植物抗逆性
植物的抗逆性研究

植物的抗逆性研究植物作为生物界的重要一员,面临着各种各样的环境压力和挑战。
从极端的温度、干旱、盐碱地到病原菌、逆境环境等,植物必须具备一定的抗逆性才能够在这些复杂的环境条件下存活和繁衍。
因此,研究植物抗逆性成为了当前植物科学研究的热点之一。
一、植物抗逆性的定义及重要性植物抗逆性是指植物在受到外界环境压力的干扰时,通过调节其生理、生化和分子水平的表达来适应和反应,从而保持正常的生长与发育。
尽管植物自身无法迅速逃脱环境压力,但其在长期演化适应过程中,形成了一系列抗逆性相关的机制和途径。
植物的抗逆性对于维持生态系统的平衡、增加农作物产量以及改善环境质量都具有重要意义。
二、植物抗逆性的机制研究1. 生理途径植物通过诸如调节渗透调节物质(如脯氨酸等)的积累、调节离子的平衡、维持水分平衡、增强光合作用等方法来增强其抗逆性。
例如,在干旱条件下,植物会通过减少气孔开放、增加根系吸水能力等方式保持水分平衡。
2. 生化途径植物通过诸如抗氧化剂的产生、膜脂过氧化物的降解、气孔导度的调节等途径来应对环境压力。
抗氧化剂可以抑制或中和自由基产生,减少细胞氧化损伤;膜脂过氧化物降解则可以维持细胞膜的完整性和功能;而调节气孔导度则可以控制植物对水分和二氧化碳的吸收。
3. 分子途径植物通过激活或抑制特定基因的表达来调节其抗逆性。
植物在受到外界环境压力时,会激活一系列抗逆性相关基因的表达,从而产生一系列蛋白质和其他抗逆性相关的分子物质,以应对环境压力。
这些分子物质包括抗寒蛋白、抗干旱蛋白、热休克蛋白等。
三、植物抗逆性的提高途径1. 遗传改良通过选育出具有更好抗逆性的品种来提高植物的抗逆性。
利用传统育种方法或基因工程技术,可以选择具有抗逆性相关基因的物种进行杂交或转基因,从而培育出具有更好抗逆性的品种。
2. 生理处理通过诸如提前浸泡、贮运时的冷藏等处理方法,可以提高植物对干旱、寒冷等环境压力的抵抗能力。
此外,还可以通过调节植物生长环境(如光照、气温等)来提高其抗逆性。
植物的抗逆性

植物的抗逆性(2)逆境对光合作用的影响。
在逆境下植物的气孔关闭,光合作用都表现出下降的趋势,同化产物供应减少。
(3)逆境对呼吸作用的影响。
在冻害、热害、盐害、涝渍时植物呼吸速率明显下降;冷害、旱害时植物的呼吸速率先上升后下降;植物发生病害时植物呼吸速率明显增强。
另外逆境也会影响各呼吸代谢途径的活性;(4)逆境对物质代谢的影响。
在各种逆境下植物体内的物质分解大于合成。
二、植物在逆境影响下带来的形态变化(一)形态结构变化如干旱会导致叶片和嫩茎萎蔫,气孔开度减小甚至关闭;淹水使叶片黄化,枯干,根系褐变甚至腐烂;高温下叶片变褐,出现死斑,树皮开裂;病原菌侵染叶片出现病斑。
(二)生理生化变化在冰冻、低温、高温、干旱、盐渍、土壤过湿和病害等各种逆境发生时,植物体的水分状况有相似变化,即吸水力降低,蒸腾量降低,但蒸腾量大于吸水量,使植物组织的含水量降低并产生萎蔫。
如果逆境超出了作物正常生长、发育所能忍受的范围,会严重影响作物生长,比如:根系坏死、生长不良、生长缓慢、叶片黄化、树体瘦弱、晚熟、早衰、虫害入侵、病害频发、产量低、品质差,直至作物死亡。
三、渗透调节与抗逆性(一)渗透调节的概念多种逆境都会对植物产生水分胁迫。
水分胁迫时植物体内积累各种有机和无机物质,以提高细胞液浓度,降低其渗透势,这样植物就可保持其体内水分,适应水分胁迫环境。
这种由于提高细胞液浓度,降低渗透势而表现出的调节作用称为渗透调节。
(二)渗透调节物质植物细胞中渗透胁迫的信号传递和渗透调节渗透调节物质的种类很多,大致可分为两大类。
一类是由外界进入细胞的无机离子,一类是在细胞内合成的有机物质。
