植物抗逆机制研究进展
植物抗逆调节机制及其调控研究
植物抗逆调节机制及其调控研究植物在生长发育过程中,受到各种外界环境因素的影响,如低温、高温、干旱、盐碱等,这些不良环境可能会抑制植物的正常生长,甚至会导致植物死亡。
为了应对这些不良环境,植物进化出了一些抗逆调节机制,在逆境环境下帮助植物维持正常生长发育。
本文将从植物抗逆调节机制及其调控研究两个方面进行探讨。
一、植物抗逆调节机制1. 调节生长素和赤霉素的合成生长素和赤霉素是植物生长发育中最为重要的激素之一,对植物的生长和发育有着非常重要的影响。
在逆境环境下,植物合成生长素和赤霉素的能力会受到抑制,从而影响植物的正常生长发育。
为了应对这种情况,植物会采取一些措施,调节自身生长素和赤霉素的合成水平。
例如,在低温环境下,植物会抑制生长素的合成,从而减缓植物的生长速度,以适应低温环境。
2. 激活抗氧化酶系统在逆境环境中,植物可能会遭受氧化损伤,这时植物就会开始激活自身的抗氧化酶系统,从而抵御氧化损伤。
抗氧化酶系统包括超氧化物歧化酶、过氧化物酶、抗坏血酸过氧化物酶等。
这些抗氧化酶可以保护细胞不受氧化损伤,并且促进植物的生长发育。
3. 调节细胞壁结构植物细胞壁是由各种多糖和蛋白质组成的复杂结构,它不仅可以保护细胞不受机械损伤,还可以影响植物的生长和发育。
在逆境环境中,植物细胞壁的结构可能会发生变化,从而影响植物的生长和发育。
为了应对这种情况,植物会调节自身细胞壁的结构,增加细胞壁强度和稳定性,进而提高植物的抗逆能力。
二、植物抗逆调节机制的调控研究1. 转录因子家族的研究转录因子家族是植物抵抗逆境的重要调控因子之一,它们可以通过启动或关闭特定基因的表达,从而对植物的生长和发育产生影响。
例如,AP2 / ERF (APETALA2 / 内在根转录因子)家族是植物中一个重要的转录因子家族,它们可以通过调节内源性抗逆物质和抗氧化酶的合成来提高植物的抗逆能力。
2. 线粒体逆境抗性机制研究线粒体是植物中重要的细胞器之一,它们在细胞代谢和能量转化中起着重要的作用。
植物抗逆性研究进展
互 共 的 变 化 超 越 了 这 一 耐 受 限 度 , 形 成 了 逆 在 膜系 中表现 为干 旱 、 温 、 害 等胁 迫 , 态 学 中作 为竞 争 、 利 、 生等 多 种 种 间 就 低 冻
1相生相 克现象 、
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。 物 向环 境 释 放 化 学 物 质 ,对 环 境 中 另 一 种 量 的 工 作 ,主 要 是 对 植 物 进 行 抗 寒 锻 炼 、 率 1
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传 递给后代 。研究逆 境对植 物造 成的伤 害 问题
以及植 物对 此 的反应 , 是认 识植 物 与环 境 关 系的重 要途 径 , 为 人类 控制 植物 的生 也
植 物 的 抗 性 由 环 境 因 子 诱 发 ,并 能 稳 解 环 境 与 植 物 的关 系 ,能 有 助 于 我 们 进 一 系曲线 , 用数 学方 法拟合 求 出拐点温度 , 以 定 遗 传 给 后 代 。 因 此 ,对 于 抗 逆 性 质 的 遗 步 了解 人类 与环境 的关 系 。
意 .并 在 农 业 及 园 艺 中 得 到 应 用 , 而 植 物 达到 人为控 制植 物抗性 的 目的 ,增 加粮 食 同 的植 物在 逆境 下 的电解质 透出率 的变 化 S k m rn 也 可产生对 自身 有抑制 作用 的物质 ,从 而 产 量 。 近 年 来 ,环 境 问题 已越 来 越 受 到 全 差 异 很 大 。 不 过 在 抗 冻 性 方 面 ,u u aa 0 控 制 种 群 的 生 长 。 植 物 释 放 的 相 生 相 克 物 世 界 的 关 注 ,运 用 抗 污 染 植 物 去 除 空 气 、 等 人 曾 提 出 以 电解 质 透 出率 达 5 %时 的 质 同 时 也 受 环 境 因 素 的 影 响 ,并 且 往 往 由 土壤 、 水体 中的重 金属 、 机 磷等 污 染 , 有 已 温度作 为组 织的半 致死 温度 ,但 由于半致 于 种 类 、 品 系 的 不 同 而 产 生 不 同 的 效 应 。 成 为 各 国 环 境 保 护 工 作 的 重 要 措 施 。 如 利 死 温 度 并 不 总 是 表 现 为 电 解 质 透 出 率 达
植物抗逆性研究的新方法与应用案例
植物抗逆性研究的新方法与应用案例植物是地球上最重要的生物资源之一,它们不仅提供人类所需的食物、纤维和药物,还能够改善环境和气候。
然而,全球气候变化和环境恶化等因素对植物的生长和发育造成了严重的威胁。
为了帮助植物更好地适应各种逆境,研究人员提出了许多新的方法和技术。
本文将介绍一些有关植物抗逆性研究的新方法和应用案例。
一、分子生物学方法分子生物学方法是研究植物抗逆性的重要手段之一。
通过研究植物的基因表达和功能,可以揭示植物如何适应环境变化,并提高其抗逆性。
例如,利用基因工程技术,科学家们可以将抗逆基因导入植物中,从而使其对干旱、盐碱等逆境具有更强的抵抗能力。
此外,利用转录组学和代谢组学等高通量技术,可以全面分析植物在逆境条件下基因的表达和代谢的变化,从而深入了解植物的应激反应机制。
二、激素调控方法激素是植物生长和发育的重要调节因子,也能够参与植物的抗逆性调控。
目前,研究人员发现通过调节植物的内源激素含量和信号传导途径,可以显著提高植物对逆境的抵抗能力。
例如,植物激素脱落酸(ABA)在干旱胁迫下的积累,能够促进植物的闭气孔、减少水分蒸腾,增加植物的抗旱性。
