冲刷脱落,防止过多盐分在体内的积累。
泌盐也称为排盐。
盐生植物排盐主要通过盐腺(salt gland),如玉米和高粱等作物都有排盐作用。
有的植物可通过吐水将盐分排出体外。
③稀盐:指植物通过加快吸收水分或加快生长速率来稀释细胞内盐分的浓度。
如肉质化的植物靠细胞内大量贮水来冲淡盐的浓度。
植物吸收盐离子的同时,通过叶片或者茎部不断的肉质化,形成发达薄壁的组织,贮存大量的水分,使得进入植物体内的盐分被稀释,盐离子始终保持在较低浓度水平。
2.2 植物的耐盐机理植物通过生理过程或代谢反应的改变来适应细胞内的高盐环境称为耐盐,这对盐生植物与非盐生植物的抗盐能力都有特别重要的意义。
植物耐盐机制及其分子调控研究
植物耐盐机制及其分子调控研究盐渍化是当前困扰着全球农业发展的一个重要问题,它严重影响着土壤质量和作物生长。
在耐盐性较差的范围内,盐分对植物的影响主要表现在促进生长和增加产量,但过高的盐度则会抑制植物生长,甚至导致植物枯死。
不同的植物对盐分的耐受力有很大的差异,其中一些植物如大黄和盐藻等甚至可以在高盐地区生长繁殖。
这启示着我们从耐盐生物中寻找植物耐盐机制的方法。
植物耐盐机理主要有排盐、调节渗透压和稳定膜脂等几个方面。
排盐是植物能够忍受高盐环境的关键机制之一,包括被动排盐和主动排盐两种。
被动排盐主要是通过盐腺或盐瘤等排泄细胞器,将盐分从植物器官中排出。
而主动排盐由离子转运蛋白质参与,在细胞中形成离子浓度梯度,使盐离子从细胞内向细胞外输送。
调节渗透压则是植物在盐胁迫环境中维持水分平衡的重要机制。
盐分的存在会降低醛缩酶的活性,而醛缩酶是维持细胞的稳态需要的重要蛋白。
在高盐环境中,细胞会通过调节溶质浓度来保持渗透平衡,这可以通过增加可溶性糖和脯氨酸等非离子渗透调节物来实现。
稳定膜脂也是植物维持在盐胁迫环境中生长和生存的重要机制之一。
随着盐浓度的升高,细胞膜上的脂质会形成氧化物,导致细胞膜的渗透性增加,甚至导致细胞膜破裂。
为此,植物会通过调节膜脂酸化程度、磷酸化和糖基化等修饰来保持细胞膜的稳定性。
植物在面对盐分压力时会触发一系列的信号转导来调节耐盐的反应。
其中高渗透性蛋白和离子转运蛋白是耐盐性的限制因素。
高渗透性蛋白质主要是与调节细胞渗透的相关信号途径有关。
其中比较典型的如SOS1和SOS3/SOS2等分子机制,在盐胁迫下能够提高植物体内的钠离子、钾离子和质子的浓度。
离子转运蛋白质则能调节细胞内离子浓度,保持离子平衡。
CBL-CIPK和NHX等离子膜转运蛋白质能够将盐分从细胞内有针对性地转运到胞外。
其中CBL-CIPK的调节以Ca2+作为触发器。
研究表明,植物中高度表达CBL-CIPK转运蛋白的植物, 在盐度较高的环境下具有更强的耐受性。
植物耐盐性和耐干旱性的分子遗传学基础研究
植物耐盐性和耐干旱性的分子遗传学基础研究随着全球气候变化的加剧,耐盐和耐干旱性已成为植物生长的关键性因素。
植物保持正常的生长和发展需要从环境中获取水分和营养物质。
然而,盐渍化和干旱都可以影响到这些获取过程,进而降低植物的生长性能和产量。
因此,为了提高抗逆性、减轻常规状况下的压力,减少因干旱和盐渍化而引起的生产力和经济损失,植物的耐盐性和耐旱性研究具有重要的理论意义和现实意义。
植物的逆境响应机制植物对逆境的响应机制非常复杂,涉及到大量的基因、蛋白质和信号通路。
其中比较重要的有三种逆境响应机制。
第一种是保护机制,植物通过一些生理和生化途径保护细胞膜、细胞壁、核酸和蛋白质等生物分子不受损伤,从而减轻逆境对植物的影响。
第二种是调节机制,植物通过转录因子等调节基因表达,进而控制对逆境的响应和适应。
第三种是修复机制,植物通过启动DNA修复、蛋白降解和氧化应激反应等机制来恢复受到损害的细胞和组织结构的功能。
植物耐盐性的分子机理研究盐渍化对植物的影响主要有三方面:一是盐分干扰植物对水分和营养物质的吸收和转运;二是高浓度的离子可以对细胞膜、蛋白质和DNA等生物分子产生脱水或氧化损害;三是盐分会降低细胞膜的通透性,影响细胞的正常代谢。
因此,探究植物的耐盐性机理具有重要意义。
盐调节基因是植物在逆境条件下启动响应机制的重要基因。
