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
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。
植物对低温胁迫的感知与利用机制研究
植物对低温胁迫的感知与利用机制研究低温是植物生长发育过程中的一个重要环境因素，对于植物的生存和适应具有重要影响。
过去的研究中发现，植物能够感知到低温胁迫并启动相应的适应机制，以保护自身免受低温的损害。
本文将探讨植物对低温胁迫的感知与利用机制的研究进展。
一、感知机制1. 温度感受蛋白研究发现，植物中存在许多与温度感应相关的蛋白质。
其中一个重要的蛋白质是冷感受器（cold sensor），它能够感知到环境的低温信号并转导到植物细胞内，从而启动一系列的应答反应。
2. 磷脂信号通路磷脂信号通路在植物的低温应答中起着重要的作用。
当植物受到低温胁迫时，磷脂信号通路能够被激活，并引导植物细胞产生一系列与低温适应有关的物质和蛋白质。
二、利用机制1. 冷适应蛋白冷适应蛋白是植物在低温环境中产生的一类特殊蛋白质。
这些蛋白质能够改变植物细胞的代谢途径和构建细胞膜的物理性质，从而增强植物对低温胁迫的适应能力。
2. 非编码RNA近年来的研究表明，非编码RNA在低温胁迫应答中起着重要的作用。
这些RNA分子能够调控植物基因表达的过程，并帮助植物适应低温环境。
3. 生长素调控生长素是植物生长发育的重要激素，它在植物对低温胁迫的应答中也发挥着重要的作用。
研究发现，生长素能够调节植物的细胞伸长、根系发育等过程，从而帮助植物适应低温环境。
三、未来展望虽然我们已经取得了一些对植物对低温胁迫感知与利用机制的研究进展，但仍有许多问题需要进一步探索。
例如，植物对不同温度的感知和适应机制是否存在差异？低温胁迫对植物生长发育的影响是否会随着时间的延长而增加？未来的研究可以通过综合运用生物学、生物化学和分子生物学等研究手段，深入探究这些问题。
总之，植物对低温胁迫的感知与利用机制研究为我们了解植物的适应能力和生存策略提供了重要线索。
通过对这些机制的深入研究，我们可以为农业生产和环境保护提供科学依据，同时也为植物遗传改良和育种提供新思路和方法。
希望未来能够有更多的科学家致力于这一领域的研究，为人类和地球的可持续发展做出更大的贡献。
植物对低温环境的响应及其抗寒性研究综述（可编辑）
植物对低温环境的响应及其抗寒性研究综述中国农业气象 , : ~ : . /. . ~ .. .植物对低温环境的响应及其抗寒性研究综述曹慧明 ,史作民 ,周晓波 ,雷鹏志 ,董生刚.中国林业科学研究院森林生态环境与保护研究所/国家林业局森林生态环境重点实验室,北京;.四川省理县林业局,理县摘要:低温是影响植物生长发育及分布范围的重要环境因子。
本文从生理生态学的角度综述了植物形态结构、内含物质和光合作用等对低温环境的响应,并从光、水分、温度等方面综合评述了植物抗寒性与环境因子的关系,最后就该领域未来的研究重点给出了建议。
关键词:植物;低温;响应;抗寒性;环境 ,, ., . 。
.,., , / , ,, ; .,:, . ? , , , ?.,,,?. . : ; ; ;;低温是影响植物生长发育和地理分布的关键环研究。
境因子。
据统计,全球每年因低温伤害造成的农林作系统全面了解植物抗寒性研究的相关信息不仅物损失高达数千亿元?。
随着全球变暖带来的极端可以揭示植物对低温环境的适应机制,有助于了解低温环境对植物分布的影响,而且可以指导农林业生气候频发,这一损失甚至还会增加。
近期研究表明,高山植物因其独特的形态和解剖结构而更耐低产,减少寒害造成的损失。
本文从植物生理学和生态温。
冷驯化过程研究也发现,植物通过根茎叶的形学的角度,对近年来植物抗寒性研究成果加以综述,态、解剖结构及超微结构改变 ,保护性物质含量增以期为植物抗寒生理生态学的理论研究和农林业生产提供参考。
加来适应低温。
低温下植物的光合作用过程一直是研究的焦点,目前的研究认为光合作用通过非气孔植物形态解剖结构对低温的响应调节和光保护机制来适应低温。
另外,低温条件低温胁迫会对植物形态产生显著影响,耐低温植物的根茎叶等组织会发生相应变化以适应低温环境。
下不同生理过程之间及多种胁迫之问的联系也得到肖平等对四种抗寒性不同的植物实生苗根茎结构重视。
研究表明,水分状态会影响植物低温下的光合适应。
植物的胁迫应答和逆境适应性
抗氧化系统的调节：植物通过 调节抗氧化系统的活性，来适 应逆境环境，提高生存能力。
抗氧化系统的研究：研究抗 氧化系统的保护作用，有助 于了解植物逆境适应性的生 理机制，为农业生产和生态
保护提供科学依据。
植物逆境适应 性的分子机制
转录因子的调控作用
转录因子是调控 基因表达的关键 因子
转录因子通过结 合DNA调控基因 的转录
水分代谢的调节
植物在逆境条件下，通过调节水分代谢来适应环境变化 植物通过调节细胞内的水分含量，维持细胞的正常生理功能 植物通过调节水分的吸收和运输，保证水分的供应和分配 植物通过调节水分的利用和回收，提高水分的利用率和抗旱能力
营养物质的吸收与利用
植物在逆境条件下，会通过调 节营养物质的吸收和利用来适 应环境变化。
植物胁迫应答和逆 境适应性在生态工 程建设中的应用
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植物会优先吸收有利于逆境适 应的营养物质，如氮、磷、钾 等。
植物在逆境条件下，会通过改 变营养物质的运输和分配方式 来提高逆境适应性。