此外,利用激素信号转导途径的调控,还可以增加植物对盐碱、低温等逆境的耐受性。
三、遗传改良方法遗传改良是提高植物抗逆性的重要手段之一。
通过人工选育和遗传改造,科学家们培育出了许多对逆境具有良好适应性的植物品种。
例如,抗病虫害和耐盐碱性强的水稻、抗旱性强的玉米等,都是通过选择和杂交育种等方法培育而成的。
近年来,利用CRISPR-Cas9等基因编辑技术,研究人员能够精确改变植物基因组中的特定位点,从而培育出更加耐逆的植物品种。
四、生理与生化方法生理与生化方法是研究植物抗逆性的重要手段之一。
通过研究植物的生理和生化参数,可以了解植物在逆境条件下的生理状态和适应机制。
例如,测定植物的叶绿素含量和光合作用速率等参数,可以评估植物的抗旱和耐盐能力。
此外,通过测定植物的抗氧化酶活性和非酶抗氧化物质含量等,可以研究植物的抗氧化适应机制。
植物抗逆生理学研究进展
植物抗逆生理学研究进展植物作为全球生态系统的重要组成部分,受到了各种环境胁迫的影响,如缺水、过度施肥、盐渍化等。
这些胁迫对植物的生长和发育造成了很大的影响,甚至导致着生长发育退化和死亡。
为了解决这些问题,植物学家们通过研究植物的抗逆生理机制来寻求解决方法。
一、植物的抗逆生理机制植物的抗逆生理机制主要包括以下方面:1. 遗传机制:在物种的漫长进化过程中,基因对环境适应性的选择是人类难以企及的。
许多植物基因能够调控与环境胁迫有关的生理和代谢途径,从而增强抗逆能力。
2. 生理机制:植物能够通过调整光合作用速率、气孔调控、水分利用效率等途径进一步增强逆境下的生存能力。
3. 生化机制:植物在逆境下会引发一系列生物化学反应,导致相关代谢物的积累,从而保护细胞和组织的结构完整性从而发挥抗逆生理作用。
二、植物的逆境处理策略1. 植物的缺水逆境水分是植物生长发育必不可少的因素,缺水逆境会使植物死亡或生长发育受到严重影响。
植物应对缺水的策略包括提高水分利用效率、降低蒸腾速率、和维持细胞渗透压力平衡等。
有研究发现,拟南芥响应缺水时,可转录因子DREB2A会显著增加,从而引发一系列生物化学反应和代谢过程,促进拟南芥的生长与发育。
2. 植物的盐渍化逆境盐渍化逆境是指土壤中钠、钙、镁等离子浓度过大,从而导致土壤中盐分的累增。
这种逆境会形成军团菌与其他植物有竞争关系并对植物的生长发育造成很大影响。
植物应对盐渍化逆境的策略包括增强盐排泄、累积低浓度的有机酸和多酚类化合物等。
3. 植物的寒冷逆境植物在高寒气候中遭遇的寒冷逆境可引发多种冻伤反应,如损害膜的完整性、损伤细胞器官等。
植物应对寒冷逆境的策略包括提高细胞膜脂质含量、改善细胞膜的组成和结构,增强它们对寒冷的适应能力。
三、结语总之,逆境处理对于保护植物生长和抵御环境胁迫是至关重要的。
植物的抗逆生理机制、逆境处理策略等方面的研究为我们解决植物逆境问题提供了很多新的思路。
未来的研究将致力于发现更多植物的抗逆机制,并寻求逆境处理的更多策略,以减轻环境压力对植物的不利影响。
草地植物的胁迫生理与抗逆性研究
草地植物的胁迫生理与抗逆性研究草地植物生长在各种恶劣的环境中,经常面临各种胁迫,如干旱、高温、低温、盐碱等等。
为了适应这些胁迫环境,草地植物通过一系列生理调节和分子机制来提高其抗逆性。
本文将重点讨论草地植物胁迫生理和抗逆性的研究进展。
一、干旱胁迫草地生态系统中最常见的胁迫之一就是干旱。
干旱会导致土壤水分不足,草地植物生长受限。
为了适应干旱胁迫,草地植物会采取多种策略,如调节根系和叶片的水分平衡、合理分配光合产物以及增强抗氧化能力等。
研究表明,干旱胁迫下,植物通过调节根系架构,增加根系表面积和深度,以便更好地吸收土壤水分。
同时,植物调节气孔开闭,减少水分蒸腾,以减少水分损失。
此外,植物在干旱胁迫下还会合成一些保护性物质,如脯氨酸、脯氨酸类化合物和抗氧化酶等,来降低干旱对植物细胞的损伤。
二、高温胁迫高温胁迫是另一个常见的胁迫因素,能够对草地植物的生长和发育产生严重影响。
高温会导致植物生理代谢紊乱、细胞膜损伤以及蛋白质降解等。
为了适应高温胁迫,草地植物会通过调节光合作用、抗氧化系统以及热休克蛋白等途径来提高其抗热性。
研究发现,高温胁迫下,植物会降低叶片光合作用速率,减少过多的光能吸收,从而减轻光合系统的损伤。
同时,植物还会合成热休克蛋白,这些蛋白质可以保护其他蛋白质不被热水解或失活。
三、低温胁迫低温胁迫是草地植物生长过程中面临的另一重要胁迫因素。
低温会影响植物的生长发育,抑制光合作用活性以及破坏细胞膜稳定性。
为了适应低温胁迫,草地植物进化出了一系列适应机制。
首先,植物会调节膜脂类组分的合成,增加膜的含脂量和不饱和度,提高细胞膜的流动性和稳定性。
其次,植物还会合成一些冷凝蛋白和抗冷蛋白,这些蛋白质可以保护细胞器和蛋白质不被低温破坏。
四、盐碱胁迫盐碱胁迫是草地植物生长中普遍面临的一种胁迫形式。
盐碱胁迫会导致土壤中的盐分超过植物耐受范围,对植物生长发育造成负面影响。
草地植物通过调节离子平衡、调节渗透调节物、合成特定蛋白质等机制来提高其盐碱胁迫的抗性。
植物抗逆生理机制研究进展
南方农业South China Agriculture第15卷第34期Vol.15No.342021年12月Dec.2021在自然界中,植物并非总是处在适宜的生境里,常由于气候条件和地理位置的差异,以及人类活动造成的生境变化,超出了植物维持正常生长发育的范围,会对植物造成一定的伤害,甚至不能正常存活。
不利的环境会直接抑制植物的正常生长发育,我们把这种环境称为逆境,也称作胁迫。
根据环境胁迫因素的不同,可将逆境分为生物逆境和非生物逆境[1]。
植物在不同的环境胁迫下,都具有一定的适应能力,我们把这种能力称为植物适应性。
