低温胁迫植物生物学
植物低温胁迫生理研究进展_吴广霞
植物低温胁迫生理研究进展3吴广霞 唐献龙 杨德光 席景会 摘 要 低温是限制植物生长和分布的一种非生物胁迫因素。
综述了低温胁迫对植物膜系统、光合作用、酶活性以及渗透调节物质的影响,同时提出了尚待进一步研究的问题。
关键词 低温胁迫;植物抗寒性;生理研究在植物生长发育过程中,温度作为一个重要的环境因子对于植物的生长发育起着至关重要的作用。
许多植物都面临着寒害的问题,植物在低温条件下会遭到不同程度的伤害,严重时甚至会导致植株死亡[1]。
低温胁迫会大大降低农作物的产量和品质。
因此,提高植物的抗寒性对农业具有十分重要的意义。
1 低温胁迫对植物膜系统的影响,作者简介:吴广霞,在读硕士,东北农业大学农学院,150030,黑龙江哈尔滨唐献龙,席景会,吉林大学植物科学学院杨德光(通讯作者),通讯地址同第1作者3基金项目:国家973项目(2006CB101700),东北农业大学博士基金收稿日期:2008-04-18其中最明显的是膜脂相的改变[2]。
低温对膜脂的直接影响是改变膜脂成分的含量及其脂肪酸组成,特别是脂肪酸组分的变化与膜的流动性和稳定性关系密切[3～5]。
当植物受到低温胁迫时主要是通过提高不饱和脂肪酸的含量和比例来提高抗寒性[6,7]。
低温对膜脂及其脂肪酸的影响也与胁迫温度、时间及光强等因素有关。
对于外界温度的变化,生物膜本身能够对膜脂的不饱和度进行调整[8],以改善低温下膜的流动性。
研究表明,植物冷害首先发生在细胞膜系统,膜系统损伤首先是冷冻引发的严重脱水所致[9]。
低温引起植物胞外或胞内结冰,胞内的水分通过质膜流出,导致细胞严重脱水[10,11]。
脱水会对细胞产生多种伤害,包括膜的结构和功能。
此外,由于低温诱导产生活性氧也能损伤膜的结构[12],胞外形成的冰晶刺伤细胞壁或细胞膜引起细胞破裂。
2 低温胁迫对植物光合作用的影响低温对光合作用最明显的影响是引起光合速率的下降,植物体内活性氧代谢失调引发的生物膜结 19827刘成,杨足君,冯娟等1利用小麦微卫星引物建立簇毛麦染色体组特异性标记1遗传,2006,28(12):1573～157928唐祖强,杨足君,李光蓉等1簇毛麦5V染色体特异性I SSR标记的建立及其对亲缘物种的检测1农业生物技术学报,2007,15(5): 799～804Progress of Stud i es on Detecti on of A li enChro ma ti n i n W hea tS u J un ji1,Do ng Yo ngm e i2,C ha i S ho ucheng3(1Cott on I nstitute of Xinjiang Acade my of Agricultural and Cultivati on Sciences,Shihezi832000,Xinjiang;2B reeding Center f or Molecular Agricultural Technol ogy of Xinjiang Acade my of Agricultural and Cultivati on Sciences,Shihezi832000,Xinjiang;3Agr onomy College of North west Agricultural and Forestry Sci2Technol ogy University,Yangling712100,Shanxi,China)Abstract The wide relatives of wheat p r ovide with abundant genetic diversity and valuable genes f or the i m p r ove2 ment of wheat1Studies on hybridizati on,identificati on and utilizati on of wild relatives will p lay an i m portant r ole for the devel opment of wheat breeding and p r oducti on1Many markers such as mor phol ogical,cyt ol ogical,molecular and p r otein markers are i m portant genetic methods t o detect alien genes in wheat1This paper p resents a summary of the app licati on and devel opment of these methods app lied t o detect alien genes in wheat1Key words W heat;A lien chr omatin;Molecular markers71作物杂志 Cr op s200813构和叶绿体结构的破坏是导致光合作用下降的主要原因。
低温胁迫实验报告
一、实验背景低温胁迫是植物生长过程中常见的非生物胁迫之一，对植物的生长发育、产量和品质等产生严重影响。
为了研究低温胁迫对植物的影响及植物的抗逆性，本实验以某植物品种为研究对象，通过模拟低温环境，探讨低温胁迫对植物生理指标、形态指标及分子生物学水平的影响。