这些基因的产品可以帮助植物在胁迫条件下完成正常的代谢和生长。
目前已经发现了众多盐调节基因家族,例如SOS家族、HKT家族、NHX家族等。
其中最为典型的就是SOS家族,它参与各种离子的转运、配体结合和信号转导等生物过程。
此外,一些转录因子和RNA结合蛋白也被证明在植物的耐盐性中发挥着重要作用。
植物耐干旱性的分子机理研究干旱对植物影响最大的问题就是水分供应减少。
植物减轻干旱压力的方法有很多,比较常见的包括:调节根系结构和生长速率,优化保护机制,提高气孔调节能力等。
同时,也有很多与干旱相关的逆境响应基因家族,例如RD26、MYB等转录因子、C3H家族、ABA受体等。
植物抗盐基因工程的原理和应用
植物抗盐基因工程的原理和应用1. 引言盐害是影响植物生长和农作物产量的主要限制因素之一。
由于气候变化和不合理的农业实践,土壤中的盐分浓度不断增加,导致许多植物无法在这些盐渍土壤中生存和繁衍。
为了克服这一问题,植物抗盐基因工程成为一个备受关注的研究领域。
本文将介绍植物抗盐基因工程的原理和应用。
2. 原理2.1 植物对盐胁迫的反应机制当植物暴露在高盐环境中时,盐受体检测到土壤中高盐浓度的变化,进而引发一系列反应。
这些反应包括离子平衡调节、渗透调节、抗氧化调节和基因表达调节等。
2.2 盐耐受相关基因的鉴定科学家们通过研究盐耐受植物与敏感对照之间的基因差异,成功鉴定出许多与盐耐受相关的基因。
这些基因包括乙素合成相关基因、离子通道基因、逆境响应蛋白基因等。
2.3 抗盐基因的克隆和转化通过克隆和转化技术,科学家可以将已鉴定的抗盐基因导入目标植物中。
常见的转化方法包括农杆菌介导转化和基因枪法。
2.4 抗盐基因的表达和调控一旦抗盐基因被导入目标植物中,其表达和调控将起着至关重要的作用。
通过确定适当的启动子和调控元件,科学家可以确保抗盐基因在盐胁迫时得到适当的表达。
3. 应用3.1 提高盐耐受性的植物育种通过基因工程技术,科学家可以导入抗盐基因到经济作物中,从而提高其盐耐受性。
这项技术对于改善盐渍土壤上的农作物生产具有重要意义。
3.2 改良盐碱地的植被恢复盐碱地是一种常见的土地类型,对于生态系统的恢复和土地治理具有重要意义。
植物抗盐基因工程技术可以用来改良盐碱土壤上的植被,加速土壤恢复和生态环境改善。
3.3 植物生理研究和基因功能分析植物抗盐基因工程技术也为植物生理研究和基因功能分析提供了一个有力工具。
通过转化目标植物,研究人员可以进一步了解抗盐基因在植物生理过程中的作用机制。
4. 展望植物抗盐基因工程技术的研究还处于发展阶段,仍存在许多挑战和局限性。
未来的研究方向包括发现更多与盐耐受相关的基因、改善转基因植物的稳定性和安全性等。
植物抗盐分子机制研究及其在中学生物课程中的渗透论文设计
目录摘要 (2)关键词:植物;抗盐;盐胁迫;分子;中学生物课程 (2)ABSTRACT (3)引言 (4)一、问题的提出 (4)二、植物抗盐机制研究进展 (6)(一)植物抗盐分子机制: (6)1. 形态及生理策略 (6)2. 渗透胁迫 (7)3. 对盐胁迫信号的感知和转导 (8)4. 钠离子转运相关通道 (8)5. SnRK1、SpPKE1可能是植物耐盐候选基因 (9)(二)植物抗盐机制研究展望 (10)三、植物抗盐分子机制与中学生物内容的联系(以人教版教材为主) (11)(一)分子与细胞模块 (11)1. 与生物细胞的物质输入与输出的联系 (11)2. 与生物光合作用的联系 (13)(二)遗传与变异模块——与中学生物作物育种的联系 (14)(三)与中学生物植物激素的联系 (14)(四)与中学生物选修部分的联系 (15)四、植物抗盐分子机制与中学生物内容联系的意义 (15)结语 (16)参考文献: (16)致谢 (18)摘要世界上超过八亿公顷的土地受到盐渍化的影响,灌溉土地也受到威胁,为了获得眼前利益,对土地盲目开垦使得土壤肥力下降,引发次生盐渍化退化问题。
盐胁迫对植物造成伤害,影响植物生长发育和作物产量,在人口越来越多的今天,有必要深入研究植物抗盐机制,来改良作物品种。
本论文从形态、细胞、分子层面综述植物抗盐研究进展。