1、无机离子逆境下细胞内常常累积无机离子以调节渗透势,特别是盐生植物主要靠细胞内无机离子的累积来进行渗透调节。
植物对无机离子的吸收是一主动过程,故细胞中无机离子浓度可大大超过外界介质中的浓度。
在小麦和燕麦中发现,这种吸收和积累与ATP酶的活性有关。
无机离子进入细胞后,主要累积在液泡中,成为液泡的重要渗透调节物质。
植物的抗逆生理

各酶之间 活性差异
膜脂相变 (液晶—固晶)
骤冷
渐冷
蛋白质变性 或解离
膜破裂(非均一固化) 膜均一固化与紧缩
质膜透性增加 对水透性降低( 根) 叶绿体、线粒体
膜上酶活性降低
细胞内含物渗漏 失水超过了吸水
抑制光合与呼吸
直接损害
派生干旱损害
代谢破坏 间接损害
冷害的机制图解
提高植物抗寒性的途径
1.低温锻炼 如春季采用温室、温床育苗,在露天移栽前,必须 先降低室温或床温至10℃左右,保持1~2天,移入大 田后即可抗3~5℃的低温;
白质的结构与功能。
2. 甜菜碱
甜菜碱是甘氨酸的季胺衍生物,主要分布于细胞质 中。植物中的甜菜碱主要有12种,其中甘氨酸甜菜 碱是最简单也是最早发现、研究最多的一种。 (1)溶解度大;(2)合成较快;(3)PH中性; (4)无毒,对酶有保护作用;(5)能解除NH4+毒 害
3.可溶性糖
可溶性糖包括蔗糖、葡萄糖、果糖、半乳糖等。低 温逆境下植物体内常常积累大量的可溶性糖。
(2)巯基假说:蛋白质被损伤 细胞质脱水结冰 时,蛋白质分子相互靠近,相邻的-SH形成-S-S-, 解冻时蛋白质吸水膨胀,氢键断裂,-S-S-保留, 蛋白质天然结构破坏,引起细胞伤害和死亡。
低温下植物的适应性变化
植物在冬季来临之前,随着气温的逐渐降低, 体内发生一系列适应低温的生理生化变化,抗 寒力逐渐增强的过程,称为抗寒锻炼(cold hardening)或低温驯化(cold acclimation)
四、逆境蛋白与抗逆性
• 逆境条件诱导植物产生的特异性蛋白质统称
为逆境蛋白(stress proteins)。
1. 热激蛋白
2.低温诱导蛋白
植物学专业毕业论文选题参考植物抗逆性研究与应用

植物学专业毕业论文选题参考植物抗逆性研究与应用植物学专业毕业论文选题参考:植物抗逆性研究与应用植物抗逆性是指植物在面对各种环境胁迫时所表现出的适应和抵抗能力。
植物抗逆性研究与应用是植物学领域中一个重要的研究方向。
本文将介绍植物抗逆性的概念、研究方法以及其在农业、环境保护等领域的应用。
一、概述植物抗逆性植物作为静止生物,在其生长发育过程中会面临各种环境胁迫,如高温、低温、干旱、盐碱等。
植物通过一系列的适应和抵抗机制来应对这些胁迫,保证自身的生存和繁衍。
植物抗逆性是研究植物对环境胁迫的应对能力的一个重要指标。
二、研究方法1. 分子生物学方法分子生物学方法是研究植物抗逆性的关键手段之一。
通过基因克隆、基因表达分析、基因组学研究等方法,可以探究植物在受胁迫时产生的相关基因和蛋白质的表达变化,进而了解植物抗逆性的分子机制。
2. 生理学方法生理学方法是研究植物对环境胁迫的生理反应的重要工具。
通过测定植物的生理指标,如叶绿素含量、脯氨酸积累量、超氧化物歧化酶活性等,可以评价植物抗逆性的水平。
3. 遗传学方法遗传学方法是研究植物抗逆性的重要途径之一。
通过杂交育种、遗传分析等方法,可以筛选出具有优良抗逆性的植株,并利用遗传方法揭示其抗逆性的遗传基础。
三、植物抗逆性的应用1. 农业领域植物抗逆性的研究在农业生产中有重要意义。
通过培育具有较强抗逆性的作物品种,可以提高作物的耐受性,减少环境胁迫对农作物产量和品质的影响。
同时,研究植物抗逆性的分子机制,为转基因技术在农业生产中的应用提供理论基础。