二、实验材料与方法1. 实验材料实验材料为某植物品种的幼苗，共分为对照组和低温胁迫组。
2. 实验方法（1）低温胁迫处理将实验材料分为对照组和低温胁迫组，低温胁迫组置于4℃低温环境下处理，对照组置于室温（25℃）条件下。
每组设置3个重复，每个重复20株植物。
（2）生理指标测定在低温胁迫处理0d、3d、6d、9d、12d时，分别采集植物叶片，测定以下生理指标：- 叶绿素含量：采用丙酮法测定；- 可溶性糖含量：采用蒽酮法测定；- 可溶性蛋白含量：采用考马斯亮蓝G-250法测定；- 丙二醛（MDA）含量：采用硫代巴比妥酸法测定；- 脯氨酸含量：采用酸性茚三酮法测定。
（3）形态指标观察在低温胁迫处理0d、3d、6d、9d、12d时，观察植物叶片的形态变化，记录叶片颜色、叶片厚度、叶片伸展度等指标。
（4）分子生物学水平研究在低温胁迫处理0d、3d、6d、9d、12d时，采集植物叶片，提取总RNA，进行Real-time PCR检测低温胁迫对关键基因表达的影响。
三、实验结果与分析1. 生理指标变化（1）叶绿素含量：随着低温胁迫时间的延长，低温胁迫组叶绿素含量呈下降趋势，与对照组相比，差异显著（P<0.05）。
（2）可溶性糖含量：低温胁迫处理初期，可溶性糖含量有所上升，随后逐渐下降，与对照组相比，差异显著（P<0.05）。
（3）可溶性蛋白含量：低温胁迫处理初期，可溶性蛋白含量有所上升，随后逐渐下降，与对照组相比，差异显著（P<0.05）。
（4）丙二醛（MDA）含量：低温胁迫处理初期，MDA含量呈上升趋势，随后逐渐下降，与对照组相比，差异显著（P<0.05）。
低温胁迫-植物生物学
理论要点： ·生长素活化质膜上的质子泵，将H+泵到细胞壁中，细胞壁PH 值下降。 ·酸性途径下，一方面使细胞壁中对酸不稳定的氢键断裂，另一 方面使细胞壁中某些多糖水解酶活化或数量增加，从而使细胞 壁松弛。 ·细胞壁松弛后，压力势下降，水势下降，细胞吸水，体积增加 而发生不可逆的增长
2
作用机理
基因活化学说
理论要点： ·生长素与质膜上或细胞质中的受体结合； ·生长素-受体复合物诱发肌醇三磷酸（IP3）产生，IP3打开细胞器的钙通道， 释放液泡中的Ca2+，增加细胞溶质Ca2+水平； · Ca2+进入液泡，置换出H+，刺激质膜ATP酶活性，使蛋白质磷酸化； ·活化的蛋白质因子与生长素结合，形成蛋白质-生长素复合物，移到细胞核， 合成特殊mRNA，最后在核糖体形成蛋白质（酶），合成组成细胞质和细 胞壁的物质，引起细胞的生长。
IAA可被酸、电离辐射和紫外光分解，此为生长素的光氧化降解。如IAA的 水溶液暴露在光下发生光解反应，而且这种光解反应也可以被一些植物色素， 如核黄素促进。因此，在配置IAA水溶液或从植物体提取IAA时要注意光氧 化问题。
2
作用机理
酸生长理论
Rayly and Cleland（1970）提出生长素作用的酸生长理论
植物生长物质生长素的 信号传导与调控
第二小组 汇报人
薛立、潘丽娜、陈成统、关广祥、周 圣维、丁丽红、阿玛妮萨 丁丽红
1 2 3
合成与分解
作用机理 调控方式
生长素
最早被发现的一类能调节植物生长发育的有机物质。在高等植 物中分布很广，根、茎、叶、花、果实、种子及胚芽鞘含量甚 微，1g鲜重植物材料中含10-100(ng)纳克
→
→
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。
浅谈低温胁迫对植物的影响
低温胁迫对植物的影响杨万坤 114120238（云南师范大学生命科学学院 11应用生物教育A班）摘要：当环境温度持续低于植物正常所需温度（生物学零度）时，温度对植物形成低温胁迫，对植物的生长、发育和生存造成严重影响。
植物遭受低温逆境胁迫时，从感受低温信号到发生一系列生理生化反应和调节基因表达，进而产生抗寒能力。
研究低温胁迫对植物生长发育、生理生化指标、低温反应基因的表达与调控，对于我们生产生活有着重要意义。
Effect of low temperature stress on plant Abstract:When the environment temperature is consistently lower than the temperature normally required for plants (biological zero)，The temperature of low temperature stress on the formation of the plant, the plant growth, development and survival of a serious impact.Plants under low temperature stress, low temperature signal from the feeling to have a series of physiological and biochemical reactions and the regulation of gene expression, resulting in cold hardiness。