中学生物教学也应当与时俱进,在中学生物教学中,分子与细胞、遗传与变异、基因工程模块(选修三)的内容与大学中植物抗盐分子机制有交叉。
本文将从学生基础、教材内容、以及可渗透进中学的教学过程几方面进行讨论。
关键词:植物;抗盐;盐胁迫;分子;中学生物课程ABSTRACTMore than 800 million hectares of land in the world are affected by salinization, and irrigated land is also threatened. In order to obtain immediate benefits, blind land reclamation reduces soil fertility and causes secondary salinization degradation. Salt stress causes damage to plants, affects plant growth and development and crop yields. Today, it is necessary to further study the salt resistance mechanism of plants to improve crop varieties with an increasing population. Middle school biology teaching should also keep pace with the times, and the plant's salt resistance mechanism should penetrate into the middle school biology curriculum. The molecular mechanism of plant salt resistance and the penetration of biological teaching content can be carried out from the three genetic engineering modules of molecular and cell, genetics and mutation, experiment, and electives discuss.KEY WORDS: Plants; Salt resistance; Salt stress; Molecules; Middle school biology courses引言盐碱地在全球有着广泛的分布,在世界范围内,到处都有大量含盐、干燥板结、荒芜的盐碱地,土壤里所含的盐分影响到了作物的正常生长。
植物抗盐机理的研究
第21卷 第1期 农 业 与 技 术 Vol. 21 No. 1 - 26 - 2001年 2月 Agriculture 翟兴礼 王东平 摘 要本文阐述了盐 胁迫下植物的生理变化并对今 后植物抗盐生理的研究提出建议植物抗盐性S311 文献标识码为了生长发育和繁衍后代识别最终适应环境而土壤中盐对植物的作用则称为盐胁迫植物体必然做出一些相应的生理反应盐胁迫下植物的主要生理反应可归纳为以下几方面都会发生水胁迫植物细胞一旦脱水导致质膜半透性的改变由于Na+ 竞争性地取代了质膜上的Ca2+ 稳定性下降质膜透性越大 1.2 对植物光合作用叶绿素含量是反映植物光合作用强度的生理指标由于水分的亏缺能量不足细胞膜系统被破坏造成植物光合强度降低植物因不能从光合作用中获取足够的物质和能量甚至因饥饿致死刘家栋 男讲师476000 第1期刘家栋等盐胁迫打乱了植物正常的呼吸代谢需要合成一些新的胁迫蛋白以及其它有机渗透物需要损伤修复因而盐胁迫下植物呼吸强度先增强但这种改变并不是代谢过程中的抑制 1.3 对植物物质代谢的影响及渗透调节物的积累 