植物在逆境条件下，会通过调 节营养物质的代谢方式来适应 环境变化。
植物激素的调节作用
植物激素：生长 素、细胞分裂素、 赤霉素、乙烯等
调节作用：促进 植物生长、分化、 发育和逆境适应
用前景
抗逆作物的培育与改良
抗逆作物的定 义：具有较强 抗逆性的作物
品种
抗逆作物的培 育方法：选择 抗逆性强的品 种进行杂交和
选育
抗逆作物的改 良方法：利用 基因工程技术 对作物进行抗
逆性改良
抗逆作物的应 用前景：提高 作物产量和品 质，减少农药 和化肥的使用， 保护环境和生
态平衡
农业生产的可持续性发展
JST低温胁迫对植物生理应答分子机制的进展
ｏ一 ２ 变化的同步测定 ，如果 以该实验中保护酶活性的变化作为规律 ，那么将可以对所有其他类似实验的结果 进行说明。实验结果显示 ，８ 和 ２ ￣ Ｃ ℃对 Ｓ Ｄ Ｏ Ｏ 、Ｐ Ｄ和 Ｃ Ｔ Ａ 活性 的影响是不同的。在整个胁迫时段内，较高 低温时玉米的保护酶系统的综合保护能力呈现出 Ｎ的变化趋势，显示在低温初期和后期植物启用的是不同 抗冷机制以提高植物 自身对低温的适应能力 ，而且作为经过低温锻炼的植物 ，将不需要对低温胁迫的适应而
第 ２ 卷第 ６ ７ 期
ｖ １２ Ｎ ． ０．７ ｏ６
Ｊ ｒａ长 ｔｒ ｕ ｏ ａ Ｕ《ｅ ｉ科学版 ｃ ｎ ） ｏ、 ｌ ｆ ｍ￣ｈ学院学报ｎ自然 （ ａ ｒｌ ｃ ｕｎ 春师范 ｎＮ ｒ ｌ ｉ ￣ｔ Ｎｔ ａ ）ｉ ｅ ｏＣ ｍ ｖ ｙ ｕ Ｓｅ
２ ８ ．Ｏ 年 ｌ Ｏ ２月
［ 收稿 日期 ］２Ｏ —１ —１ Ｏ８ ０ ５
［ 基金项 目】吉林省教育厅科研资助项 目 （ 吉教科合 字 ２Ｏ 第 ７ 号） Ｏ５ ８ 。 ［ 作者简介］韩 国军 （ ７ 一） １ ６ ，男。吉林榆 树人 ，长春师范学院生命科学学院教师，从 事生物教 学与科研管理研 究。 ９
・
７１ ・
响 Ｊ ，而对地上 部分生理 过程 的影 响可能涉及快 速形成和传 导的信 号ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ统 ，如 电信号ｌ ｊ ３ 。另外 ，植 物经 受 低温 时 ，ｃ２ ａ 的聚集点 从细胞 间转 到细胞质 内 ，影响水 的渗透势 ，也有可 能导致 短暂的吸 水增加 ，但缺 乏相
关 的实验 支持。 ２ 低 温胁迫对抗 氧化物 酶 系统 和 Ａ Ｐ ｓ 酶 的影响 Ｔ ａｅ
物在遭受 低温胁迫 后其 体 内 Ｐ Ｄ同工酶谱 带减少 可能是 一个普 遍 的现象 ，而 Ｃ Ｄ同工 酶则在很 大 程度 上 决 Ｏ Ｏ 定 了植 物对 低温 的抵抗 力 。 在对 保护酶 活性 的相关研究 中ｕ一 ，Ｓ Ｄ Ｏ Ｄ Ｏ 、Ｐ Ｄ和 Ｃ Ｔ活性 的 变化 之间得 到 的结论 与聂 庆娟 以女贞 等 Ａ 进行 的研究和吴建 慧 以玉米进 行 的实验存 在一 致性 ，所 不同 的是 木本植物 的低温 比禾本植 物更低 。在对 玉米 施以 ８ ℃和 ２Ｃ 温胁 迫 的实 验 中ｌ ￣低 １ 引，吴 建 慧 在低 温 胁迫 的第 一 天 即进行 了 Ｓ Ｄ Ｏ Ｏ 、Ｐ Ｄ和 Ｃ Ｔ活性 变 化 和 Ａ
植物对低温的适应 -回复
植物对低温的适应-回复植物对低温的适应是一个非常重要的生物学话题。
低温对植物生长和发育产生了很大的影响，并且在寒冷的气候条件下，植物需要采取一些适应策略来确保其生存和繁殖的成功。
本文将一步一步回答“植物对低温的适应”这个话题。
第一步：介绍低温对植物的影响低温是指温度低于植物的最佳生长温度范围的环境条件。
当植物暴露在低温环境中时，会导致一系列不良生理和生化反应。
例如，冷害会导致植物叶片受损、细胞膜渗透性增加、细胞器功能紊乱等。
第二步：植物对低温的生理适应植物针对低温的生理适应主要包括以下几方面。
1. 低温韧性：植物在寒冷环境中生长状况良好的一个重要因素是其对低温的耐受能力。
植物可以通过调节细胞渗透调节物质和膜脂组分，以及产生特定的保护蛋白来提高其低温韧性。
2. 抗寒蛋白：植物在低温环境下会合成特定的抗寒蛋白，这些蛋白可以保护细胞膜和细胞器免受低温的损害。
抗寒蛋白可以帮助植物应对寒冷条件下的逆境。
3. 生长调控：植物在低温环境下会调整其生长和发育模式，以适应低温条件。
例如，它们会减慢生长速度、延迟开花时间等。
第三步：植物对低温的分子适应植物对低温的适应也涉及到分子层面的调节。
植物在低温条件下可以通过调节基因表达来适应外界环境的变化。
通过一系列的信号转导路径，植物可以激活或抑制特定的基因从而增加其对低温的适应能力。
第四步：植物对低温的形态适应植物对低温的适应还包括形态上的变化。
例如，一些植物会在寒冷季节中减少叶片的数量，以减少水分和营养的损失。
另一些植物会形成厚重的外层表皮来提供额外的保护。
第五步：植物对低温的遗传适应植物对低温的适应不仅是在个体水平上发生的，还涉及到在群体水平上的遗传适应。
在寒冷的环境中，那些具有适应性基因的个体往往能更好地生存下来并繁殖后代。
随着时间的推移，这些适应性基因会在群体中逐渐累积，从而提高整个种群的对低温的适应能力。
第六步：植物对低温的人工干预对于农业生产和园艺应用来说，人们可以通过一系列的措施来人工干预植物的低温适应能力。
植物的胁迫应答和胁迫适应
盐碱胁迫下的植物适应策略
01 蛋白质变化
适应高盐碱环境
02 核酸变化
调节基因表达
03 次生代谢产物
增强防御能力
● 04
第4章 温度胁迫的生化反应
温度对植物生长 的影响