Study of low temperature stress on plant growth, physiological and biochemical indicators of low temperature responsive gene expression and regulation, for our production and life of great significance.关键字：低温胁迫、抗寒性、生理生化指标、基因的表达引言：低温胁迫是影响植物生长、发育和地理分布的重要环境限制因素之一。
植物胁迫生物学探究植物受到的各类胁迫及其应对策略
植物胁迫生物学探究植物受到的各类胁迫及其应对策略植物胁迫生物学探究植物是地球上生命链上至关重要的一环，它们起着氧气生成、碳循环和环境保护等重要作用。
然而，植物在自然环境中常受到各种胁迫，包括生理胁迫、生化胁迫和生态胁迫等。
本文将探究植物所面临的各类胁迫及其应对策略，以揭示植物的生物学适应机制。
一、温度胁迫温度是植物生长发育的重要因素之一，但过高或过低的温度都会对植物产生不良影响。
高温胁迫会导致植物光合作用受抑制、蛋白质失活、细胞膜脂质过氧化等，进而影响植物生长与发育。
而低温胁迫则会造成植物细胞质液冻结、酶活性下降、生长抑制等。
植物通过一系列机制来适应温度胁迫。
例如，植物会合成特定的保护性蛋白，在高温下维持核酸和蛋白质的稳定性。
此外，植物对低温胁迫的适应策略包括合成冷害蛋白、调节细胞膜脂质组成和改变细胞壁结构等。
二、盐害胁迫盐害胁迫是指植物在土壤中高浓度盐分的影响下受到的压力。
在过高盐浓度环境中，植物根系吸收水分能力下降，导致植物缺水，同时盐分还会干扰离子平衡，阻断植物正常的代谢过程。
这些都会导致植物生长停滞、叶片枯黄、甚至死亡。
植物应对盐害胁迫的策略包括盐腺排泄、渗透调节和细胞修复等。
一些盐生植物还具有耐盐基因，能够在高盐环境中生长繁殖。
此外，一些植物还通过共生菌根形成共生关系，增强植物对盐害的抵抗能力。
三、水分胁迫水分胁迫是植物最常面临的一种胁迫情况，既包括缺水胁迫，也包括过度湿润的情况。
在缺水条件下，植物会出现水分亏缺、气孔关闭、细胞失水等现象，而过度湿润则导致植物根系缺氧，根部受到腐败。
植物通过多种方式来适应水分胁迫。
例如，植物通过开启或关闭气孔来调节水分蒸腾速率，减少水分流失。
此外，植物还能调控根系的生长角度、增加根系毛细管系统的密度，以增强吸水能力和水分储存能力。
四、光照胁迫光照是植物进行光合作用的重要因素，但光照过强或过弱都会对植物产生一定程度的胁迫。
强光照胁迫会导致光氧化损伤和叶绿素过量积累，而弱光照胁迫则会影响植物的光合效率和生长发育。
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
浅谈低温胁迫对植物的影响
低温胁迫对植物的影响杨万坤 114120238（云南师范大学生命科学学院 11应用生物教育A班）摘要：当环境温度持续低于植物正常所需温度（生物学零度）时，温度对植物形成低温胁迫，对植物的生长、发育和生存造成严重影响。
植物遭受低温逆境胁迫时，从感受低温信号到发生一系列生理生化反应和调节基因表达，进而产生抗寒能力。
研究低温胁迫对植物生长发育、生理生化指标、低温反应基因的表达与调控，对于我们生产生活有着重要意义。
Effect of low temperature stress on plant Abstract:When the environment temperature is consistently lower than the temperature normally required for plants (biological zero)，The temperature of low temperature stress on the formation of the plant, the plant growth, development and survival of a serious impact.Plants under low temperature stress, low temperature signal from the feeling to have a series of physiological and biochemical reactions and the regulation of gene expression, resulting in cold hardiness。
Study of low temperature stress on plant growth, physiological and biochemical indicators of low temperature responsive gene expression and regulation, for our production and life of great significance.关键字：低温胁迫、抗寒性、生理生化指标、基因的表达引言：低温胁迫是影响植物生长、发育和地理分布的重要环境限制因素之一。
高级植物生理学03温度胁迫
低温胁迫低温程度和植物受害情况，可分为冷害（chilling），指作物在它生长所需的适温以下至冰点以上温度范围内所发生的生长停滞或发育障碍现象；冻害(freezing)，指冰点以下低温对植物生长发育的影响。
一、低温的伤害：膜伤害：目前普遍认为细胞膜（特别是质膜和类囊体膜）系统是植物受低温伤害的初始部位，低温处理后膜相对透性以及膜上各组分的变化, 是衡量植物抗冷性的一个指标。