前人的研究表明,植物在不同逆境中表现出不同的适应方式,其适应机制存在差异。
1植物逆境类型1.1水分胁迫植物水分胁迫主要表现为干旱胁迫。
自然条件下植物体内水分含量总是保持相对稳定的状态,由于某些自然因素或者植物本身的生理因素,导致植物从自然界中吸收的水分满足不了自身耗水,出现缺水状态,这时植物生长就会受到干旱胁迫的影响。
自然界中植物会受到不同因素导致的干旱胁迫,主要有大气干旱胁迫、土壤干旱胁迫和生理干旱胁迫[2]。
干旱胁迫是影响植物正常生长发育的一大重要因素,当植物处在干旱胁迫环境中,植物细胞膜系统会发生紊乱,膜蛋白质合成受阻,影响细胞的渗透性。
除此以外,干旱胁迫也会间接影响植物细胞叶绿体的功能,降低植物光合作用。
一般植物的抗旱反应表现在形态结构、原生质的保水性和渗透调节方面,如拥有抗旱性强的植物根系和发达的输导组织[3]。
1.2温度胁迫在温度胁迫中,冷害和冻害是植物受到低温胁迫的两大类型。
冷害和冻害都会对植物的生理机能造成不同程度的影响,从而影响植物的内部生理调节机制。
植物在适应低温环境时都会从外部性状和内部生理上表现出抗冷反应机制,在生理上主要通过改变细胞组分和生理功能来抵抗低温。
有研究表明,植物体细胞膜脂组成与植物抗低温机制存在一定的联系,植物细胞膜脂不饱和脂肪酸含量与植物的抗冷性呈正收稿日期:2021-05-25作者简介:黄相玲(1992—),男,江西吉安人,硕士,助教,主要从事植物生理生态、森林生态研究。
植物抗逆性研究的现状与前景
植物抗逆性研究的现状与前景植物作为生物界的基础,承担着维持生态平衡和人类生存需求的重要任务。
然而,由于环境的变迁和人为活动的影响,植物面临着各种各样的逆境胁迫。
为了解决这一问题,植物抗逆性研究成为了当前农业和生物科学领域的热门课题。
本文将对植物抗逆性研究的现状和前景进行探讨。
一、植物抗逆性的定义和意义植物抗逆性是指植物在逆境胁迫下保持正常生长和发育的能力。
逆境胁迫包括但不限于高温、低温、干旱、盐碱、重金属污染等。
植物抗逆性的提高对于维持农作物产量、改善土壤质量、保护生态环境具有重要意义。
二、植物抗逆性研究的现状1. 生理和分子机制的研究植物抗逆性研究的第一步是了解逆境胁迫对植物生理和分子机制的影响。
通过对植物抗氧化系统、渗透调节机制、光合作用等关键生理过程的研究,可以深入了解植物在逆境下的应对策略。
此外,分子生物学和基因组学的发展使得人们能够研究逆境胁迫下植物的基因表达调控网络,识别调控抗逆性的关键基因。
2. 抗逆性的遗传改良植物抗逆性的提高既可以通过传统育种方法来实现,也可以借助基因工程技术。
选育适应特定逆境条件的杂交品种和转基因植物是当前主要的研究方向之一。
通过对植物基因组的深入了解,可精确识别和改良调控抗逆性的关键基因,进一步提高植物的逆境适应性。
三、植物抗逆性研究的前景1. 利用基因组学和遗传学技术随着基因组学和遗传学技术的不断进步,研究人员能够更加准确地研究植物抗逆性相关基因和调控网络,从而实现对抗逆性的精确改良。
这为研究植物抗逆性提供了更加广阔的空间和机会。
2. 探索新的抗逆机制和途径尽管植物的抗逆性已经被广泛研究,但我们对植物抗逆机制和途径的理解仍然不够完善。
未来的研究应该进一步探索新的抗逆机制和途径,以便更好地应对复杂多变的逆境胁迫。
3. 跨学科合作植物抗逆性研究跨越了植物学、生物化学、分子生物学、基因工程等多个学科领域。
未来的研究应该加强不同学科间的合作,利用各自的优势来推动植物抗逆性研究的发展。
植物的抗逆性研究
植物的抗逆性研究过去几十年来,随着气候变化、环境污染和人类活动的不断加剧,植物的抗逆性研究受到了越来越多的关注。
植物的抗逆性是指植物在各种不良环境条件下,能够维持正常生长和发育的能力。
这种抗逆性的研究对于了解植物的适应性和生存能力至关重要,也有助于培育更为抗逆的农作物品种。
一、抗逆性的定义和重要性植物的抗逆性是指植物在面对各种逆境胁迫时,能够保持生长发育的能力,以及在逆境中维持生理功能和生物化学平衡的能力。
逆境胁迫包括高温、低温、干旱、盐碱、重金属污染等。
植物的抗逆性研究对于揭示植物对环境适应的机理,为植物的改良和优化提供理论基础。
二、植物的抗逆性机制植物的抗逆性机制包括形态结构调控、生理调节和分子机制等方面。
形态结构调控主要表现为根系的生长、毛发形成、叶片形态的变化等,这些调控可以使植物更好地适应环境的变迁。
生理调节方面,植物通过调节生长素、激素和抗氧化酶等的合成和积累,来增强自身对逆境的耐受性。
分子机制方面,植物通过转录调控、蛋白质调控和信号传导等方式来实现抗逆。
三、抗逆性研究的方法与应用目前,研究者们通过多种方法来研究植物的抗逆性,包括遗传育种、生物化学分析、分子生物学技术等。
其中,遗传育种是最为直观和有效的方法,通过筛选和选育表现出较高抗逆性的品种,可以为农业生产提供更加适应恶劣环境的农作物。
在实际应用上,植物的抗逆性研究可以为农业生产提供指导,减少逆境引起的作物减产,提高农作物产量和质量。
四、未来的研究方向和挑战尽管在植物的抗逆性研究方面已经取得了一定的进展,但仍然面临着许多挑战。
首先,植物的抗逆性机制是一个复杂的生理过程,需要更深入地理解其分子机制和信号通路。
其次,随着全球气候变化的加剧,新兴的环境胁迫问题以及农作物病虫害的爆发给植物抗逆性研究带来了新的挑战。
因此,未来的研究方向应该着重于植物适应恶劣环境的分子调控机制和抗逆性的遗传改良,以及开发更加精准的抗逆性检测和评价方法。
综上所述,植物的抗逆性研究是一个关键的研究领域,对于深入了解植物适应环境的机理,提高农作物品质和产量具有重要意义。
植物抗逆性研究进展.