2. 环境保护领域植物抗逆性的研究对于环境保护具有重要意义。
通过研究植物在污染环境中的抗逆性,可以筛选出适应恶劣环境的植物物种,用于修复受到污染的土壤和水体。
此外,植物抗逆性的研究也可为环境污染的监测和评估提供参考依据。
四、结论植物抗逆性是植物学领域中重要的研究方向。
通过研究植物抗逆性的分子机制和生理反应,可以揭示植物在受到环境胁迫时的应对方式。
提高植物抗逆性的方法

提高植物抗逆性的方法植物在生长发育过程中,常常会遭受到各种环境的压力和逆境,如高温、低温、干旱、盐碱等。
这些逆境条件会对植物的生长和产量产生负面影响。
因此,提高植物的抗逆性成为了农业生产中的重要课题。
本文将介绍几种提高植物抗逆性的方法。
一、遗传改良遗传改良是提高植物抗逆性的重要手段之一。
通过选择和育种,选出具有较强抗逆性的品种,进行繁殖和推广。
在育种过程中,可以通过杂交、选择和基因编辑等方法,引入或改变植物的抗逆基因,提高植物的抗逆性。
例如,通过转基因技术,将耐盐基因导入作物中,使其具有更强的耐盐性。
二、适应性栽培适应性栽培是指根据植物的生长特性和环境条件,选择适合的栽培措施,提高植物的抗逆性。
例如,在干旱地区种植作物时,可以采用节水灌溉技术,合理利用水资源,减少水分蒸发和浪费。
在高温地区种植作物时,可以选择耐热品种,合理安排作物的生长期,避免高温时段。
适应性栽培还包括选择适合的土壤类型、施肥和病虫害防治等措施,以提高植物的抗逆性。
三、生理调控生理调控是通过调节植物的生理过程,提高植物的抗逆性。
例如,通过施用植物生长调节剂,可以促进植物的生长和发育,增强植物的抗逆性。
另外,适当的修剪和摘心也可以促进植物的分枝和生长,增加植物的抗逆性。
此外,植物的光合作用和呼吸作用也是影响植物抗逆性的重要因素,通过调节光合作用和呼吸作用的速率,可以提高植物的抗逆性。
四、外源物质处理外源物质处理是指通过施用外源物质,提高植物的抗逆性。
例如,施用植物生长调节剂、有机肥料和微量元素等,可以促进植物的生长和发育,增强植物的抗逆性。
此外,一些生物活性物质,如脯氨酸、多糖和脂肪酸等,也可以提高植物的抗逆性。
这些外源物质可以通过叶面喷施、土壤施用或种子处理等方式施用。
五、生物技术应用生物技术应用是指利用生物技术手段,提高植物的抗逆性。
例如,通过基因工程技术,将抗逆基因导入植物中,使其具有更强的抗逆性。
另外,利用组织培养和遗传转化技术,可以培育出具有抗逆性的新品种。
植物的抗逆性机制

植物的抗逆性机制植物生长和繁衍过程中不可避免地会受到各种外界环境因素的影响,例如温度的变化、干旱、盐碱胁迫、病原体感染等,这些环境压力会导致植物发生各种生理和生化变化,对植物的生长和发育产生不利影响。
为了适应这些挑战,植物进化出了一系列抗逆性机制,以在恶劣环境中存活下来。
本文将重点探讨植物的抗逆机制。
一、生理调节植物在受到环境压力的刺激时,会通过一系列生理调节来减轻压力带来的危害。
例如,植物在干旱胁迫下,会通过减少蒸腾作用和调节根系发育来降低水分流失。
此外,植物还会调节内源激素的合成和分布,以提高抗旱能力。
在抵抗高温胁迫时,植物会通过调节光合作用、抑制过氧化作用和增加抗氧化酶的活性来保护细胞免受热损伤。
二、抗氧化防御系统环境压力会引起植物细胞内过氧化物的生成,导致细胞膜的氧化破坏和蛋白质的变性。
为了对抗这些有害物质,植物发展了一套完善的抗氧化防御系统。
这个系统包括抗氧化酶(如超氧化物歧化酶、过氧化物酶和谷胱甘肽过氧化物酶)和非酶抗氧化物质(如抗坏血酸和谷胱甘肽等)。
这些抗氧化物质可以中和过氧化物,阻止其对细胞的伤害。
三、积累抗性物质植物在遭受环境胁迫时,可以积累一些抗性物质来增加自身的抗逆能力。