若温度缓慢降至零下，能引起细胞外冰晶积累，造成机械性胁迫和细胞内次生干旱等复杂变化。
膜脂相变：细胞膜系统是低温冷害作用的首要部位, 温度逆境不可逆伤害的原初反应发生在生物膜系统类脂分子的相变上。
膜脂从液晶相变成凝胶相,膜脂上的脂肪酸链由无序排列变为有序排列,膜的外形和厚度发生变化,膜上产生皲裂,因而膜的透性增大，离子大量外泻，因而电导率有不同程度的增大。
脂脂肪酸的不饱和度或膜流动性与植物抗寒性密切相关。
膜脂肪酸成份（饱和和非饱和脂肪）酸和膜透性膜脂过氧化：植物在低温胁迫下细胞膜系统的损伤可能与自由基和活性氧引起的膜脂过氧化和蛋白质破坏有关。
MDA含量可以作为低温伤害程度以及植物抗冷性的一个生理指标。
乙烷。
植物在正常条件下几乎不产生乙烷，在逆境条件下细胞遭到破坏时乙烷大量产生。
一般认为乙烷是由不饱和脂肪酸(亚麻酸)及其过氧化物通过自由基反应生成的,所以乙烷的产生与膜脂过氧化密切相关，其产量与膜透性呈正相关,可作为膜破坏的指标。
乙烯？？？当植物处于逆境条件时,乙烯生成增加,被称为逆境乙烯或应激乙烯,其量比正常条件下的乙烯量高2～50倍。
乙烯主要由受刺激而未死亡的细胞产生,其生物合成也是遵循:蛋氨酸→腺苷蛋氨酸(SAM)→ACC→乙烯途径。
也有人报道逆境乙烯也可由亚麻酸过氧化作用产生。
但在植物体内很难将各种途径产生的乙烯区分开来,因此乙烯的释放不能作为一种表示膜脂过氧化的指标。
细胞骨架是（植物中主要是指微管和微丝）。
与细胞运动、能量转换、信息传递、细胞分裂、基因表达及细胞分化等生命活动都密切相关。
植物低温胁迫适应性应答综述
植物低温胁迫适应性应答综述摘要：对植物低温胁迫适应性应答的研究进展，包括低温诱导蛋白、低温转录因子、低温信号转导、不饱和脂肪酸酶，以及低温次级氧胁迫进行了综述。
关键词：植物；低温胁迫；适应应答低温胁迫包括0-12℃之间的冷胁迫(chillingstress)和0℃以下的冰冻胁迫(freezing stress)两种。
它是一种严重的自然灾害，不仅限制作物的区域分布和生存，还对作物产量有很大影响。
探讨植物在低温胁迫下的生理生化变化及其抗寒冻机理。
对改善作物抗寒冻性能，提高经济作物产量，改善环境绿化状况均有十分重要的理论与经济意义和社会效益，是人们关注和研究解决的植物生理学和农业问题之一。
1 低温胁迫下的植物损伤环境温度改变会引起物质在水溶液中发生物理化学变化。
随着温度降低，水分子的粘滞性可以增大几倍。
使得溶剂以及水分子的扩散速率下降，盐的溶解性也降低，而气体的溶解性增大。
生物体缓冲系统的pH提高。
另外，细胞结冰往往伴随着脱水。
使细胞内渗透压增大，细胞体积缩小。
质膜系统和细胞骨架受到损伤，气体交换受阻，生物大分子结构改变并导致功能丧失，有害物质积累，植物细胞器如线粒体、叶绿体、核糖体的结构与功能也受到影响。
植物体内包括光合、呼吸、生长发育、代谢、蒸腾以及营养水分吸收等在内的几乎所有的生命活动都会不同程度地受到寒冷胁迫的干扰。
有关植物冷害的最早学说是Lyons在1973年提出的“膜脂相变”学说。
该学说认为，与热激胁迫所引起的蛋白质变性以及折叠受阻不同，低温对冷敏感植物的伤害首先是改变了磷脂双层膜的膜相，尤其是改变了质膜的空间构象和物理状态，使从片层(lamellar)转变为非片层(non-lamellar)或六方晶Ⅱ(hexagonalⅡ)，从液晶相转变为凝胶相。
膜相的改变可能抑制细胞膜发挥正常功能，而构象的改变影响了膜的稳定性，使蛋白质从膜上解聚下来，发生膜融合。
2低温胁迫对植物细胞生物学和生物化学的响应虽然植物不能像动物那样靠运动来趋利避害，但在长期进化过程中也形成了多种在寒冻环境下生存的适应机制，包括被动适应机制和主动适应机制。
低温诱导的植物基因表达与调控
低温诱导的植物基因表达与调控杭州外国语学校（310023）周筱娟摘要低温是影响植物生长、发育和地理分布的重要因素。
近年来，大量研究发现低温诱导许多基因的表达，根据基因表达的蛋白产物，可分为编码功能蛋白基因和调节蛋白基因两大类。
本文对这两类低温反应基因的表达与调控及在低温胁迫中作用的最新研究进展进行介绍。
关键词：低温反应基因，低温驯化，基因表达低温是影响植物生长、发育及其地理分布的重要环境限制因素之一。
大多数热带和亚热带植物由于缺乏对低温的适应能力，当环境温度低于10℃时就会受到伤害，严重影响植物的正常生长、发育甚至造成死亡。
分布于温带地区的植物，在温暖季节对冰冻的抗性相当弱。
但是，随着季节的变化，气温的逐渐降低，植物对冰冻的抗性也逐渐增强。
在非冻的低温环境生长一段时间后，植物增强了抗冻能力，从而能耐受随即发生的冰冻温度，这个适应过程称为低温驯化（cold acclimation）。
根据植物的种类，达到最大抗冻性的低温驯化时间从数天至数周不等，不同种类植物可以耐受-10℃至-60℃以下的温度（Webb, Uemura & Steponkus 1994）。
因此，低温驯化是植物提高抗冻性的有效途径。
低温驯化是一个十分复杂的过程。
近二十年来，世界各地的科研工作者围绕在低温驯化过程中植物发生的生理生化和分子水平的各种变化进行了大量的研究。
最新的研究表明至少有300个低温反应基因参与了低温驯化进程（Fowler & Thomashow, 2002）。