温度胁迫是植物生长 过程中另一个重要的 胁迫因素，会影响植 物的生长速率和生理 代谢。 低温胁迫和 高温胁迫都会引起植 物的生化反应和调控。
植物的胁迫应答和胁迫适应
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2024年X月
目录
第1章 植物的胁迫应答和胁迫适应 第2章 干旱胁迫的生理响应 第3章 盐碱胁迫的分子调控 第4章 温度胁迫的生化反应 第5章 生物胁迫的互作关系 第6章 总结与展望
● 01
第1章 植物的胁迫应答和胁 迫适应
植物胁迫的定义
植物在生长过程中常 常受到各种压力和环 境变化的影响，这些 压力称为胁迫。胁迫 可以包括干旱、高温、 低温、盐碱、重金属 等因素，导致植物生 长发育受到影响。
生态影响
植物胁迫适应对 生态系统结构和 功能产生重要影
响
可持续性
如何将研究成果 转化为实际应用， 实现农业可持续
发展
遗传多样性
不同植物种具有 不同的胁迫适应 机制，需要深入
研究
植物胁迫适应机 制
植物在面对环境胁迫 时，会通过调节基因 表达、增加抗氧化酶 活性、合成次生代谢 产物等方式实现适应。 研究植物胁迫适应机 制有助于揭示植物生 长发育的规律，为改 良作物品质提供理论 依据。
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生存机制
增强生存能力和 适应性
生长优势
提高生长势和生 存能力
植物胁迫适应的 机制
植物胁迫适应机制包 括形态学、生理学和 分子学层面的变化。 这些变化帮助植物提 高抗逆性，增强生长 势，维持生存。
植物低温逆境胁迫研究综述
植物低温逆境胁迫研究综述马媛媛;肖霄;张文娜【摘要】低温逆境胁迫可以导致植物细胞水平功能的紊乱.论述了低温对植物生物膜系统、植物内含物和植物基因表达的影响,并阐明了低温诱导基因的调控与低温信号[包括Ca2+信号、ABA信号、蛋白激酶(PK)和蛋白磷酸化酶(PP)及可溶性糖]的传导及其调控.%Cold stress can causes several dysfunctions at cellular level. Moreover, the effects of low temperature on plant biological membrane systems, plant inclusions and plant gene expression were discussed. Finally, the regulation and control of low-temperature-induced genes, the conduction and regulation as well as control of cold signal (include Ca2 + signal, ABA signal, PK, PP and soluble sugar) were expounded, regulation and control.【期刊名称】《安徽农业科学》【年(卷),期】2012(000)012【总页数】3页(P7007-7008,7099)【关键词】植物;低温胁迫;生理生化;基因调节;信号转导及调控【作者】马媛媛;肖霄;张文娜【作者单位】石家庄学院化工学院,河北石家庄050035;石家庄学院化工学院,河北石家庄050035;石家庄学院化工学院,河北石家庄050035【正文语种】中文【中图分类】S188植物在受到低温胁迫后，生长形态会发生较大的变化，同时体内也会发生一系列的生理生化反应，如膜成分的变化以及由此造成的细胞膜流动性的降低［1］，可溶性物质如可溶性蛋白、可溶性糖等的积累［2］，内部植物激素如ABA含量的升高［3］。
植物对低温胁迫的适应机制
植物对低温胁迫的适应机制随着全球气候变化的不断加剧，极端天气现象也随之变得越来越普遍。
其中，低温气候对植物的生长发育和产量产生了很大的影响，因此研究植物对低温胁迫的适应机制具有重要意义。
一、生理适应在冬季，许多植物会经历冷冻或低温胁迫。
为了应对这种环境压力，植物会通过一系列生理适应来增强其抗寒性。
例如，植物细胞中的葡萄糖、蛋白质和脂类等物质会进行寒障修饰，以提高细胞中的抗冻性。
此外，植物还会合成一些特殊的信号分子，如热激素、脂肪酸和腺苷酸等，以启动一些重要适应性代谢通路。
二、分子适应植物对低温适应机制的另一个方面是分子适应，即细胞分子水平上的适应。
这种适应主要表现为基因调控，以及蛋白质翻译和修饰上的适应。
一些重要基因的表达会受到低温胁迫的影响，如ABF类转录因子等。
这些基因调节了冷凝聚物活化酶、抗氧化物的合成以及其他生理过程的调节，从而帮助植物对抗低温环境胁迫。
三、结构适应植物还会通过一些结构适应来应对低温环境的挑战。
例如，植物细胞膜中富含不饱和脂肪酸，因为这些脂肪酸能够增加细胞膜的柔韧性，从而提高了植物细胞对低温的适应能力。
此外，植物还会形成许多结构改变来适应低温环境，如根系网络、木质素化细胞壁等。
四、代谢适应植物的代谢适应主要表现为激素适应和酶活性调节。
植物体内的激素，在低温环境下可以调节数十种代谢途径，并与其他适应性反应相互作用。
此外，一些酶活性的改变也是植物在低温环境中适应的一种方式。
总之，植物对低温胁迫的适应机制非常复杂。
它们表现为生理适应、分子适应、结构适应和代谢适应。
这些适应机制在一定程度上可以帮助植物适应寒冷环境，从而更好地生长发育，并生产出丰富的农产品。
植物对低温胁迫的适应与响应机制研究