植物抗逆性研究进展.植物抗逆性研究进展作为生态系统的重要组成部分,植物无时无刻不在自身所处同环境进行着物质,信息和能量的交换。
自然生态系统中与植物相关的因子多种多样,且处于动态变化之中,植物对每自然界中的一个因子都有一定的耐受限度,即阈值。
一旦环境因子的变化超越了这一阈值,就形成了逆境。
因此,在植物的生长过程中,逆境是不可避免的。
植物在长期与自然界相抗争的进化过程中,形成了相应的自我保护机制,从感受环境条件的变化到调整体内新陈代谢,直至发生有遗传性的根本改变,并且将抗性遗传给后代。
研究逆境对植物造成的伤害以及植物对此的反应,是认识植物与环境关系的一条重要途径,也为人类控制植物的生长条件提供了可能性。
以下从逆境引起的膜伤害、细胞内生化效应等方面探讨植物抗逆生理学的一些重要问题。
1逆境引起的膜伤害1.1影响膜透性及结构细胞膜作为联系植物细胞与外界的介质,它的组成、性质与细胞所处的环境息息相关,而外界环境对植物的胁迫危害,首先在膜系中有所表现。
干旱、低温、冻害、高盐碱度等几种胁迫,无论是直接危害或是间接危害,都首先引起膜通透性的改变。
至于膜上酶蛋白的变化以及脂类的组成也可随着胁迫的深化而有所改变,目前,这方面研究最深入的是低温引起膜脂相变的假说[1]。
在此之后,大量试验证明,膜脂的组分和结构与抗冷力密切相关。
构成膜脂的多种磷脂中,磷脂酰甘油(PG 起主导作用,膜脂相变温度的差异来自饱和度及相变温度较高的PG,抗冷性强的植物膜脂不饱和度高,相变温度低,其膜脂可在较低温度下保持流动性,维持生理活动功能。
另外,当植物处于高盐的环境时,植物的水通道蛋白将会产生作用。
水通道蛋白是一类特异的、高效转运水及其它小分子底物的整合膜蛋白,在植物中具有丰富的亚型。
水通道蛋白通过转录调控、门控机制、聚合调控、重新定位等多种活性调控方式影响细胞膜系统的通透性,参与调节植物的水分吸收和运输。
盐害引起渗透胁迫、离子毒害、活性氧胁迫,影响植物生长;水通道蛋白通过多种调控方式,全程参与植物的盐胁迫应答[2]。
植物农学中的抗逆性机制研究
植物农学中的抗逆性机制研究植物农学是研究植物生长、发育和产量形成的科学。
在不同的环境条件下,植物需要抵御各种逆境(如干旱、高温、盐碱等),以保证其生长和繁殖的顺利进行。
植物的抗逆性机制成为科学家们关注的焦点之一,研究植物抗逆机制有助于开发对抗逆境的农业技术和策略。
本文将探讨植物农学中的抗逆性机制研究的重要性以及相关的研究进展。
一、抗逆性机制研究的重要性环境逆境对植物生长、发育和产量形成产生极大的影响。
逆境条件下,植物必须应对各种生物、物理和化学的压力,以适应恶劣环境的要求。
抗逆性机制的研究有助于我们理解植物如何感知环境刺激并做出相应的反应。
了解植物的抗逆性机制不仅有助于培育抗逆性强的新品种,还可以指导农业生产中的抗逆措施和管理策略的制定。
二、植物抗逆性机制的研究进展1. 能量代谢和调控:植物在逆境条件下需要增加能量供应以维持生理机能的正常运转。
研究表明,植物通过调节光合作用和细胞呼吸等能量代谢途径来应对逆境。
此外,激素水平的调节以及DNA修复和蛋白质修复等机制也与植物的抗逆性密切相关。
2. 抗氧化系统:逆境条件下,植物会产生过多的活性氧自由基,导致细胞氧化损伤。
植物通过一系列抗氧化酶(如超氧化物歧化酶、过氧化物酶)来清除自由基,维持细胞的氧化还原平衡。
研究人员还发现某些植物具有特殊的抗氧化系统和抗氧化物质,这些物质可以帮助植物在逆境条件下更好地适应。
3. 基因表达调控:逆境条件下,植物通过调控一系列基因的表达来适应环境的变化。
研究人员通过转录组学和蛋白质组学等技术手段,分析植物在逆境条件下的基因表达谱,并发现许多与逆境相关的基因和信号通路。
这些基因的调控对于植物的抗逆性具有重要意义。
4. 细胞膜的稳定性:细胞膜是植物细胞与环境之间的重要界面,也是植物对逆境的第一道防线。
研究发现,植物在逆境条件下通过调节细胞膜的脂质组成和蛋白质的表达来增强细胞膜的稳定性,从而有效减轻逆境带来的损伤。
5. 根系结构和功能:根系是植物吸收水分和养分的主要器官,也是植物与环境之间相互作用的重要界面。
植物对逆境的响应机制研究进展
下, 根皮层细胞常发生程序性死亡 , 并生成通气组织 , 空
气由叶片气孔或茎部皮孔进入, 沿着通气组织输送到根 部 。另外, 根皮层细胞液泡化 、 细胞壁微纤丝断裂 重
张亚军等 : 物对逆境 的响应机制研究进展 植
6 1
的总叶面积以保证单位叶面积的光合作用维持在一定的
水平 , 是植物适应土壤水分减少的一种重要方式” 。徐
干旱条件下, 植株 自身累积 A A的能力与其生物产量呈 B 显著相关 , 说明植物 自身积累的 A A在一定程度上 B
呈祥等研究发现 : 长期的盐胁迫会使芦荟 的叶片长、 、 宽 厚( 特别是贮水组织 的厚度) 和质量显著减小 。也有
接, 使中皮层细胞中央贯通而形成大的通气腔, 从而缓解 低氧的危害; 同时周围仍有细胞质流, 不影响离子 的吸收
和运 输 。
态 Pt u 能提高小麦抗渗透胁迫的能力 。在盐胁迫条 件下, 植物也通过积累较高含量的多胺来响应这种渗透
胁迫 。迅速积累的多胺增强 了叶片抗氧化酶的活性 , 促进 了植物在盐胁迫下的光合作用 , 对玉米盐 害起到了
氧化酶 系统 、 离子等生理 生化反应, 钙 以及蛋 白及基因方面对逆境响应的研究进展 。提 出今后 应集 中于植 物对 多种 逆境 的交
叉 适 应研 究 。
关键词 : 逆境; 形态结构 ; 生理生化反应 ; 白; 因 蛋 基 中图分类号 :31 文献标识码 : 文章编号:0 1— 5 12 1 )9一 OO一 6 s1 A 10 88 (0 1 0 O6 0
比例达 整株 的 9% 。 0
植物花粉发育与抗逆机制的研究进展
植物花粉发育与抗逆机制的研究进展植物花粉是植物繁殖的重要组成部分,也是植物抵御外界环境不良影响的关键。
在过去的几十年里,科学家们对植物花粉的发育和抗逆机制进行了广泛的研究,为发展高产高质农作物提供了理论和实践基础。
第一部分:植物花粉的发育及其调控机制花粉发育是花生殖生长过程中的一个重要环节,也是花生殖发育的必要阶段。
植物花粉发育可分为花粉母细胞分裂、花粉粒体细胞壁形成、花粉粒成熟三个阶段。
每个阶段都存在一系列的调控机制。
在花粉母细胞分裂阶段,花粉母细胞会经历一系列的细胞周期和有丝分裂过程,不同类型的基因调控会影响细胞周期和分裂过程,最终决定花粉产能。
