植物抗逆性研究进展.
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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２ ２
。 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
有 相 同之 处 。因此 ， 特将 近年来 研究 较 多
作 二 、抗 性 生理 涉 及 的 某 些 相 关 的相生 相 克现 象一并 加 以叙述 ， 为对传
统 抗 性 生 理 的一 种 补 充 。
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。
植物抗逆性的研究进展
植物抗逆性的研究进展植物作为生物界中的一类生物体，同样面临着各种环境压力和逆境条件。
为了适应不断变化的外部环境，并保证自身生长和繁殖的正常进行，植物进化出了一系列的抗逆性机制。
在过去的几十年中，对于植物抗逆性的研究已经取得了许多重要的进展。
本文将以植物逆境响应的分子机制、次级信号传导途径以及基因工程育种等方面进行探讨。
一、植物逆境响应的分子机制对于植物来说，逆境的发生往往会导致一系列的生理和生化改变，激活一些特定的逆境响应基因。
这些逆境响应基因的调控网络是植物抗逆性的核心。
经过近年的研究，科学家们已经发现了一些关键的抗逆性基因，如DREB、MYB、NAC和WRKY等。
这些基因能够调控植物的各种逆境响应，包括抗寒、耐旱、耐盐等。
此外，植物还通过调节激素合成和信号转导通路来适应逆境。
植物激素如乙烯、脱落酸、脱落酸等在逆境响应中扮演着重要的角色。
二、次级信号传导途径的研究在植物抗逆性的调控过程中，次级信号传导途径起着不可或缺的作用。
通过植物细胞的膜蛋白和信号分子的相互作用，次级信号传导途径能够调节植物对逆境胁迫的应答反应。
其中，Ca2+、ROS、激素和脱落酸等次级信号分子被广泛研究并证实在植物抗逆性中具有重要的功能。
此外，磷脂信号途径、MAPK信号途径和激酶信号途径等也被认为是调节植物抗逆性的关键因素。
三、基因工程育种的发展近年来，基因工程育种技术的快速发展为植物抗逆性研究提供了新的思路和方法。
通过转基因技术，科学家们可以向植物中引入一些外源性基因，以增强植物的抗逆性。
比如，通过转导逆境响应基因DREB1A，可以显著提高植物的抗寒性。
此外，利用基因编辑技术如CRISPR/Cas9等，科学家们还可以精确地修饰植物基因组，以产生更加抗逆性的新品种。
结论总的来说，植物抗逆性的研究取得了许多重要的进展。
深入了解植物抗逆性的分子机制、次级信号传导途径以及基因工程育种等方面，将有助于我们更好地理解植物逆境响应的机理，为培育抗逆性好的新品种提供理论基础和实践指导。
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。
基因工程改良植物抗逆性及品质分析
基因工程改良植物抗逆性及品质分析基因工程技术的发展对于植物育种具有重要的意义。
可以通过基因工程技术改良植物的抗逆性，提高植物的产量和品质。
本文将探讨基因工程改良植物抗逆性及品质分析的研究进展和应用。
一、基因工程改良植物抗逆性的研究进展1. 转录因子的应用转录因子是一类能够调控基因表达的蛋白质，通过基因工程技术改良植物的抗逆性已取得一定的成果。
例如，通过转录因子的调控，植物能够更好地抵抗逆境，如干旱、病虫害等。
2. 外源基因的导入通过导入外源基因，能够使植物产生特定的蛋白质，进而提高植物的抗逆性。
一些抗生素、抗菌肽等外源基因的导入已经在植物育种中得到了应用。
3. RNA干扰技术RNA干扰技术是通过人为干扰RNA的合成和降解过程，来调控特定基因的表达。
这项技术在抗逆性改良中具有重要的应用潜力。