植物对低温胁迫的适应与响应机制研究植物是一类高度适应性生物，它们能够在各种环境条件下存活和生长。
然而，寒冷的气候对植物的正常生理活动产生了很大的影响。
低温胁迫是指温度低于植物可生长的最低温度范围，会导致植物蓄积冷害物质，进而影响植物的生长和发育。
为了适应低温胁迫环境，植物进化出了一系列的适应和响应机制。
一、冷害物质的积累与代谢在低温胁迫条件下，植物会积累一些冷害物质，如可溶性糖、脂类和蛋白质。
这些物质具有保护细胞膜和蛋白质结构的作用，减少低温对植物细胞的伤害。
同时，植物也会调整其代谢途径，使得能量分配更加合理，促进生长。
二、保护细胞膜的调节机制低温胁迫会导致植物细胞膜的液晶态结构发生改变，进而降低膜的保护功能。
为了应对这种情况，植物会调控脂类合成和酶活性，增加不饱和脂肪酸含量，提高细胞膜的流动性和稳定性。
此外，植物还能合成一些特定蛋白质，如冷休克蛋白和脱水蛋白，它们可以结合和稳定细胞膜，保护细胞不受低温胁迫的损害。
三、调节基因的表达植物通过调控基因的表达来适应低温胁迫环境。
在低温下，植物会启动一系列与低温适应相关的基因转录，并调整转录因子的活性。
这些转录因子可以识别和结合特定的DNA序列，进而调节下游基因的转录。
通过这种方式，植物能够有效地调节一些与低温适应相关的蛋白质的合成和代谢途径的调控。
四、激素的调节作用植物激素在调节低温适应中起到重要的作用。
例如，赤霉素可以促进植物在低温下生长和发育，而乙烯可以参与调节低温胁迫下的细胞膜稳定性。
此外，植物还会产生一些小分子激素，如激素抗寒素和抗寒蛋白等，它们可以提高植物的抗寒能力，增强植物对低温胁迫的适应性。
五、互作抗寒物质的产生植物在低温胁迫下还可以产生互作抗寒物质。
互作抗寒物质是指植物在低温胁迫下释放的一些挥发性气体和化合物，它们可以提高植物的抗寒能力，并促进整个植物群体的适应性。
常见的互作抗寒物质有甲烷、一氧化氮和乙烯等。
这些物质可以调节植物体内的酶活性，增强植物对低温胁迫的适应能力。
植物逆境胁迫的机制与应对策略
植物逆境胁迫的机制与应对策略植物生长环境的不断变化对其生存和发育造成了巨大的挑战。
特别是在逆境胁迫条件下，植物必须迅速调整其生理和分子机制来应对外界的不利影响。
本文将探讨植物逆境胁迫的机制以及它们可能采取的应对策略。
一、逆境胁迫的类型和机制1. 高温胁迫高温是一种常见的逆境胁迫，它会干扰植物的生长和发育过程。
植物通过多种机制来应对高温胁迫，如热激蛋白的合成、抗氧化系统的激活以及膜脂调节。
这些机制有助于维持细胞结构的稳定性和功能的正常运作。
2. 低温胁迫低温胁迫会引起冻害和冷冻胁迫，对植物的生存和发育造成严重威胁。
植物通过产生冷耐性蛋白、调节脂肪酸合成和增强细胞膜的稳定性来适应低温环境。
此外，植物还会产生抗冻蛋白来防止细胞结构的破坏。
3. 盐碱胁迫盐碱胁迫是指植物生长环境中土壤含盐量过高或含碱量过高。
植物通过调节离子吸收和排泄、合成保护物质以及增强根系结构来适应盐碱胁迫。
这些机制有助于维持水分平衡和细胞内离子浓度的稳定。
4. 干旱胁迫干旱胁迫是指土壤中水分不足，导致植物无法正常生长和发育。
植物通过调节根系结构、合成脱水保护物质、减少蒸腾等机制来适应干旱环境。
这些机制有助于维持水分平衡和保护细胞免受脱水的损害。
二、应对逆境胁迫的策略1. 转录调控植物在逆境胁迫条件下，会调节一系列与逆境应对相关的基因的转录。
这些基因编码的产物可参与调控逆境应答的信号传导、调节激素合成和信号传递、合成保护物质等。
这种转录调控是植物对逆境胁迫做出快速应答的重要机制。
2. 激素信号传递植物通过激素信号传递来调节逆境胁迫下的生理和分子机制。
例如，脱落酸（ABA）在干旱胁迫条件下被大量合成，促进植物进入休眠状态，以降低水分需求。
其他激素如乙烯（ethylene）和赤霉素（gibberellin）也参与了逆境应答的调控过程。
3. 水分调节植物在逆境胁迫时通过调节水分平衡来应对。
根系结构的调整可以帮助植物更好地吸收土壤中的水分。
此外，植物还可以通过调节气孔大小和密度减少蒸腾损失，保持水分供应。
植物响应环境胁迫的适应机制
植物响应环境胁迫的适应机制植物作为一种生物体，在不断变化的自然环境中必须适应各种胁迫因素的挑战。
这些胁迫因素包括温度变化、干旱、盐碱土壤、紫外线辐射等，都会对植物的生长和发育产生不利影响。
为了能够存活并完成生命周期，植物发展出了多种适应机制，以应对环境胁迫的挑战。
一、温度胁迫的适应机制1. 冷适应机制：植物在面对低温环境时，通过调节生理和生化过程来适应寒冷。
例如，植物会合成抗寒蛋白，保护细胞结构；调节细胞膜的组成和流动性，以维持细胞结构和功能的稳定。
2. 热适应机制：当植物遭受高温胁迫时，会通过调节渗透调节物、抗氧化剂和热胁迫响应因子等来实现热适应。
这些适应机制有助于维持细胞膜的完整性，稳定细胞内外的离子浓度差异，以及调节代谢过程。
二、干旱胁迫的适应机制1. 水分节约机制：植物在遭受干旱胁迫时，会通过减少水分散失的途径来节约水分。
例如，植物会减缓气孔开放速率，限制蒸腾作用；调节细胞壁水分含量，以提高水分保持能力。
2. 抗氧化保护机制：干旱胁迫会导致植物产生过多的氧自由基，从而损害细胞结构和功能。
为了对抗这种损伤，植物会增加抗氧化酶的活性，以清除自由基并保护细胞。
三、盐碱胁迫的适应机制1. 分离剂排除机制：植物在面对盐碱土壤时，会通过分离剂排除机制来减少离子的负面影响。
这意味着盐离子和毒素会被植物根部的分离层所排除，从而防止它们进入到植物的维管束。
2. 渗透调节机制：植物还会通过调节渗透调节物的积累来适应盐碱胁迫。