例如,拟南芥中MYB80基因和ARP6基因的表达缺失会导致花粉母细胞不稳定和早期细胞分裂异常。
花粉粒体细胞壁形成阶段中,花粉粒体细胞壁的合成和降解、蛋白质表达和糖代谢等关键过程都由一系列信号途径和基因网络调控。
拟南芥中MALE STERILITY1 (MS1)基因是调控花粉粒体细胞壁发生的重要基因,其表达失调会导致花粉粒体细胞壁合成受阻,从而影响花粉发育。
在花粉粒成熟阶段,各种酶的分泌、花粉粒物质储藏蛋白的合成和转运等关键事件也都存在调控机制。
例如,拟南芥中HAM1基因编码叶酸1号载体,调控花粉紫外线B波长响应,保证花粉粒化学反应适应环境。
第二部分:植物花粉的抗逆机制植物花粉虽小,但在生长和繁殖过程中却面临着各种不利环境胁迫。
因此,植物必须采取一些特殊的抗逆机制来保证花粉发育过程不受干扰和损害。
干旱、冷害、热害等逆境环境会影响花粉发育、花粉粒成熟和花粉萌发等多个阶段。
目前,科学家们已经发现一些具有重要抗逆机制的基因和信号途径,例如HSP70、ABA、SnRK2、LEA等等。
这些基因和途径对于植物花粉发育和逆境环境的适应具有重要意义。
HSP70基因家族在高温、低温、热害等胁迫条件下能够保护细胞膜完整性和蛋白质稳定性,从而维持花粉发育和成熟。
ABA途径在引起植物花粉干旱胁迫的环境下能够诱导花粉发育与成熟,并平衡花粉萌发。
植物抗逆性研究与应用
植物抗逆性研究与应用随着全球气候变暖和环境污染的问题日益严重,植物抗逆性研究变得异常重要。
植物作为生态系统的基础,其抗逆性的增强对于维持生态平衡和人类的生活环境至关重要。
本文将探讨植物抗逆性的研究进展,并分析其在农业生产和环境修复中的应用前景。
一、植物抗逆性的重要性植物抗逆性是指植物在面对环境压力时能够维持正常生长和发育的能力。
环境胁迫包括高温、干旱、盐碱等情况,这些压力会对植物的根系、叶片和果实等部位产生负面影响。
因此,提高植物的抗逆性对于农业生产的稳定性和农作物产量的提高至关重要。
二、植物抗逆性的研究进展在过去的几十年里,科学家们对植物抗逆性的研究取得了重要进展。
他们发现,植物抗逆性取决于多个因素,包括基因、信号传导和次生代谢等。
通过对这些因素的研究,科学家们逐渐揭示了植物抗逆性的分子机制。
1. 基因调控基因调控在植物抗逆性中起到重要作用。
科学家们发现植物抗逆基因可以通过转录因子、激素信号和非编码RNA等方式进行调控。
这些基因参与到植物的生理和代谢过程中,帮助植物应对环境压力。
2. 信号传导植物抗逆性的信号传导途径是一个复杂的网络。
这些信号传导途径包括激素信号、钙信号和响应性氧化物等。
它们在植物抗逆性中发挥关键作用,通过调控植物的生理和生化反应来提高其抵御环境胁迫的能力。
3. 次生代谢次生代谢物是植物抗逆性的重要组成部分。
这些代谢物可以帮助植物对抗害虫、病菌和环境压力。
科学家们通过研究植物次生代谢产物的合成途径和调控机制,为植物抗逆技术的开发提供了重要依据。
三、植物抗逆性在农业和环境修复中的应用提高植物抗逆性对于农业生产和环境修复具有重要意义。
植物抗逆性可以帮助农作物适应环境变化,提高其产量和质量。
此外,植物抗逆性还可以用于土壤修复和环境保护。
一些植物具有吸附重金属或分解有害物质的能力,可以作为环境修复的生态工具。
四、植物抗逆性的未来发展未来的研究需要进一步探索植物抗逆性的调控机制和分子网络。
藤本月季生物学特性及抗逆性研究进展
藤本月季生物学特性及抗逆性研究进展【摘要】藤本月季是一种广泛栽培的观赏植物,具有良好的生长适应性和美丽的花朵。
本文通过介绍藤本月季的生物学特性,探讨了其在抗逆性方面的研究进展。
从藤本月季的抗逆性研究、机制、调控到应用,系统梳理了相关研究现状。
对未来研究方向进行了展望,总结了目前的研究成果,为进一步揭示藤本月季抗逆性的分子机制和提高其抗逆性提供了参考。
这些研究成果对于深入理解植物抗逆性机制,提高农作物的抗逆性及改良品质具有积极意义。
【关键词】藤本月季、生物学特性、抗逆性、研究进展、研究背景、研究意义、抗逆性机制、抗逆性调控、抗逆性应用、研究展望、总结1. 引言1.1 研究背景藤本月季的生物学特性涉及其生长习性、营养需求、繁殖方式等方面,了解这些特性有助于我们更好地栽培和利用藤本月季。
研究藤本月季的抗逆性可以揭示其应对外界逆境的机制,为我们在实践中提供指导。
抗逆性研究可以从分子水平、生理生化水平和遗传水平等多方面进行,有助于全面了解藤本月季的抗逆能力和机制。
本文旨在系统总结藤本月季的生物学特性及抗逆性研究进展,希望能为进一步探讨藤本月季的抗逆性机制、调控机制以及应用领域提供参考。
部分将着重介绍藤本月季在抗逆方面的研究现状和存在的问题,为后续内容的展开提供铺垫。
1.2 研究意义藤本月季是一种广泛栽培在园林中的植物,其美丽的花朵以及独特的生长习性受到人们的喜爱。
藤本月季也面临着各种环境逆境的挑战,如干旱、盐碱、病虫害等,这些逆境条件将会影响其生长发育和产量。
研究藤本月季的抗逆性,探究其抗逆性机制以及调控途径,对于提高藤本月季的耐逆能力,保障其正常生长发育具有重要的意义。
通过深入研究藤本月季的抗逆性,不仅可以为解决藤本月季生长过程中遇到的逆境问题提供科学依据,还可以为其他植物的抗逆性研究提供借鉴。
随着全球气候变暖以及各种环境问题的加剧,提高植物的抗逆性已成为当前植物学研究的热点之一。
研究藤本月季的抗逆性不仅对于园艺学领域具有重要意义,还有可能为植物学和生物学的研究提供新的思路和方法。
黑麦草属植物抗逆性研究进展
黑麦草属植物抗逆性研究进展目录一、内容概括 (2)1. 研究背景和意义 (2)2. 国内外研究现状及发展趋势 (3)二、黑麦草属植物概述 (4)1. 黑麦草属植物的分布与种类 (5)2. 黑麦草属植物的生物学特性 (6)三、黑麦草属植物的抗逆性特征 (7)1. 抗旱性 (9)2. 耐寒性 (10)3. 耐盐性 (11)4. 耐重金属性 (12)四、黑麦草属植物抗逆性的分子生物学研究 (13)1. 抗逆相关基因的克隆与功能分析 (15)2. 分子生物学技术在抗逆性研究中的应用 (16)五、黑麦草属植物抗逆性的生理生化研究 (17)1. 逆境胁迫下生理生化变化的研究 (19)2. 抗逆相关酶的活性变化及作用机制 (21)六、黑麦草属植物抗逆性的生态学及遗传学研究 (22)1. 生态适应性研究 (24)2. 遗传多样性及遗传改良研究 (25)七、黑麦草属植物抗逆性的应用研究及前景展望 (27)1. 农业应用现状及潜力分析 (28)2. 逆境生态修复和生态建设的利用价值研究 (30)3. 未来研究方向及前景展望 (31)八、结论与建议 (31)一、内容概括本文档主要概述了“黑麦草属植物抗逆性研究进展”。