在盐胁迫下,植物体由于大量失水而产生渗透胁迫,所以植物细胞的渗透调节作用是植物适应环境胁迫作用使植物的物质代谢发生了改变一些大分子物质蛋白质糖可以稳定胶体性质使植物细胞免受伤害或使伤害减轻脯氨酸具有举足轻重的地位就有人认为脯氨酸的积累与植物抗逆性有关而且由于其亲水性可以防止胁迫时组织细胞的脱水脯氨酸与蛋白质相互作用减少了可溶性蛋白质的沉淀脯氨酸的存在可以消除蛋白质分解初期产生的氨 在植物体内第一植物体脱水萎蔫后第二在脯氨酸氧化过程受抑的同时第三由于来自光合作用和呼吸作用的自由能减少从而使游离氨基酸的含量增加掌握其合成中关键酶 除脯氨酸外在逆境环境下甜菜碱多数积累于盐生植物原生质中与液泡中盐分保持平衡而多胺类化合物的存在提高了逆境中植物体内超氧歧人酶和过氧化氢酶的活力维持了胁迫下活性氧代谢的平衡减少了叶片的无机离子外渗植物体内物质代谢的改变以及一些特殊物质的合成在适应环境的过程中以利于继续生存渗透作用和离子毒害作用是最主要的植物面临的首先是渗透胁迫作用- 28 - 农业与技术 2001年膜发生的是植物细胞与环境间的屏障植物细胞则失水在盐碱地区但由于含盐量也很高导致生理干旱盐胁迫下也就是说植物细胞要建立更高的内部溶液浓度以降低自身的水势这就迫使植物从环境中吸取无机离子或自身合成小分子有机物不但可以从环境中大量吸收盐分并转移到液泡中而且可以在细胞质内合成小分子有机物降低了细胞质的渗透势蛋白质原生质对无机离子尤其是有害离子的容纳力极低但对维持原生质活性具有重要意义就必须更大程度地合成有机渗透物 2.2 盐离子的伤害作用 渗透胁迫降低了水分的利用而特殊离子的影响对抑制植物生长具有同等作用一方面是离子的毒害作用使原生质凝集同时而水解则加强这些氨基酸又会转化为丁二胺达到一定浓度时另一方面是特殊离子的存在对植物营养状况产生影响这些离子相对浓度偏高比如抑制了K+植物因某些矿质营养供应不足而使生长受抑植物适应环境而产生一定的抗盐性在盐胁迫下植物为了适应环境而形成的维持生长 外施激素类物质可以减少Na+降低Na+/K+比值死亡率降低另外Ca2+不仅在抗盐胁迫中有提高抗逆性作用抗旱等抗胁迫中也占有重要的地位另一方面特别是CaM的发现 在盐胁迫条件下胁迫初期同时激活胞内肌醇磷脂系统来调动细胞内钙库释放Ca2+钙结合蛋白一方面激活了与活性氧代谢及渗透调节作用相关的酶系第1期刘家栋等可见引发了细胞内一系列的生理生化反应若长时间处于盐胁迫下使膜透性增强使胞内 Ca2+不能维持正常水平另外使植物又表现出缺 Ca2+ 的症状对受盐胁迫的植物外施Ca2+可以弥补Ca2+的不足这样可以通过增加膜结合 Ca2+量来提高逆境下膜的稳定性改变某些蛋白质翻译转录过程提高植物抗逆性其目的在于应用于实践中获得可遗传的抗盐种性是最理想的途径在目前抗性品种竞争中在先前的抗盐育种工作中但是而且其抗逆性不一定会在后代中保存虽然有人致力于用组织培养和细胞融合等新技术从诱变体中分离出耐盐植物由于植物抗盐性的决定部位关键代谢过程尚不清楚使利用基因工程途径进行抗性育种受到限制只有彻底弄清盐胁迫机理及植物抗盐机制提高植物的抗盐性 参 考 文 献 [1] 石德成.东北碱化草地主要盐分Na2CO3对羊草危害因素分析.草业学报,1993, :1-5. [2] 刘祖祺,张石城主编.植物抗性生理学.中国农业出版社,北京:1994.220-290. [3] Tanji kk.(ed).Agricultrual salinity assessment and mangement.Socity of civil Engineers,New Yorks,1990.114-129. [4] 龚明.钙信使系统对植物逆境伤害及抗逆性调控.全国植物环境生理学会议论汇编,1994.9-11. [5] 赵可夫.当前植物抗盐生理研究中存在的问题以及今后研究方向.全国植物生理学会议论文汇编。
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目录
摘要 (2)
关键词:植物;抗盐;盐胁迫;分子;中学生物课程 (2)
ABSTRACT (3)
引言 (4)
一、问题的提出 (4)
二、植物抗盐机制研究进展 (6)
(一)植物抗盐分子机制: (6)
1. 形态及生理策略 (6)
2. 渗透胁迫 (7)
3. 对盐胁迫信号的感知和转导 (8)