这些物质可以增加细胞内的渗透压，以维持细胞的水分平衡。
四、紫外线辐射胁迫的适应机制1. 紫外线吸收机制：植物会通过合成紫外线吸收剂来减少紫外线对细胞的损伤。
这些吸收剂可以吸收并转化紫外线辐射的能量，减少其直接作用于细胞的影响。
2. 细胞膜调节机制：紫外线会引起细胞膜的脂质过氧化，从而损伤细胞。
为了应对这种情况，植物会通过合成抗氧化剂和调节细胞膜的结构和流动性来保护细胞膜的完整性。
总结起来，植物在遭受环境胁迫时，会通过调节生理、生化反应以及细胞结构来适应并保护自身。
植物对环境胁迫的适应性及其分子调控机制
植物对环境胁迫的适应性及其分子调控机制植物作为降温、抗旱、耐盐等环境胁迫的生物，具有出色的适应性。
这种适应性的表现不仅包括生理和形态结构上的调整，更涉及到分子层面的调控。
在植物对环境胁迫的适应性中，分子调控机制发挥着重要的作用。
一、植物的适应性1. 低温适应性低温适应性是指植物在低温环境中适应生长的能力。
当温度下降时，植物为了保证正常代谢活动的进行，会进行一系列的调整。
首先，植物会合成抗寒蛋白，如冷冻素等，以维持细胞的稳定性和活性；其次，细胞膜的脂质组成会发生改变，以适应低温环境下的渗透压变化；同时，低温环境下光合作用、呼吸作用等代谢过程也会发生调整。
2. 抗旱适应性抗旱适应性是指植物在干旱条件下适应生长的能力。
为了应对干旱的挑战，植物会进行一系列的调整。
首先，植物会在干旱条件下减缓水分流失速度，包括开启气孔、改变叶片形态、分泌黏液等行为。
其次，为了维持细胞的稳定性和活性，植物会合成一系列的保护蛋白和膜脂质，如脯氨酸、脂肪酸等。
同时，植物也会降低代谢率和生物合成速率，以节省能量。
3. 耐盐适应性耐盐适应性是指植物在高盐环境下适应生长的能力。
植物要在高盐环境下维持正常的代谢和生长，就需要进行一系列的调整。
首先，植物会积累大量的特定离子调节物质，如钾离子等，以维持细胞内外的渗透压平衡。
其次，植物会合成耐盐酶、耐盐蛋白等保护蛋白，以维持细胞内的稳定性和活性。
同时，植物的根系也会逐渐扩大，以提高吸收能力。
二、植物适应性的分子调控机制1. 基因表达调控植物在适应环境胁迫时，就需要对基因进行调控。
植物细胞基因表达过程中的调控因素包括可逆磷酸化、转录因子、mRNA剪接等。
这些因素调控了基因的转录和转录后的表达，进而影响植物的适应性。
2. 激素调控激素是调节植物生长和适应性的重要信号分子。
在植物对环境胁迫的适应性中，激素调控机制发挥着重要的作用。
例如，ABA是植物在干旱条件下的重要激素，能够调控气孔的开合和根系的开发；而由细胞壁分解产生的一类植物内源激素——多糖酶，能够增强植物的抗旱适应性。
植物应答低温胁迫机制的研究进展
文章编号：1004-0374(2010)10-1013-07植物应答低温胁迫机制的研究进展计淑霞１，２，３，４，戴绍军３，４，刘 炜１，２＊(1山东省农业科学院高新技术研究中心/山东省作物遗传改良与生物技术重点实验室，济南250100；2农业部黄淮海作物遗传改良与生物技术重点开放实验室，济南250100；3东北林业大学生命科学学院，哈尔滨150040；4哈尔滨师范大学生命科学与技术学院，哈尔滨150025)摘 要：低温是植物生长过程中遇到的主要环境胁迫因子之一，而植物响应低温胁迫是一个多因素协同作用的过程，涉及到复杂的基因表达调控网络。
尤其是低温下植物体内生理生化、细胞骨架结构及基因表达调控等方面的改变及相关机制，一直受到研究者的普遍关注。
该文主要从细胞学及分子生物学等角度入手，将低温胁迫下植物对低温的响应及可能机制进行综述，着重对植物通过细胞内部细胞器结构与功能的改变来抵御或适应低温，尤其对细胞骨架，以及低温信号转导受体及中间体、下游胁迫相关基因的表达及其在细胞内部的调控及应答机制等方面的作用进行探讨，为耐低温植物新品种的培育及农业生产实践提供理论指导。
关键词：低温；植物；细胞器结构与功能；信号转导受体及中间体；胁迫相关基因；耐低温植物新品种中图分类号：Q948.112.2 文献标识码：AThe advances of plants in response and adaption to low temperature stressJI Shu-xia1,2,3,4, DAI Shao-jun3,4, LIU Wei1,2*(1 High-Tech Research Center, Shandong Academy of Agricultural Sciences/Key Laboratory of Crop Genetic Improve-ment and Biotechnology, Jinan 250100, China; 2 Key Laboratory of Crop Genetic Improvement and Biotechnology,Huanghuaihai, Ministry of Agriculture, Jinan 250100, China; 3 College of Life Science, Northeast Forestry University,Harbin 150025, China; 4 College of Life Science and Technology, Harbin Normal University, Harbin 150025, China)Abstract : Low temperature is one of the key environmental