内容包括黑麦草属植物的抗逆性特性,如抗旱性、抗寒性、抗病性和抗盐碱性等方面的研究进展。
概述了黑麦草属植物在应对逆境胁迫时的生理机制、基因表达调控等科学问题,以及最新的研究成果和进展。
还将探讨黑麦草属植物抗逆性的应用前景,包括在农业、生态修复和草坪草种改良等领域的应用价值。
也指出了当前研究中存在的问题和未来研究方向,以期为进一步研究和利用黑麦草属植物提供科学依据。
1. 研究背景和意义黑麦草属植物作为禾本科植物中的一员,因其出色的耐旱、耐盐碱、耐寒等特性,在生态修复、畜牧业及饲料生产等领域具有重要的应用价值。
随着全球气候变化和生态环境的恶化,黑麦草属植物的抗逆性问题日益凸显,严重制约了其产量和品质的提升。
开展黑麦草属植物抗逆性研究,对于深入理解植物适应机制、拓展植物资源利用范围、推动生态环保产业发展具有重要意义。
化学诱变提高植物抗逆性的研究进展
核农学报2024,38(2):0274~0281Journal of Nuclear Agricultural Sciences化学诱变提高植物抗逆性的研究进展吴正景 *职钤华刘素娟张昊安冰洁武静静龙圆李辰方(河南科技大学园艺与植物保护学院,河南洛阳471003)摘要:化学诱变是农业上一种传统的育种技术,在植物抗逆育种方面受到育种家的青睐,用于改善植物的抗寒、抗旱、耐盐碱性等育种方面的研究。
植物组织培养技术是实现细胞或个体快速繁殖的有效途径。
以上两种技术的结合,可有效提高突变的频率,人为扩大植物遗传变异范围。
近年来,化学诱变与生物技术结合在植物抗逆诱变育种方面展现出了积极的发展前景,对于植物新品种选育具有重要的实践意义。
本研究综述了化学诱变的特点、常用化学诱变剂[主要是甲基磺酸乙酯(EMS)和叠氮化钠(NaN3)]的诱变机制、使用方法、诱变效果以及影响化学诱变的因素等,并介绍了化学诱变在植物抗逆育种领域中的新近研究进展。
关键词:化学诱变;抗逆育种;甲基磺酸乙酯(EMS);叠氮化钠(NaN3);植物诱变育种DOI:10.11869/j.issn.1000‑8551.2024.02.0274化学诱变是通过化学诱变剂诱导植物DNA序列随机突变,在植物抗逆育种方面受到很多育种家的青睐。
随着组培技术的成熟,近年来利用化学诱变和植物组培技术相结合,获得了大批抗逆突变体;结合分子育种策略,为植物品种选育提供新途径。
化学药剂诱变植物始于20世纪初,Ochlkers在1943年用脲烷处理月见草取得了良好的诱变效果,此后化学诱变育种得以广泛应用[1]。
通过离体培养方法筛选出抗性突变体,最早为Dix等[2]在1976年用诱变剂甲基磺酸乙酯(ethyl methane sulfonate,EMS)处理林烟草和辣椒的耐低温研究。
长期以来,利用化学诱变及逆境选择压筛选抗逆突变体在许多植物育种上得到了实现,如小麦[3-4]、绿豆[5]、水稻[6]、辣椒[7]、白菜[8]、马铃薯[9]、大豆[10]、甘薯[11]、棉花[12-13]、玉米[14-15]、拟南芥[16]、旱柳[17]等利用化学诱变,分别获得了抗旱、抗倒伏、耐涝、耐热、抗寒、耐盐、抗虫、耐密植、耐铵盐的高抗改良植物品种。
植物抗逆性研究进展
在 少 雨地 区 , 植物 经 常经 历干 旱环 境 的胁迫 , 它 对干 旱 信 号 的最 先 反应是 调整 气 孔开 度 , 防 止水 分散 失 。 在干 旱 情 况下 , 植物会主动积累一些渗透调节物质 , 来 维 持 渗 透 平 衡, 保 护细 胞 结 构阍 。 脯 氨 酸 在 干旱 胁 迫 条件 下也发 挥 重 要 作用 , 其 疏 水 端 可与 蛋 白质 结合 , 亲 水端 与 水 分 子结 合 , 从 而 使 蛋 白 质束 缚 更 多 的水 , 防 止细 胞 脱 水变 性 【 圳 。 甜 菜 碱 等 小 分 子 有机 化 合 物 也具 有 良好 的亲 水性 , 由于 具 有较 强 的
Abs t r a c t I n t h e e v o l u t i o n a r y p r o c e s s, p l a n t wo u l d p r o d uc e a c e r t a i n d e f e i r s e me c h a n i s m f o r t h e e x t e r na l a d v e r s e e n v i r o nme n t .Th e p l a n t r e s i s t a n c e me c h a n i s m or f s a l t , dr o u g h t a n d c o l d wa s r e p r e s e n t e d, t h e r o l e o f p r li a n e a n d s a l i c y l i c a c i d i n p l a n t r e s i s t a n c e we r e i n t r o d uc e d, a n d t h e
藤本月季生物学特性及抗逆性研究进展
藤本月季生物学特性及抗逆性研究进展【摘要】本文综述了藤本月季的生物学特性及抗逆性研究进展。
在介绍了藤本月季的研究背景和研究目的。
在详细讨论了藤本月季的生长习性、生理特性以及抗逆性机制,包括耐寒性和耐干旱性的研究进展。
结论部分探讨了藤本月季生物学特性及抗逆性研究的意义,以及未来研究展望。
本文的研究为深入了解藤本月季的生物学特性、提高其抗逆性能力提供了重要参考,对于该植物的培育和利用具有重要的理论和实践意义。
未来的研究将继续探究藤本月季的生物学特性和抗逆性机制,为进一步提高其环境适应能力和经济价值提供支持。
【关键词】藤本月季、生长习性、生理特性、抗逆性机制、耐寒性、耐干旱性、生物学特性、抗逆性研究、研究背景、研究目的、意义、未来研究展望。
1. 引言1.1 研究背景藤本月季(Rosa multiflora Thunb.)是一种重要的观赏植物,具有漂亮的花朵和独特的生长习性。
由于环境的影响,藤本月季在不同生长地区可能面临各种逆境,如寒冷、干旱等。
研究藤本月季的生物学特性及其抗逆性机制对于深入了解其生长适应性和提高其栽培品质具有重要意义。
过去几十年来,通过对藤本月季的生长习性、生理特性和抗逆性机制进行深入研究,已经取得了许多重要的进展。