针对如此复杂的适应过程，低温驯化研究的一个基本目标是分离和鉴定对抗冻性提高起着关键作用的低温反应基因。
随着突变分析和分子遗传学方法的大量应用，以拟南芥作为模式植物，已克隆了许多低温反应基因及低温调节的转录因子基因，明确了这些基因的抗冻功能及其涉及的多种低温调控的信号传导途径。
根据低温反应基因的蛋白产物可分为两大类：一类是直接保护细胞免受胁迫伤害的功能蛋白；另一类是传递信号和调控基因表达的调节蛋白。
高级植物生理实验 -低温胁迫对小麦生理生化特性的影响
低温胁迫对小麦生理生化特性的影响（东北农业大学生命科学学院哈尔滨150030）摘要：本研究以两个冬小麦品种冬麦和济麦为材料，在低温胁迫及恢复处理条件下测定其，用来分析抗寒性不同的冬麦品种在低温胁迫下适应性的差异，结果表明在-10℃处理下，小麦随处理时间增长，其各项生理指标有不同程度的升高或降低，随恢复时间增长，其各项生理指标逐渐恢复正常。
其中，济麦比冬麦对冷胁迫更加敏感，各项生理指标变化幅度均大于冬麦。
关键词：济麦，冬麦，低温胁迫，生理生化特性前言小麦(Triticum aestivum)是我国北方地区的主要粮食作物之一，其种植有较强的地域性，产量受气候和环境条件影响很大。
冷胁迫影响小麦几乎所有重要生命过程，因而导致减产或绝收，给粮食生产带来严重威胁，这已经成为影响我国乃至世界农业生产的重大问题。
因此了解小麦低温冷害应答的生理过程，是解决低温冷害对小麦生产影响的重要基础。
低温均会导致植物活性氧自由基积累，进而形成氧化胁迫[1,2]。
通过调节自身的抗氧化系统，植物可清除活性氧自由基而免受或减少伤害[3]。
以抗坏血酸(ASA)为核心的抗氧化系统在植物清除活性氧过程中具有重要的作用[4]。
植物ASA代谢途径已较为明确，ASA在抗坏血酸过氧化物酶（APX）作用下氧化生成单脱氢抗坏血酸(MDHA)，MDHA经非酶歧化反应形成脱氢抗坏血酸（DHA）。
两者分别通过单脱氢抗坏血酸还原酶(MDHA)和脱氢抗坏血酸还原酶(DHAR)、谷胱甘肽还原酶(GR)的作用被还原再生。
因此，GalLDH、APX、MDAR、DHAR和GR为影响ASA代谢的重要酶，并被证明参与植物对活性氧的清除作用[5]。
植物的抗寒性与活性氧代谢关系密切，低温胁迫下植物体内会产生大量的H2O2、O2-·、OH 等活性氧自由基，这些活性氧可导致膜脂过氧化，进而造成膜系统的氧化损伤。
植物体内也存在着一系列酶促的和非酶促的抗氧化剂以活性氧自由基, 保护植物细胞免受活性氧的伤害，维持膜系统的稳定性，以增强植株的抗寒力。
浅谈低温胁迫对植物的影响
低温胁迫对植物的影响万坤 114120238（师大学生命科学学院 11应用生物教育A班）摘要：当环境温度持续低于植物正常所需温度（生物学零度）时，温度对植物形成低温胁迫，对植物的生长、发育和生存造成严重影响。
植物遭受低温逆境胁迫时，从感受低温信号到发生一系列生理生化反应和调节基因表达，进而产生抗寒能力。
研究低温胁迫对植物生长发育、生理生化指标、低温反应基因的表达与调控，对于我们生产生活有着重要意义。
Effect of low temperature stress on plant Abstract:When the environment temperature is consistently lower than the temperature normally required for plants (biological zero)，The temperature of low temperature stress on the formation of the plant, the plant growth, development and survival of a serious impact.Plants under low temperature stress, low temperature signal from the feeling to have a series of physiological and biochemical reactions and the regulation of gene expression, resulting in cold hardiness。
Study of low temperature stress on plant growth, physiological and biochemical indicators of low temperature responsive gene expression and regulation, for our production and life of great significance.关键字：低温胁迫、抗寒性、生理生化指标、基因的表达引言：低温胁迫是影响植物生长、发育和地理分布的重要环境限制因素之一。
植物对低温胁迫的适应机制
植物对低温胁迫的适应机制低温胁迫是植物生长发育的重要限制因素之一，尤其是在气候突变和人类活动改变生态环境的背景下，植物对低温胁迫的适应机制成为研究热点之一。
植物适应低温有很多机制，涉及细胞膜、蛋白质、代谢物等多种生物分子构成。
本文将从植物对低温胁迫的生理和分子机制两个方面进行讨论。
一、植物对低温胁迫的生理机制1.膜脂态分子植物细胞膜是植物对低温胁迫最容易受到的物质组成之一。