stress factors which could affect plant growth and development seriously. And the response and adaption mechanisms of plant to low temperature stress are complicated and confused, which compsed of a complicated regulatory networks. The mechanisms of changes in physiological and biochemical level, especially the dynamic changes of cytoskeleton structure and gene expression pattern under low temperature stress, are all generally concerned by researchers. In this review, the current advances and trends of the mechanisms of plant response to low temperature in cytology and molecular biology level will be summarized. Especially the effect of cytoskeleton, which could heighten plant resistance to cold by dynamically changing of their structures; and the roles of receptors and intermediates, which could participate in cold signal transduction and regulate the gene expression level down-stream by kinase phosphorylation, will be introuced and disscussed detailly. The opinions and views for plant cold acclimation have been put forward and the potential role of the key factors in crop breeding and agricultural production under low temperature have been prospected.Keywords : low temperature; plants; cytoskeleton; receptor, intermediates; signal transduction; stress releated genes; crop breeding收稿日期：2010-04-20；修回日期：2010-07-08基金项目：国家自然科学基金项目(30870191)*通讯作者：E-mail：***************；Tel：*************1014生命科学第２２卷1 低温对植物生长发育的影响植物生长在自然条件下，其生长发育不可避免地要受到盐碱、干旱、低温、高热等极端环境的影响。
植物适应性与环境胁迫
植物适应性与环境胁迫植物作为自然界中的生命体，具有良好的适应性，能够在各种环境条件下存活和繁衍。
然而，随着全球气候变化、土地退化以及污染等问题的日益加剧，环境胁迫对植物的影响也越来越大。
本文将探讨植物的适应性机制以及其面对环境胁迫时的应对策略。
1. 植物的适应性机制植物通过自身的遗传背景和可塑性适应各种环境。
首先，植物的基因组具有丰富的遗传信息，使其能够产生多种形态和生理特性的变异。
这些变异能够使植物适应不同的环境条件，例如耐旱性、耐寒性等。
其次，植物具有可塑性，即在相同基因组的基础上，能够通过表观遗传调控和生理代谢的调整来适应不同的环境条件。
例如，在干旱地区生长的植物可以通过控制气孔开闭、增加根系吸水能力等途径来适应干旱的气候条件。
2. 植物面对干旱胁迫的适应策略干旱是全球范围内最常见的环境胁迫之一，对植物的生长和发育造成了很大的影响。
在干旱条件下，植物通过一系列的适应策略来应对胁迫。
首先，植物通过调节根系结构和功能来增加吸水能力。
它们可以增加根系表面积、深入土壤层次，以增加水分吸收的面积和效率。
其次，植物通过调节气孔开闭来减少水分的蒸腾损失。
它们可以通过减少气孔的数量或改变气孔大小和位置的方式来降低蒸腾速率。
此外，植物还可以通过合成抗氧化物质来减轻干旱胁迫导致的氧化损伤。
3. 植物面对盐碱胁迫的适应策略盐碱胁迫是由土壤中过多的盐分或碱性物质引起的，对植物生长的限制较大。
植物通过一系列的适应策略来应对盐碱胁迫。
首先，植物通过排除或稀释盐分的方式来降低细胞内盐浓度。
它们可以通过排泄或积累盐分的特殊结构和方式来减少细胞内的盐离子浓度。
其次，植物通过合成盐胁迫指示物质来适应盐碱环境。
这些物质可以帮助植物感知盐胁迫并调节相关基因的表达，从而提高植物对盐碱环境的耐受性。
4. 植物面对极端温度胁迫的适应策略极端温度胁迫对植物的生长和发育具有严重的影响。
在极寒地区，植物通过减少冷害损伤和提高低温耐性来适应寒冷环境。