仍然有许多未知领域需要进一步探索,如耐寒性和耐干旱性的分子调控机制等。
本文旨在回顾和总结藤本月季生物学特性及抗逆性研究的最新进展,为进一步探讨其生长适应性和培育抗逆性新品种提供参考。
通过对藤本月季的研究,可以为提高植物在极端环境下的生存能力提供理论依据,推动植物育种技术的发展,为生态保护和农业生产提供新的思路和方法。
希望本文能够为相关研究提供参考价值,并为未来的研究方向提供启示。
1.2 研究目的本研究旨在深入探讨藤本月季的抗逆性机制,探索其在不同逆境条件下的生长表现和适应性变化。
通过对藤本月季的生长习性、生理特性以及耐受寒冷和干旱的能力进行综合分析,旨在揭示藤本月季在逆境环境下的生长适应机制,为进一步提高其抗逆能力和应对气候变化提供科学依据。
植物抗病性与抗逆性的分子调节机制研究
植物抗病性与抗逆性的分子调节机制研究生命是伟大的奇迹,植物在自然界中扮演着至关重要的角色。
植物的生长和发育过程中,少不了抗病性和抗逆性的保持。
因此,在现代生命科学领域,植物抗病和抗逆研究是一个热门的研究领域。
本文将深入探讨植物抗病性和抗逆性的分子调节机制,揭示植物如何应对各种内外因素的挑战。
一、植物抗病性的分子调节机制植物的抗病性主要包括非特异性抗性和特异性抗性两种。
非特异性抗性是指植物通过机械防御、化学防御和结构防御等方式,针对所有病原体展开防卫;而特异性抗性是指植物通过识别病原体特定分子结构,以选择性地引起对其的防御反应,如病菌朊素基因。
这其中,抗病性的分子调节机制是维持植物健康生长和繁殖的关键。
1、病原体感知植物能够感知病原体的存在,是通过一些受体蛋白来完成的。
例如蛋白质激酶RLK和蛋白质激酶RLP等。
这些蛋白激酶含有一个细胞外受体域,能够与病原体分子结合并诱导跨膜信号传导通路的激活。
这一过程导致植物细胞内的一些关键信号分子的激活,如植物激素,从而启动抗病反应。
2、激素信号途径植物内源激素作为一种广泛存在的分子信号在病原体感知之后也得到了广泛关注。
水杨酸(SA)、茉莉酸(JA)、乙烯(ET)等激素能够与病原体的感知相互作用,从而调节植物的抗病反应。
其中SA是影响植物特异性抗性反应的主要信号分子,通过诱导一系列抗病基因的表达,促进植物抗病性的提高。
而JA和ET则参与了植物非特异性抗性反应的调控。
3、激素信号的交叉调控近年来的研究表明,植物内源激素之间通过交叉调控相互影响,从而实现精准协调的激素信号调控。
例如,SA和JA之间有着相互抑制作用,ET能够抵消SA 的效应,因此,这个交叉调控网络的平衡和谐是植物抗病反应的关键。
本项研究使得激素在植物抗病反应中的作用的理解更为透彻。
二、植物抗逆性的分子调节机制环境因素是制约植物生长和发育的重要因素,而植物的抗逆能力直接关系到其在不利环境下的生存和繁衍。
微生物共生对植物抗逆性增强机制研究进展
微生物共生对植物抗逆性增强机制研究进展植物在不断的进化过程中,与微生物的共生关系逐渐形成。
这种共生关系可以让植物获得更好的生长环境,提高抗逆性。
近年来,对于微生物共生对植物抗逆性增强机制的研究引起了科学家们的广泛关注。
本文将从微生物共生对植物的生物学作用、增强植物抗逆性的机制以及应用前景等几个方面,介绍微生物共生对植物抗逆性增强的研究进展。
微生物共生对植物的生物学作用是指微生物与植物形成共生关系,相互依赖、互利共生的生态互作关系。
微生物可以通过融入植物根际丛枝菌根以及内生菌根中,与植物共同利用土壤中的资源。
共生微生物可以通过固氮、溶磷和产生生长激素等途径,为植物提供营养物质,促进植物的生长发育。
同时,共生微生物还可以分泌次生代谢产物,抑制病原菌的生长和发育,提高植物的抗病能力。
此外,共生微生物还可以通过诱导植物的免疫反应,增强植物的抗逆性。
微生物共生对植物抗逆性增强的机制主要有以下几个方面。
首先,共生微生物可以促进植物对抗逆境的适应能力。
在水分亏缺、高温、低温等环境胁迫下,共生微生物通过增加植物的保护酶活性,调节植物的气孔开闭速度以及调节植物的生理代谢,提高植物的抗逆性。
其次,共生微生物可以促进植物的根系发育,提高植物对营养元素的吸收利用效率。
共生微生物可以分解土壤中的有机物质,产生有机酸和胞外酶,提供养分给植物吸收利用。
此外,共生微生物还可以通过形成益生菌群,提供一定的压抑物质对抗病原菌的感染,增加植物的抗病能力。
再次,共生微生物可以调节植物的激素水平,提高植物的抗氧化能力。
共生微生物可以合成并释放生长激素,调节植物的生长发育和抗逆性。
此外,共生微生物还可以合成抗氧化物质,中和植物体内的活性氧自由基,减轻植物的氧化损伤。
最后,共生微生物可以诱导植物的防御反应,增加植物的抗逆能力。
共生微生物通过分泌挥发性有机物质和诱导植物的基因调控机制,激活植物的防御反应,提高植物的抗逆性。
微生物共生对植物抗逆性增强的研究在农业领域具有重要的应用前景。
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植物抗逆机制研究进展摘要:随着全球性生态环境日渐恶化,各种各样的环境胁迫对植物的正常生长带来了不同程度的影响。
中国是一个农业大国,每年因各种环境因素及土地条件所导致的产量和经济损失巨大,因此植物整体抗逆性研究愈来愈受到重视。
本文以干旱胁迫、盐胁迫及低温胁迫为切入口,详细论述了不同因素对植物的影响以及植物对抗的胁迫的机制。
同时介绍了基因组学在植物抗逆性基因研究中的应用。
为将来的研究提供新的思路。
关键词:抗逆机制;基因组学背景植物生存的环境并不总是适宜的,经常受到复杂多变的逆境胁迫,植物的环境胁迫因素分物理、化学和生物3大类。
其中,物理类有:干旱、热害、冷害、冻害、淹水(涝,渍)、光辐射、机械损伤、电伤害、磁伤害、风害;化学类有:元素缺乏、元素过剩、低pH、高pH、盐碱、空气污染、杀虫剂和除草剂、毒素、生化互作物质;生物类有:竞争、抑制、生化互作、共生微生物缺乏、人类活动、病虫害、动物危害、有害微生物[1]。
我国是农业大国,干旱、盐碱和低温等逆境每年都会严重影响农作物的正常生长发育和产量。
随着分子生物学技术的不断发展,植物抗逆性机制成为当前研究的热点,对植物适应逆境机制的研究从生理水平步入分子水平,甚至利用基因组学等技术,进行新的抗逆性基因的筛选,为抗逆性植物的杂交提供新思路。
1植物抗逆性举例1.1干旱对植物的影响及植物的抗旱机制植物在自然界中生长时,由于气候环境等因素,会出现植物耗水量大于吸水量的情况,此时植物体内水分亏缺,即为干旱缺水胁迫[2]。