低温胁迫会引起细胞膜脂酸显著变化，使膜脂烯和二烯脂肪酸含量显著增加，而饱和和不饱和脂肪酸含量减少，导致膜稳定性和流动率的改变。
2.渗透调节物植物对低温胁迫的适应机制中，渗透调节物具有重要作用。
低温条件下，细胞的离子渗透进入浸润液的情况下持续恶化。
植物为了解决这一问题，可以通过积累保护物质，以保持渗透压稳定性。
这些保护物质包括胡萝卜素、麦芽糖、酒精和脯氨酸等。
3.活性氧和抗氧化酶低温胁迫会直接导致氧气自由基的产生，并导致受体细胞结构和功能的损伤。
植物为了避免氧化应激的发生，可以积累过氧化物酶、超氧化物歧化酶、类过氧化物酶等抗氧化酶，保证活性氧气种发生的平衡。
4.生长调节物植物对低温胁迫的适应机制中，生长调节物起到了重要作用。
低温条件下，植物的生长发育会受到一定的限制，而植物为了适应这一情况，可以通过调节其内部激素含量维持平衡，包括赤霉素、生长素、细胞分裂素等。
二、植物对低温胁迫的分子机制1.冷抗性蛋白冷抗性蛋白是植物对低温胁迫最具代表性的分子之一，不同种植物对这一问题的解决分别有自己独特的冷抗性蛋白，比如说开花植物中的冷耐寒蛋白和水稻中的低温诱导蛋白等。
这些蛋白具有不同的结构和功能，可以在不同的适应性范围内发挥作用。
2.转录因子植物对低温胁迫的适应机制中也涉及转录因子的调控，这些基因转录因子相当于激活了一系列的抗寒性相关基因的表达，以达到抗寒适应的效果。
比如：胺基酸代谢调控相关的MYB、Dof及WRKY家族转录因子。
3.miRNAmiRNA是一种重要的RNA分子，对于植物的基因表达和生长发育很关键。
植物应答低温胁迫的转录调控网络研究进展
植物应答低温胁迫的转录调控网络研究进展一、本文概述Overview of this article随着全球气候变化的加剧，低温胁迫对植物生长发育和产量形成的影响日益显著。
植物在面对低温胁迫时，通过复杂的转录调控网络来适应和抵抗这一环境压力。
近年来，随着分子生物学、基因组学和转录组学等技术的发展，对植物应答低温胁迫的转录调控网络研究取得了显著的进展。
本文旨在综述当前植物应答低温胁迫的转录调控网络研究的最新进展，包括低温胁迫对植物转录组的影响、关键转录因子及其调控机制、以及转录后调控等方面的内容。
通过对这些研究成果的梳理和分析，有助于深入理解植物低温胁迫应答的分子机制，为植物抗寒育种和农业生产的可持续发展提供理论支撑和实践指导。
With the intensification of global climate change, the impact of low temperature stress on plant growth, development, and yield formation is becoming increasingly significant. Plants adapt and resist low temperature stress through a complex transcriptional regulatory network. In recent years, with the development of molecular biology, genomics, andtranscriptomics technologies, significant progress has been made in the study of transcriptional regulatory networks in response to low temperature stress in plants. This article aims to review the latest progress in the research of transcriptional regulation network of plants responding to low temperature stress, including the effects of low temperature stress on plant transcriptome, key transcription factors and their regulation mechanisms, and post transcriptional regulation. Through the sorting and analysis of these research results, it is helpful to deeply understand the molecular mechanisms of plant response to low temperature stress, and provide theoretical support and practical guidance for plant cold resistance breeding and sustainable development of agricultural production.二、低温胁迫下植物的转录调控机制The transcriptional regulation mechanism of plants under low temperature stress低温胁迫是植物在生长过程中经常面临的一种环境压力，它会对植物的生长、发育和代谢产生深远影响。