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。
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。
植物逆境胁迫下的响应机制及其适应性进化
植物逆境胁迫下的响应机制及其适应性进化植物是地球上生命的重要组成部分，它们不仅提供氧气和食物，还可以吸收二氧化碳、净化空气，维护生态平衡。
但是，植物在自然界中常常受到各种环境逆境的胁迫，如干旱、高温、低温、盐碱等，这些逆境将对植物的生长、发育和产量造成严重影响。
为了应对这些逆境，植物进化出了一系列响应机制和适应策略，使其能够在恶劣环境中生存和繁衍。
一、植物逆境胁迫下的响应机制1.1 植物逆境胁迫下的生理响应植物受到逆境胁迫时，会引起一系列生理响应，以适应外界环境。
比如，高温胁迫会引起植物的水分蒸散加快，导致水分流失过多，因此，植物会产生类似动物的出汗机制，通过散热的方式降低体温；同时，植物体内的保护酶也会被激活，从而减轻叶片中的氧化损伤，保护叶绿素的完整性。
1.2 植物逆境胁迫下的遗传响应植物在逆境环境中进行遗传适应的表现形式非常多样。
例如，高盐胁迫会引起植物体内离子平衡的紊乱，一些适应高盐的植物在进化过程中逐渐发展出可以适应高盐环境的基因，这些基因控制着离子转运、调节离子吸收、排泄离子等方面的生理功能，从而在高盐胁迫下保持正常生理状态。
1.3 植物逆境胁迫下的代谢响应植物在受到逆境胁迫时，代谢通路会有所改变。
例如，在干旱胁迫下，植物会减少生长期的代谢通路，而增加胁迫期的生存代谢通路，从而提高植物的生存能力。
此外，植物还会通过调节光合作用、呼吸和光合产氢等途径，优化代谢途径，以适应环境的变化。
二、植物逆境胁迫下的适应性进化植物在漫长的进化过程中，逐渐形成了一系列适应性进化策略来应对逆境胁迫。
这些进化策略一般可分为以下几种类型：2.1 基因水平的适应性进化植物在进化过程中，经过自然选择，逐渐形成了具有抗逆性的基因型，这些基因型自然筛选具有较强适应能力的植物，从而维护种群的生存和繁衍。
2.2 表型可塑性的适应性进化表型可塑性是指植物在面对不同的环境压力时，会产生不同的形态和表现。
这些表现包括根系结构、叶子大小、生长速度等，这些差异提高了植物在不同环境下的适应性。
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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。
前者指植物体自身具有的结构障碍，如叶片较小、栅栏组织发达、细胞壁衍化成角质层、蜡质、木质、栓质、表皮毛和特殊气孔等附属结构，这些附属结构以及木质部间的导管组织能阻止水分子和冰的扩散运动。
后者与植物的诱导性抗寒冻防卫反应有关，包括改变酶系统以及植物激素调控系统的表达：修饰膜组成，增加能降低相变温度的不饱和脂肪酸含量；增加能抑制冰晶生长速率、提高熔点的细胞壁上的阿拉伯木聚糖：增加与细胞识别有关的细胞表面糖蛋白：提高微管的低温稳定性：提高细胞内一些抗冻分子物质如简单的糖类(蔗糖、葡萄糖、海藻糖等)、多元醇、内铵盐/甜菜碱(对ycinebetaine)、脯氨酸、多铵、自由氨基酸、可溶性蛋白质或亲水性多肽和脱落酸等的含量，这些抗冻分子含有(多)羟基，能结合水分，因而能降低细胞水分的减少，稳定大分子和膜的结构。
传统提高植物耐受冻害的方法主要有：①根据形态(如株高、产量)或生理生化指标，采用传统遗传育种手段，培育抗寒冻品种；②改变作物的栽培方式，适地适种，深翻地，涂白。
树盘培土，覆盖杂草薄膜。
熏烟驱寒等；③使用抑制植物生长的激素如脱落酸(ABA)、矮壮素(CCC)、比久(B-9)，以及化学保温剂如煤油乳剂和农业泡沫精(agrifoam)等来调节植物代谢活动，影响植物生长状态。
改善植物抗冻害能力。
这些传统方法对提高植物抗寒冻能力有一定实用效果，但存在作用周期长，并且植物叶面有较厚蜡质，药物难以进入叶内细胞，不能有效改变植物抗寒冻性等问题。
用现代分子生物学技术，从分子水平上进一步阐明植物抗寒冻机制，将有助于对植物抗寒冻作用本质的了解，为有效改良植物抗寒冻能力建立基础。
3植物的抗寒冻机制虽然低温是限制生物生存和分布的主要因素之一，即使在像南极和北极那样极端寒冷的环境下，也有生物生存。
多数植物经低温驯化(cold ac—elimation)后，其抗寒冻能力都增强。
经过大量研究，目前人们对植物冷驯化机制有了一定的了解。
植物在人工低温冷驯化下，通过上游调控来维持呼吸作用、光合作用和蛋白质合成代谢的进行而获得对寒冻的抗性。
在人工低温冷驯化过程中，一系列低温诱导基因被诱导表达，植物系统获得性抗寒冻性是与低温诱导基因的诱导表达密切相关的。
目前研究低温诱导基因及其表达调控的方法主要有3种：①运用现代分子生物学技术包括高通量cDNA微阵列或基因芯片技术、酵母单(或双)杂交方法、DNA标签法和差别展示技术等直接分离与冷驯化相关的基因；②运用传统/正向遗传学和反向遗传学方法包括图位克隆法、转座子或T-DNA插入的定向基因失活技术、反义RNA和共抑制技术以及基因沉默技术，筛选并研究大量突变群体中的低温胁迫基因作用位点和功能；③运用分子探针分析酶切扩增多态序列(CAPS)、限制性片段长度多态性(restriction fragment length polymorphism,RFLP)和数量性状座位(quantitative trait loci，QTL)谱，确定低温诱导基因遗传图。