4. 钠离子转运相关通道 (8)
5. SnRK1、SpPKE1可能是植物耐盐候选基因 (9)
(二)植物抗盐机制研究展望 (10)
三、植物抗盐分子机制与中学生物内容的联系(以人教版教材为主) (11)
(一)分子与细胞模块 (11)
1. 与生物细胞的物质输入与输出的联系 (11)
2. 与生物光合作用的联系 (13)
(二)遗传与变异模块——与中学生物作物育种的联系 (14)
(三)与中学生物植物激素的联系 (14)
(四)与中学生物选修部分的联系 (15)
四、植物抗盐分子机制与中学生物内容联系的意义 (15)
结语 (16)
参考文献: (16)
致谢 (18)
摘要
世界上超过八亿公顷的土地受到盐渍化的影响,灌溉土地也受到威胁,为了获得眼前利益,对土地盲目开垦使得土壤肥力下降,引发次生盐渍化退化问题。
盐胁迫对植物造成伤害,影响植物生长发育和作物产量,在人口越来越多的今天,有必要深入研究植物抗盐机制,来改良作物品种。
本论文从形态、细胞、分子层面综述植物抗盐研究进展。
中学生物教学也应当与时俱进,在中学生物教学中,分子与细胞、遗传与变异、基因工程模块(选修三)的内容与大学中植物抗盐分子机制有交叉。
本文将从学生基础、教材内容、以及可渗透进中学的教学过程几方面进行讨论。
关键词:植物;抗盐;盐胁迫;分子;中学生物课程
ABSTRACT
More than 800 million hectares of land in the world are affected by salinization, and irrigated land is also threatened. In order to obtain immediate benefits, blind land reclamation reduces soil fertility and causes secondary salinization degradation. Salt stress causes damage to plants, affects plant growth and development and crop yields. Today, it is necessary to further study the salt resistance mechanism of plants to improve crop varieties with an increasing population. Middle school biology teaching should also keep pace with the times, and the plant's salt resistance mechanism should penetrate into the middle school biology curriculum. The molecular mechanism of plant salt resistance and the penetration of biological teaching content can be carried out from the three genetic engineering modules of molecular and cell, genetics and mutation, experiment, and electives discuss.
KEY WORDS: Plants; Salt resistance; Salt stress; Molecules; Middle school biology courses
引言
盐碱地在全球有着广泛的分布,在世界范围内,到处都有大量含盐、干燥板结、荒芜的盐碱地,土壤里所含的盐分影响到了作物的正常生长。
土壤盐渍化是影响植物生长发育以及作物产量的主要的不利环境之一,大部分作物对盐分很敏感,一般不适合在盐碱地种植,盐碱地使作物产量减少。