低温胁迫
题目；低温胁迫对植物的影响学院：农业与生物技术学院专业：生物科学姓名：包建红学号： 2010211764低温胁迫对植物的影响冷害是指零度以上低温对植物体所产生伤害。
引起冷害一般0—10℃，植物对低温敏感度与其起源地密切相关。
冷害对植物体损伤程度取于低温和低温维持时间的长短。
植物体受损伤后直接表现为叶片出现水渍状或果实上出现斑点。
引起水渍状时间由几小时至几天时间，长短不等，主要取决于物种和温度，同时植物体水分状况及光照条件亦能间接影响冷害的程度。
冷害引起植物体内一系列生理代谢的改变，最终导致幼苗生长纤弱、植株生长迟缓、萎蔫黄化、局部坏死，坐果率低，产量降低和品质下降等的产生。
低温胁迫下植物的生理生化变化1.低温胁迫下幼苗叶片质膜透性的变化细胞质膜透性直接反映植物膜系统受伤的程度,而相对电导率大小反映了质膜透性的大小。
随着温度的下降，相对电导率先缓慢上升。
此外，随着低温胁迫时间的延长，相对电导率先小幅度上升后急剧上升。
相对电导率大幅度上升，表明幼苗叶片细胞质膜结构受到严重的损伤和破坏。
说明低温胁迫下耐冷性强的品种具有较强的维持细胞膜系统的相对稳定和结构完整性的能力，因而更能抵抗低温的伤害。
2.低温胁迫下幼苗叶片水分的变化随着温度下降，幼苗叶片相对含水量逐渐下降。
自由水含量先下降，于4℃时到达最低值，之后上升；束缚水含量先上升，于4℃时到达最高值，之后下降；束缚水/自由水比值先上升，于4℃时到达最高值，之后下降，但-2℃时束缚水/自由水比值仍略高于胁迫前水平。
随着低温胁迫时间的延长，叶片相对含水量不断下降。
自由水含量先下降，于6 d时到达最低值，之后上升。
束缚水含量先上升，于6 d时到达最高值，之后下降束缚水/自由水比值先上升，于6 d时到达最高值，之后迅速下降，胁迫后9 d，束缚水/自由水比值已比胁迫前的低出30.10%。
通常情况下，植物组织内含水量高低可以反映细胞代谢活性的强弱，低温胁迫下幼苗降低体内水分含量和自由水含量，增加束缚水含量，有利于其降低体内细胞代谢活性，提高细胞原生质胶体保水力，增强细胞原生质胶体结构稳定性，从而进一步提高细胞对低温胁迫的耐受性，避免代谢紊乱，极大地增强幼苗对低温胁迫的抵抗力。
植物低温胁迫下的逆境耐受机制综述
植物低温胁迫下的逆境耐受机制综述张慧仙1李科2*（1山西省陵川职业中学校，山西晋城048300；2山西大学，山西太原030006）摘要：低温胁迫是影响植物生长发育及作物产量最主要的逆境胁迫之一，发展低温胁迫耐受植物是十分重要的。
通常低温会导致植物机械损伤，在膜水平上的信号受体是接受胁迫信号的第一步，之后把信号转导进入细胞，影响胁迫应答基因，以调控对逆境的耐受性。
了解在众多基因中的逆境耐受机制，包括逆境胁迫的信号转导网络，对于作物产量的提高是非常重要的。
关键词：植物低温胁迫；钙离子；基因调控；综述中图分类号Q945文献标识码A文章编号1007-7731（2014）18-19-031引言植物生长发育及作物产量都受大自然的影响，影响形式包括各种各样的逆境胁迫和生物灾害因素。
事实上，世界上粮食减产的主要原因之一就是逆境胁迫，对大多数主要的农作物来说，因为该因素减产超过50%[1]，因逆境胁迫每年导致粮食减产和作物死亡造成的损失近亿美元，这些胁迫威胁着农业产业的可持续发展。
为了应对逆境胁迫，多种能够缓和胁迫的影响并能使细胞和植物对逆境胁迫耐受的基因已被研究。
在自然界中，胁迫并不全是来自于突变，许多胁迫都是互相影响的，大自然为了响应这些互相交叉的胁迫信号，演化出对逆境胁迫的多种抵抗和耐受途径，通过这些途径的相互作用，减轻了胁迫带来的伤害。
在自然界中，胁迫的定义是单位面积对某一目标物体施加的机械伤害。
受到胁迫后，目标物体会在面积上有所改变，通常也被称为皱缩。
由于植物无法移动，所以很难准确衡量胁迫对其造成的伤害，因此在生物层面很难定义胁迫。
同一种生物环境，可能对一种植物来说是胁迫环境，然而对另一种就是有利环境。
生物学胁迫的普遍认可的定义是指一种可以展现标准化的功能并且在生物系统（例如植物）中广泛存在的不利的外力或环境条件[2]。
细胞由细胞膜使其与周围的细胞外环境相分离的，这层膜只允许一些小分子的脂质分子通过，例如类固醇激素，它可以通过细胞膜扩散到细胞内基质，而不允许水溶性物质的通过，例如离子、蛋白质以及其他生物大分子。
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生长旺盛的部分(胚芽鞘、芽、根尖分生组织、形成层、受精 后的子房、幼嫩的种子)，而在趋向衰老的组织和器官中则甚 少
运输方式
韧皮部运输 运输速率为1~2.4cm/h，运输方向由两端有机 物浓度差等因素决定运输
生长素的极限运输指生长素只能从植物的形态学顶端向下端运输
IAA可被酸、电离辐射和紫外光分解，此为生长素的光氧化降解。如IAA的
水溶液暴露在光下发生光解反应，而且这种光解反应也可以被一些植物色素， 如核黄素促进。因此，在配置IAA水溶液或从植物体提取IAA时要注意光氧 化问题。
2 作用机理
酸生长理论 Rayly and Cleland（1970）提出生长素作用的酸生长理论
1 合成与分解
生长素的合成部位主要是胚芽鞘、叶原基、嫩叶和发育中的种子。其生物合 成途径有色氨酸依赖和非色氨酸依赖两大途径。 依赖色氨酸的生长素合成途径 已知植物和微生物可通过4条途径将Trp转化 为IAA ①色胺途径(B) Trp在其脱羧酶催化下脱羧形成色胺，再在TAM氧化酶催化下脱 氨形成吲哚乙醛，接着在吲哚乙醛氧化酶的作用下形成吲哚乙酸