根据水分亏缺的原因,可以将干旱胁迫分成三类:1、大气干旱。
空气湿度降低或是烈日炙烤,加剧植物蒸腾作用,此为植物失水量大于根系吸水量而导致的缺水;2、土壤干旱。
由于土壤中缺乏水分,导致植物根系吸水困难,无法供应生长代谢及蒸腾作用所需水分;3、生理干旱。
土壤温度过低或土壤中化肥、有毒物质浓度过高,导致植物根系不能从土壤中吸收水分。
干旱时,原生质仍保有一部分束缚水,使得其不至于变性凝聚,从而避免了机械损伤的发生。
干旱条件下,植物细胞内会大量聚集海藻糖、蔗糖、麦芽糖等糖类物质,它们会发生玻璃溶胶化,充满细胞的原生质,起到一定的保水作用,同时还增加了原生质的黏性,限制了大分子的混合,保持了细胞的相对稳态[3]。
同时为保护细胞内水分平衡,植物通过无机离子和小分子有机代谢产物的积累﹑转运和区域化等机制解除渗透胁迫。
如H+-ATPase是质膜与液泡膜上的一种H+泵,可维持细胞质Na+﹑Cl-浓度。
Na+/H+逆向转运蛋白则在外界环境的Na+浓度提高时,通过Na+/H+逆向转移将Na+转运到液泡中,从而减少细胞质中的Na+浓度[4]。
1.2 盐胁迫对植物的影响及植物抗盐机制土壤盐分过多会对植物造成盐胁迫。
当土壤含盐量超过0.20%~0.25%时,我们认为就会引发盐胁迫。
盐胁迫对植物伤害很大,一类是盐离子本身对植物的毒害,包括对质膜的破坏和对代谢的干扰;另一类是盐离子引发的2次毒害如渗透胁迫和营养缺乏胁迫。
孙黎[5]等在对藜科植物抗盐性研究中发现,SOD、过氧化物酶(POD)、丙二醛(MAD)在盐胁迫下可将质膜中自由基维持在较低水平,防止膜脂过氧化,保持质膜稳定性。
盐区分化也可降低盐胁迫危害。
盐生植物和耐盐植物可通过液泡膜H+-ATPase、液泡膜焦磷酸酶(TP-H+-PPase)和Na+/H+反向运输系统将细胞内的Na+和Cl-吸收到液泡内,一方面降低了细胞的水势,产生了促进植物体吸收水分的水势梯度;另一方面也维持了胞质溶胶和各细胞器的低盐环境,使细胞躲避了盐害[6]。
渗透调节作用也是植物抗渗透压胁迫的一种机制,积累一些小分子有机物,如脯氨酸﹑甘氨酸﹑甜菜碱﹑山梨醇﹑甘露醇等渗透调节物质,缓解盐胁迫带来的生理干旱[7]。
1.3 植物抗低温胁迫机制冷害发生时,植物体主要通过产生各种功能分子或改变某些分子的状态来对抗低温。
低温时,质膜上的脂类发生了变化,磷脂和游离甾醇含量增加,减少了甾醇糖苷、酰基甾醇糖苷和葡萄糖苷脂酶。
陈娜等指出膜脂不饱和脂肪酸的含量越高,膜脂相变温度越低,植物的抗冷性也就随之提高[8]。
低温条件下,细胞脱水引起原生质收缩,质膜也要随之收缩。
为了不使质膜发生机械损伤,一部分膜脂被释放到质膜与细胞壁之间的空隙中,这些膜脂聚集成嗜锇颗粒依附于质膜的外表面,可以保持质膜稳定。
2植物抗逆机制的总结2.1离子平衡与渗透调节主要通过无机离子和小分子代谢产物的积累、转运和区域化等机制解除渗透胁迫。
渗透调节物质的作用至少有三个方面,一是保持胞内渗透平衡,二是保护细胞免受胁迫损伤,三是保护酶的活性。
这些小分子物质在正常情况下含量往往很低,在逆境胁迫时合成反应被激活,是植物抗逆的重要原因[9]。
2.2胁迫相关蛋白表达植物应对环境胁迫时会大量合成胁迫相关蛋白(stress-associatedprotein),如水通道蛋白(aquaporin,AQP)、抗冻蛋白(antifreezeprotein,AFP)等。
水通道蛋白(AQP)又称水孔蛋白,是植物中分子量为26~34kD、选择性强、能够高效转运水分子的膜蛋白[10]在拟南芥和其他植物中,已有研究报道指出这些水合蛋白分子受胁迫调控表达,其详尽的功能还有待进一步验证[11]。
零下低温会引起细胞内外水分结冰,冰晶向四周伸展,会损伤细胞,破坏生物有序隔离。
研究表明抗冻蛋白(AFP)具有降低溶液冰点,修饰冰晶形态,抑制重结晶等功能[12]2.3抗氧化防御系统植物在逆境下通常伴随大量活性氧的产生,如果不及时清除将会造成线粒体和叶绿体、细胞膜和一些大分子物质的破坏,使细胞产生氧化损伤。
植物在抵御氧化胁迫时会形成一些能清除活性氧的酶系和抗氧化物质。
抗氧化酶系包括超氧化物歧化酶(SOD)﹑过氧化氢酶(CAT)﹑抗坏血酸过氧化物酶(APX)等;非酶类抗氧化物质有类黄酮、α-生育酚﹑抗坏血酸﹑谷胱甘肽﹑胡萝卜素等[13],它们能有效清除活性氧,提高植物抗逆性。
2.4信号转导与转录因子调控植物体感受外界胁迫信号,启动或关闭某些相关基因,以达到抵御逆境的目的。
与植物干旱、高盐应答有关的植物蛋白激酶主要有:与感受发育和环境胁迫信号有关的受体蛋白激酶(RPK)、与植物对干旱、高盐、低温等反应的信号传递有关的促分裂原活化蛋白激酶(MAPK)及钙依赖而钙调素不依赖的蛋白激酶(CDPK)等[14]3基因组学技术研究植物抗逆基因3.1结构基因组学(StructuralGenomics)规模基因组或cDNA序列测定势必可以挖掘大量的基因,包括抗逆基因。
对拟南芥119Mb的基因组的分析显示约14%的基因与抗病性具有潜在的关系[15]对植物抗病基因研究表明尽管具NBS(NucleotideBindingSite)结构特性的基因未必都是抗病基因,但NBS却是一类常见的抗病基因结构特征。
从拟南芥一半的基因组(约67Mb)的测序分析中检测到120个具NBS结构特征的基因[16]。
3.2比较基因组学(ComparativeGenomics)模式植物的研究中获得的遗传信息可以推广到其他基因组较复杂的植物上。
通过对拟南芥和水稻等遗传作图和基因组组成的详细研究,揭示被子植物的基因组框架的保守性,从而便于研究植物基因组结构与功能的进化;而且可以通过基因的共线性结合EST的作图结果有助于对在大而复杂基因组中某些基因的定位,进而图位克隆[17]。
4结束语近年来,环境问题已越来越受到全世界的关注,运用抗污染植物去除空气、土壤、水体中的重金属、有机磷等污染,已成为各国环境保护工作的重要措施。
如利用凤眼莲等大型水生植物去除环境废水中的酚、镉等污染物,已被证明具有良好效果。
利用植物处理污染,可以避免影响生态平衡或造成新的污染,并能形成新的良性循环。
这正是环境保护工作的目标所在[18,19,20]。
人类的发展离不开与环境的协调,了解植物与环境的关系,研究植物对待环境变化进行自我保护的机制,能有助于我们进一步了解人类与环境的关系。
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