土壤盐碱化是影响土地利用和作物生产的全球性问题之一,全球大约五分之一的灌溉土地受到了盐分的伤害,除了这些灌溉土地之外,还有大面积的边缘化土地,例如沿海地区不适合种植作物。
面对日益增加的人口所带来的粮食需求问题,如何治理和改良盐碱地成为了一个世界性的难题。
植物抗盐机理和耐盐作物品种培育是现在的研究热点。
一、问题的提出
植物抗盐机理和耐盐作物的培育有待进一步研究。
我国是一个盐碱地大国,盐碱化土地面积大,盐碱地面积居全球第三,盐碱地分布广,耕地所占比重大。
①次生盐碱化有加剧的趋势,给农业生产造成巨大损失,我国是一个农业大国,盐碱地限制了土地的利用,耕地和草地盐碱化成为了一项世界性的环境问题,土壤盐渍化对农业生产和生态造成严重威胁,改良利用盐渍土是作物生产中亟待解决的问题。
②盐碱地并非完全不能种植作物,有两种方法可以解决这个问题,一种是改进农业栽培技术,或者是通过种植植物来降低土壤的盐分;另一种是培育新品种来适应盐碱地,或者是通过基因工程来选育新品种以适应盐碱化土地。
这些改进的基础离不开对植物抗盐分子机制的研究,植物盐胁迫感知及信号转导的分子机制的研究。
植物抗盐机理研究和耐盐作物的培育有待进一步的研究。
①商振芳:我国盐碱地现状及其改良技术研究进展,中国环境科学学会(Chinese Society for Environmental Sciences)科学技术年会论文集2009年第三卷,第386-395页。
②刘文瑜,杨发荣,黄杰,魏玉明,金茜:NaCl胁迫对藜麦幼苗生长和抗氧化酶活性的影响,西北植物学报2017年第37卷第9期,第1797-1804页。
盐胁迫对植物的伤害包括原初盐害和次生盐害。
高盐环境下对植物损害主要是有两种途径,一是渗透势变化导致吸水量减少,二是积累的Na+等有毒离子对植物产生离子毒性。
盐胁迫对植物伤害具体表现在:一是生理干旱,土壤里的盐分过多会使植物根系土壤溶液的渗透势降低,植物出现吸水困难,将遭受水分胁迫危害,处于生理干旱。
①二是直接盐害,主要影响植物正常生理代谢活动,许多胞内酶需要在一定离子浓度范围内才具有活性,高盐使得酶活降低;高浓度的盐影响原生质膜的透性,破坏生物膜的生理功能;植物吸收某种盐过多会排斥其他营养元素的进入,造成单盐毒害和营养胁迫;三是光合作用,盐胁迫会对植物光合作用产生抑制的影响,影响电子传递,电子传递体系处于过度还原状态,最终导致植物叶片酶活降低和蛋白质降解。
②四是呼吸作用,盐分过多时会导致呼吸消耗量多,净光合生产率低,不利于生长。
五是蛋白质合成,盐分过多影响蛋白质代谢,可能是由于破坏了氨基酸的合成导致抑制蛋白质合成。
六是毒素积累,盐胁迫使植物体内代谢产生的有毒代谢产物积累,例如蛋白质分解产生的游离氨基酸、胺、氨,对植物产生毒害,使组织变黑死亡。
七是打破活性氧代谢,盐胁迫使植物体活性氧代谢系统紊乱,活性氧清除剂活性被破坏,导致膜脂过氧化或脱脂,膜的差别透性丧失,细胞交换平衡被破坏。
对于植物个体来说,高盐影响植物发育,小麦在长期盐胁迫下叶面积变小、分蘖少、籽粒少。
植物盐胁迫机制与中学生物联系密切,植物抗盐机制在中学生物课程中的渗透的有必要进行。
随着科学技术的发展,大学生物教材或者研究课题应该慢慢渗透进中学生物教学中。
传统的课本知识仅仅是基础,学生需要更高的生物素养,这是社会的要求,也是时代的要求。
对于年轻的中学生物教师来说,应该及时更新学科知识和学科研究动态,用自己的“活水”去更新学生的知识系统。
③在不造成学生的学习负担的前提之下,适当补充大学知识能使学生产生浓厚的兴趣。
④在学生原有的印象当中,盐碱地是不适合种植农作物的,但其实盐碱地也是一
①周莹,赵永娟,黄丽瑾,唐楠煜,唐晓清,王康才:荆芥幼苗对盐胁迫的生理响应,核农学报2019年第33卷第1期,第166-175页。
②岩学斌,袁金海:盐胁迫对植物生长的影响,安徽农业科学2019年第47卷第4期,第30-33页。
③林晖:师范教育要适应基础教育课程改革的需要——兼谈基础教育课程改革对师范生的要求,广州大学学报(社会科学版)2003年第5期,第56-59+97页。
④李进京:在中学生物教学中对高等教材的处理和应用,中学生物学2017年第33卷第5期,第60-63页。