例如,一些植物在面临盐碱胁迫时会积累大量的可溶性糖类物质,以调节细胞的渗透调节和离子平衡。
此外,一些植物还会产生一些次生代谢产物,如类黄酮、多酚等,这些化合物具有抗氧化和抗菌等功效,能够有效保护植物免受外界环境的侵害。
四、基因调控植物的基因调控对于适应环境压力至关重要。
植物在面临环境胁迫时,会激活一系列的抗逆相关基因,以增加自身的抵抗力。
这些基因编码的蛋白质可以参与植物的抗氧化、调节细胞渗透调节和离子平衡等过程。
同时,植物还可以通过非编码RNA的调控来响应环境胁迫。
总结:植物的抗逆性机制是植物为了适应恶劣环境而进化出来的重要生理和生化特征。
这些机制包括生理调节、抗氧化防御系统、积累抗性物质以及基因调控等方面。
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。
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植物抗逆性姓名:班级:学号:摘要:随着现代生物技术和基因工程的发展,人们对植物抗性的研究逐渐转入基因层面,现在已能够将多种抗植物病虫害的基因转入目的植物中,但日益引起关注的生物安全性问题也是不容忽视的。
在这种情况下,发掘植物自身抗性资源便显得越来越重要。
关键词:植物;抗逆性;基因根据达尔文“适者生存”的进化规律。
凡是地球上现存的植物都是长期自然选择的结果,不同环境条件下生长的植物有利性状被保留下来,并不断加强,不利性状不断被淘汰,就会形成对某些环境胁迫因子的抵御能力,表现为抗逆性。
如植物的抗虫性,抗旱性等。
一.植物抗逆性的利用1. 植物抗逆性与农业生产早在中国的古代,农耕工作者们就开始认识和利用植物的优良的抗逆性。
《齐民要术》中记载要把作物的抗旱性,抗涝性和抗虫性等作为评价和选择种子品种优劣的标准。
并对八十六种物粟的抗逆性特点进行了明确的指出。
成为我国传统农业在品种选育上的一个重要标准。
时至今日,研究和利用植物的抗逆性意义更是重大之至。
化肥、杀虫剂等大量化学试剂的使用,造成了环境的污染破坏,人们利用生物工程技术选择性利用植物自身的抗虫品种而得到优质高产的品系。
减少或杜绝了杀虫剂的使用,降低了生产成本和减少了环境污染,对虫害获得持久的仿效,而且不需要入则的技术即可达到防治目的。
这是抗性研究而以长期坚持并取得实质性进展的关键所在。
如利用植物的次生性物质在植物抗性中起着非常重要的作用,可作为毒素而直接作用于昆虫,如生氰糖苷,作为阻食剂会影响昆虫对食物的利用;又如酚类物质能阻碍昆虫的消化;作为生长调节剂能影响昆虫的变态发育。
通过转基因技术,将编码这些抗性的特异基因进行克隆转移到其它植物细胞中,转录出相应的蛋白产物。
起到抗性的作用。
2.植物抗逆性与环境在对佛山市不同污染点30种绿化植物的叶面积、FV/Fm、叶片细胞膜渗漏率及光和色素含量相对清洁对照点华南植物园的差异。
结果显示,大气污染条件下,绿化植物叶片的生长收到限制。
PSII最大光化学效率下降,光合色素发生降解,细胞膜受到伤害。
实验证明,根据不同植物在同种污染物作用下的伤害阙值不同,可以确定不同物种对此污染物的抗性等级。
由于测定大量植株多项指标的伤害阙值不可行,因此可根据污染点与对照点相对值的大小判断植物抗性。
实验数据表明,同一住屋不同生理指标对环境污染的响应不相同,从而,得到的抗性等级不同,本实验中只有少数生理指标反映出相同的抗性等级。
大气状况使FV/Fm等七个分析参数产生极显著差异,说明,大气污染直接影响这7个生理指标,子评价大气污染状况及植物抗性时这些指标均可以作为参考。
其中,叶面积对大气污染反应最为敏感。