运用现代分子生物学技术，大量与植物低温诱导表达相关的基因已得到分离和鉴定，但一些组成性基因表达与植物耐冷机制之间的关系还未全面揭示。
基于胁迫损伤或耐性表型的遗传筛选方法，与现代分子生物学技术相辅相成，在植物低温转录因子表达、胁迫信号传递和代谢途径的研究中发挥着越来越重要的作用。
3.1 丰富多样的植物低温诱导蛋白质分析低温诱导基因编码的蛋白质的氨基酸组成、序列、结构特征以及进行同源性比较，发现低温诱导蛋白质中有直接与提高植物抗寒冻性、保护细胞免受冻害的功能性蛋白质如胚胎发育晚期丰富蛋白(LEA蛋白)、抗冻蛋白、DNA结合蛋白、mRNA结合蛋白、分子伴侣、离子通道蛋白、bZip蛋白以及能保护其他酶类的蛋白质等：有改变膜脂组成的合成酶如脂肪酸不饱和酶：有降解毒性物的抗氧化胁迫酶包括超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)等；也有调控寒冷信号传导、抗寒冻基因表达和抗寒冻蛋白质活性的调控性蛋白质包括低温转录因子、蛋白激酶以及一些蛋白酶。
晚期胚胎发育蛋白(LEA蛋白)主要出现在种子胚发育的晚期，具有富含Lys 的K节和富含Gly的φ节。
研究低温诱导蛋白质的结果表明，许多低温诱导蛋白质与LEA蛋白在氨基酸序列上有高度同源性，结构上普遍具有以下几个特点：含有大量亲水性氨基酸，在沸点下保持稳定：氨基酸组成简单，仅由几个氨基酸构成，Gly、Ala含量较高；具有重复序列结构。
内部缺少折叠区，受热难于聚集；形成双亲α-螺旋，其疏水区与部分变性蛋白质及膜相互作用，阻止蛋白质和膜进一步变性，而亲水区与其它蛋白质结合，可能具有蛋白质分子伴侣作用。
在低温下稳定膜结构与功能。
3.2低温转录因子DREB1/CBF可以同时调控多个植物低温诱导基因表达，增强植物耐冻性高等模式植物拟南芥低温诱导基因COT(cold—regulated)基因，也称kin(cold-induced)、rd(respon-sive to dehydration)、lti(low-temperature induced)或erd(early responsive to dehydration)基因，所编码的多肽根据氨基酸组成可分成四类：COR6.6/KIN2、CORl5a、RD29A/LTl78/COR78和COR47/RD17，其中COR6.6蛋白与富含丙氨酸的鱼类抗冻蛋白I在氨基酸组成上极为相似，RD29A和RDl7蛋白类似于LEAⅡ蛋白，CORl5a蛋白可能与质膜相互作用，阻止六方晶Ⅱ相发生，提高质膜冷稳定性，增强叶绿体和原生质体的抗冻能力。
研究基因缺失和碱基突变的结果表明，cor15a基因启动子的顺式作用元件包括上游的C-repeat元件。
也称CRT，或DRE(dehvdration-responsive el-ement)，或LTRE(low temperature responsive ele—ment)，其核苷酸序列是TGGCCGAC，以及下游的ABA响应元件ABRE，具有保守的6核苷酸序列TACGTG。
此外，在rd29A基因启动子的顺式作用元件中也发现ABRE以及类似于CRT的脱水响应元件DRE，其核苷酸序列是TACCGACAT。
CRT/DRE/LTRE元件或其核心序列CCGAC，广泛存在低温、高盐及脱水应答中一些诱导基因的启动子中，但它对ABA的快速诱导没有响应。
采用拟南芥corl5a或rd29A基因的CRT/DRE元件。
以及酵母单杂交方法。
经凝胶移位和基因芯片技术，结合位点选择分析以及反式激活分析。
已经分离和克隆了与低温胁迫耐性相关的转录因子CBFl，2，3/DREBlB，1C，1A。
CBFs 具有AP21ERF DNA结合域。
可以识别和结合CRT/DRE元件。
正常生长条件下，野生型拟南芥植物中的CBFs、cor6.6、cor15a、cor47和rd29A基因不表达。
植物经低温冷驯化15min后。
体内的CBFs基因开始表达，约2h左右。
上述cor 基因表达。
CBFl或CBF3组成性过量表达，促进下游的cot基因也组成性地高水平表达，与cor15a单独表达相比，它可以使整株转基因植物耐冻性提高3.3℃。
用含基因的启动子控制DREBIA在转基因拟南芥植物中表达，植物的抗冻、抗干旱和耐盐性提高。
遗传分析发现，ICEl(inducer of CBF expressionl)作为CBF3的激活子，能识别和结合CBF3启动子的MYC/B序列。
转ICEl基因植株的CBF3，RD29和cor15a在低温下高表达。
最近发现的转录因子CBF4显示了植物对低温和干旱胁迫反应进化上的相近性。
CBF4受干旱胁迫诱导。
但不受低温胁迫诱导。
在转基因植株中，过量表达的CBF4不但植物抗干旱能力增强，而且植物的抗冻性提高。
CBF4的原始基因很可能具有调控植物对干旱胁迫作出响应的功能，经过基因复制、启动子趋异及选择、外显子重组等作用，逐渐具有调控植物耐低温的特性。
由于CBF/DREB1能诱导多种与胁迫相关的基因表达，而极大地增强植物抗逆性，因此具有广泛的应用价值，目前已成为人们研究的热点之一，国内外许多研究机构已经利用导入该转录因子来提高植物的抗寒性、抗旱性，并且获得了一定的成功。
3.3遗传突变研究正逐步揭示CBF/DREBl与辅助因子相互作用调控下游基因表达的机制在一些基因表达过程中，转录因子并不直接与顺式作用元件结合，经过辅助因子活化后才能调控下游基因表达。
在拟南芥植物中发现类似酵母的适配器(adaptor)ADA2和具有组蛋白乙酰转移酶(HAT)活性的GCN5蛋白。