2005年，Estelle和Leyser两个研究组同时报道了生长素可以有效促进TI Ｒ1蛋白与IAA的相互作用，从而证明了TIＲ1就是生长素受体 。
2 作用机理
在没有IAA条件下，生长素相应因子(ARF)因结合AUX/IAA转录抑制子而失 活，所以无生长素相应。但加入生长素后，生长素结合于TIR1，促进或稳 定TIR-AUX/IAA结构域，它们相互作用可形成一个有生物功能的SCF复合 体(SCFTIR1)，这个复合体可与AUX/IAA结合，再通过泛素连接酶，使 AUX/IAA蛋白泛素化；泛素化了的AUX/IAA蛋白与ARF脱离，并进入26S 蛋白体(酶)选择性地降解。失去了AUX/IAA蛋白抑制的ARF蛋白活化，促 使早期基因启动子的生长素响应原件工作，启动生长素响应基因的转录， 表现出生理反应。
②吲哚丙酮酸途径(C) Trp在其转氨酶催化下，形成吲哚丙酮酸，再在IPA脱羧酶 的作用下，形成吲哚乙醛，接着在吲哚乙醛氧化酶的作用下形成吲哚乙酸
③吲哚乙腈(jīng)途径(A) Trp经吲哚-3-乙醛肟(wò)后，在专一性细胞色素酶的 催化下形成IAOxN-一氧化物。再经C-S(碳硫)裂解酶等若干步反应，形成吲哚乙 腈，最后在腈酶1-4的催化下，形成IAA
理论要点： ·生长素活化质膜上的质子泵，将H+泵到细胞壁中，细胞壁PH 值下降。 ·酸性途径下，一方面使细胞壁中对酸不稳定的氢键断裂，另一 方面使细胞壁中某些多糖水解酶活化或数量增加，从而使细胞 壁松弛。 ·细胞壁松弛后，压力势下降，水势下降，细胞吸水，体积增加 而发生不可逆的增长
2 作用机理
基因活化学说
(2)在器官和整株水平上，生长素从幼苗到果实成熟都起作用。生长素控 制幼苗中胚轴伸长的可逆性红光抑制；当吲哚乙酸转移至枝条下侧即产 生枝条的向地性；当吲哚乙酸转移至枝条的背光侧即产生枝条的向光性； 吲哚乙酸造成顶端优势；延缓叶片衰老；施于叶片的生长素抑制脱落， 而施于离层近轴端的生长素促进脱落；生长素促进开花，诱导单性果实 的发育，延迟果实成熟。
理论要点： ·生长素与质膜上或细胞质中的受体结合； ·生长素-受体复合物诱发肌醇三磷酸（IP3）产生，IP3打开细胞器的钙通道， 释放液泡中的Ca2+，增加细胞溶质Ca2+水平； · Ca2+进入液泡，置换出H+，刺激质膜ATP酶活性，使蛋白质磷酸化； ·活化的蛋白质因子与生长素结合，形成蛋白质-生长素复合物，移到细胞核， 合成特殊mRNA，最后在核糖体形成蛋白质（酶），合成组成细胞质和细 胞壁的物质，引起细胞的生长。
→
→
→
3 调控方式
生长素有多方面的生理效应，这与其浓度有关。低浓度时可以促进生长， 高浓度时则会抑制生长，甚至使植物死亡。生长素的生理效应表现在两 个层次：
(1)在细胞水平上，生长素可刺激形成层细胞分裂；刺激枝的细胞伸长、 抑制根细胞生长；促进木质部、韧皮部细胞分化，促进插条发根、调节 愈伤组织的形态建成。
④吲哚乙酰胺途径(D) Trp在其单加氧酶和吲哚乙酰胺水解酶的催化下形成IAA
非色氨酸依赖的生长素合成途径可能是由吲哚-3-甘油磷酸转变为IPA再形成
IAA
1 合成与分解
生长素的降解途径有酶氧化降解和光氧化降解两种途径。
酶氧化降解是生长素降解的主要途径，包括脱羧降解和不脱羧降解。催化
脱羧降解的酶叫吲哚乙酸氧化酶，它是一种含铁的血红蛋白，广泛分布于高 等植物。后来利用同位素标记实验发现了其他两条IAA氧化降解途径，其中 一条途径是直接将IAA氧化为羟吲哚-3-乙酸，另一台途径是首先将IAA氧化 为中间产物二氧吲哚-3-乙酰天冬氨酸，相对于脱羧降解来说，这两条降解 途径也被称为非脱羧途径。其降解无仍然保留IAA侧链的两个碳原子。
植物生长物质生长素的 信号传导与调控
第二小组 汇报人
薛立、潘丽娜、陈成统、关广祥、周 圣维、丁丽红、阿玛妮萨
丁丽红
1
合成与分解
2
作用机理
3
调控方式
生长素
最早被发现的一类能调节植物生长发育的有机物质。在高等植 物中分布很广，根、茎、叶、花、果实、种子及胚芽鞘含量甚 微，1g鲜重植物材料中含10-100(ng)纳克
2 作用机理
生长素受体 能特异性地识别生长素并与之结合，并引起一系列的信号
转导过程，从而导致特定的生理生化反应的物质。已知的生长素受体有生 长素结合蛋白(ABP1)及生长素受体蛋白(TIR1).
生长素结合蛋白(ABP1) 生长素结合蛋白最早从玉米胚芽鞘中分离出来，
绝大多数位于内质网，也有少部分存在于质膜上。遗传学研究表明，ABP1 可能具有如下功能：
(1)介导细胞伸长和胚胎发生的反应； (2)介导细胞增大； (3)参与生长素诱导的细胞分裂； (4)引发质膜电反应。 目前并未有足够的证据证明ABP1 在调控植物生长中所起的作用， 还有待研究。
2 作用机理
生长素受体蛋白(TIR1) TIＲ1 蛋白是由富含亮氨酸重复序列组成的中 通桶型结构，其内外两层分别由β折叠和α螺旋交替而成。内层在结合了 肌醇六磷酸辅因子( InsP6) 后形成单一开口的空腔，生长素结合于空腔 的内部，从而为Aux /IAA转录抑制蛋白的结合提供了适宜的分子表面， 即生长素在促进TIR1与Aux/IAA转录抑制蛋白的相互作用中扮演了“分 子胶水”的角色。