二.植物抗逆性生理1. 抗逆生理与植物水分研究已经知道植物对各种环境胁迫的响应中,水分状况的变化是比较明显的。
在冻害、冷害、热害、旱害和病害等发生时,植物的水分状况都有如下的共同表现,即植物的的吸水量降低,蒸腾量减少,由于蒸腾大雨吸水,植物组织的含水量降低同时发生萎蔫,植物组织的持水力增强。
例如,红松的实生苗在硫酸盐处理时,随着盐分浓度的提高,地上部分水分含量相对下降;葡萄植株遭受大气干旱时,叶片含水量明显降低;玉米幼苗经零上2℃处理12小时,叶片含水量降低。
而且在这些变化中,植物组织中自有谁含量相对减少,而束缚水的含量明显增加。
可以发现植物组织中自由水和束缚水的相对含量对植物的抗逆性有重要影响。
2.抗逆性生理与原生质透性原生质透性在反映植物抗性的差异上是比较敏感的。
大量电解质和非电解质物质被动的向组织外渗漏。
例如,葡萄叶片与干旱失水时,细胞的相对透性比对照增加3~12倍,回复正常供水后,组织含水量能迅速恢复,原生质透性恢复缓慢,干旱程度越重,原生质透性受害越大,恢复越慢挥着不能恢复而使植物死亡。
海蓬子幼苗用不同浓度的氯化钠处理时,随着盐浓度的增加,叶片电解质的外渗值明显增加。
植物发生寒害时,原生质的透性也明显受到破坏,不同抗性的研究中证明各种环境胁迫对原生质透性都有同样的破环作用。
原生质透性的破环,实质上是原生质膜的透性破环。
3.植物抗逆性与物质代谢在植物抗逆生理有关的物质代谢研究中,以碳水化合物和蛋白质代谢研究较多,从这两种物质代谢来看,所有抗性生理中也都有共同的反映。
在冻、冷、旱、热和涝旱等抗性方面都表现为淀粉水解作用加强。
丽日,山芋在低温下储藏时会变甜,这是淀粉水解为葡萄糖和蔗糖;淹水条件下,小麦和睡到植株内贮藏的淀粉水解成可溶性糖,在淹水过程中,可溶性糖又被无氧呼吸迅速利用。
因之可溶性糖在淹水初期明显增强,而后也迅速降低。
淀粉水解为呼吸作用提供了基质,并能增加细胞的渗透压,在抵抗环境胁迫上且有一定的保护作用。
此外,植物的抗性与呼吸作用和光合作用也有者密切的关系。
三.植物抗逆性的研究进展20世纪80年代以来植物基因工程技术的迅猛发展为植物抗性育种研究开辟了新的途径,并形成了以主要经济作物、园艺植物抗性基因研究为重点的对相关基因的定位、克隆、序列分析,抗性相关蛋白结构分类及外源基因的整合与表达等一系列新的研究热点。
随着以人类基因组计划为代表的多种模式生物基因组项目,以及植物功能基因组学研究的开展,我们可以从基因表达整体水平上对抗性基因进一步认识。
目前经常使用的主要是4种:从微生物苏云金杆菌分离出的苏云金杆菌杀虫结晶蛋白基因,简称BT基因;从植物中分理出的昆虫蛋白酶抑制剂基因,其中应用最广泛的是CPTI;植物凝集素基因;病毒外壳蛋白基因,简称CP基因等。
Flor早先在“基因对基因”假说中论述了抗性基因与病原物无毒基因的关系。
后人证实这一机制在细菌、植物病毒、线虫乃至高等植物病害中广泛存在;另外也适于寄主植物与病原物微效基因间的相互作用。
抗性基因一般为多基因家族形式,多数与广谱抗性基因一般为多基因家族形式,多数与广谱抗性机制有关,虽然有的目的基因本身不直接编码功能酶,但可通过其特定产物因子又发自身防卫反映,其抗性作用是间接的。
目前对R基因克隆的主要方法有图位克隆、转座子标签发。
例如从玉米、番茄中应用转座子标签发分别克隆出Hm1,N,Cf-9,拟南芥RPM1,RPS2基因和水稻中的多种抗病基因。
转基因包括转抗性蛋白基因或Avr基因,后者可产生广谱抗性。
常用的抗性基因有十几种,可来自动、植物和微生物,如细菌的Bt基因和异戊基转移酶基因,植物凝集素,昆虫几丁质酶等。
转抗性基因与植物自然抗性基因不同主要在于外源性往往需要进行人工改造以提高其表达水平。
另外,植物自身存在的几丁质酶基因表大量往往不高,需要人为促进其过量表达或是直接转昆虫几丁质酶基因以获得或的抗性效果。
可采用诱导型启动子、多抗性基因转化等策略。
Avr基因存在与否决定着病原菌能否入侵含相应抗病基因的寄主植物或入侵后能否大量增殖,这类基因在病原物里表达后被植物识别,使植物转变对该病原物的抗性目前已经定位或克隆的细菌基因主要来源于假单胞属和黄单胞属,编码不具有典型的信号肽的亲水性可溶蛋白。
大部分只存在于特定病原物中的某些小种中。
从真菌中被定位与分离的Avr基因较少,多数是通过反向遗传方法从植物细胞内定殖的真菌中得到的。
这些Avr蛋白被注射到胞间区域外质体中可诱导HR产生。
真菌中首个被克隆的Avr基因是番茄叶霉菌基因,其对应的抗性基因为Cf-9。
研究发现同种病毒无毒因子可诱导不同的抗病基因介导的HR 过程。
四、结束语常规选育方法结合抗性基因工程将促进植物抗病虫害等育种的发展。
但目前的植物抗性基因研究也存在诸如转基因植物环境释放的生态风险评估,转基因多拷贝诱发的基因沉默和转基因体系多带后外源基因丢失等等难题。
另外,现在对抗性基因的抗病激励尤其是对相关细胞信号传导网络研究不足。
随着由病原物基因组设计药物结构,通过化学品诱导植物抗性与信号表达、核酶抗病毒研究和诱导型启动子元件分析等一系列新思路新方法的运用,我们相信植物抗性基因研究将会更加深入,植的抗性也越来越对人们的生产生活起到至关重要的作用。
参考文献:[1]刘亚萍,王献平等.小麦抗条诱病基因Yr24的SSR标记。
植物病理学报,2005,35:478-480[2]杜春芳,毛雪等.多基因抗性的DTL作图及其在作物持久性抗病育种上的应用。
西北植物学报。
2004,24:172-177[3]王洪春等,1980:植物生理学报,6:227-232[4] liu Y j, Ding H . Response of plants to air pollution and theirsignificance in urban greening.Chin Bull Bot ,2001,18:577-584[5] Su X ,Hu D Q, Lin Z F, et al. Effect of air pollution on the chlorophyll fluorescence characters of two afforestation plants in Guangzhou .Acta Phytoecol Sin,2002,26:589-593[6]Rice. E. L.Allelopathy.Orlando:Academic Press.Inc 1984.12[7]Kogan.M.Ortman,E.E.Bull,Enromol.Soc.Am.1978.24:175-178[8]Levins.D.A.Ouat.Rev.Biol.1973.48:25[9]Cai D G,Michael K,Sirak,et al. Positional cloning of a gene for nematode resistance in sugar beet.Science,1997,275:832-834[10] Weimberg.R.1975:Plant Physiol,46: 466-472[11] Yamaki.S.1972:Plant Cell Physiol,13:67,[12]Conrath U ,O.Thhulke and V.Katetal.Priming as a mechanism in inducd systemic resistance of plants.2001,107:113-119。