例如，在改良植物的抗虫性方面，可以通过RNA干扰技术降低害虫相关基因的表达，从而提高植物的抗虫能力。
二、基因工程改良植物品质分析的研究进展1. 蛋白质分析蛋白质是决定植物品质的重要因素之一。
通过基因工程技术，可以改良植物的蛋白质组成和含量，从而提高植物的品质。
例如，通过增加某些关键蛋白质的合成，可以提高植物的营养价值和口感。
2. 代谢产物分析代谢产物是植物代谢活动的产物，也是植物品质的重要因素之一。
基因工程技术可以改变植物代谢途径和代谢产物的合成，从而改善植物的品质。
例如，通过改变合成花青素的基因，可以使植物呈现出鲜艳多彩的花朵。
3. 顶级代谢物分析顶级代谢物是植物特有的次级代谢产物，具有重要的生物活性和药用价值。
通过基因工程技术改良植物的顶级代谢物合成能力，可以增加植物的药用价值和市场竞争力。
例如，改良植物中特定类别次级代谢物的合成能力，有望提高植物的药用效果。
三、基因工程改良植物抗逆性及品质分析的应用1. 农业生产中的应用基因工程改良植物的抗逆性和品质分析在农业生产中具有广泛的应用前景。
通过提高作物的抗逆性，可以减少因干旱、病虫害等逆境导致的产量损失。
植物抗逆性研究及应用前景展望
植物抗逆性研究及应用前景展望随着环境变化的加剧和全球气候变暖的影响，植物面临着越来越多的逆境压力。
而植物的抗逆性研究成为热点领域，对于保证农作物的安全生产和提高植物生态系统的稳定性具有重要意义。
本文将探讨植物抗逆性的研究现状，并展望其在未来的应用前景。
1. 植物抗逆性研究的现状植物抗逆性研究主要关注植物在环境变化和逆境胁迫下的生理和分子机制。
通过对植物的耐旱、耐寒、耐盐、抗病等逆境响应机制的研究，可以探索植物如何适应恶劣环境，并提高其抵抗逆境的能力。
1.1. 植物逆境信号转导通路植物在受到逆境胁迫时，会启动一系列逆境信号转导通路，以调控相关基因的表达和激活抗逆性相关的突变体。
这些通路包括激活蛋白激酶、激活离子通道、调控激素合成和信号传导等。
目前，研究者们通过基因工程手段对这些信号通路进行探索，为提高植物抗逆性提供了理论基础。
1.2. 逆境胁迫下的植物生理响应植物在逆境胁迫下，会调节其生理过程以适应环境的变化。
例如，植物在受到干旱胁迫时，会通过调节开关孔、减少水分散失等方式来保持水分平衡。
而在盐胁迫下，植物则会调节细胞内的离子浓度和维持细胞膜的完整性。
这些生理响应对于植物的存活和生长具有重要意义。
2. 植物抗逆性的应用前景展望植物抗逆性研究为农业生产和植物生态系统的可持续发展提供了可能性。
未来，通过对植物的抗逆性机制的深入研究，我们可以预见以下可能的应用前景：2.1. 育种选育抗逆性品种植物抗逆性研究能够为育种选育提供新的思路和方法。
通过利用基因操作技术，我们可以将植物中与抗逆性相关的基因转移到经济作物中，以提高其抵御逆境的能力。
例如，将耐盐性基因转移到盐碱地作物中，提高其耐盐能力，从而增加在贫瘠土地上的农作物产量。
2.2. 植物抗逆性调节相关产品的开发植物抗逆性研究还为开发植物抗逆性调节相关产品提供了可能。
通过研究植物抗逆性相关的生理和分子机制，可以开发出改善植物抗逆性的肥料、生长调节剂和生物农药等。
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]。
DNA甲基化与植物抗逆性研究进展
DNA甲基化与植物抗逆性研究进展一、本文概述随着生物学研究的深入，DNA甲基化作为一种重要的表观遗传修饰方式，其在植物抗逆性中的作用日益受到关注。
本文旨在综述DNA 甲基化与植物抗逆性之间的研究进展，通过深入分析二者之间的关系，揭示DNA甲基化在植物适应环境压力、提高抗逆性方面的重要作用。
文章将从DNA甲基化的基本概念、调控机制入手，探讨其在植物抗逆性中的具体作用，以及如何通过调控DNA甲基化来增强植物的抗逆能力。
本文还将总结当前研究中存在的问题和挑战，展望未来的研究方向，以期为植物抗逆性的研究和实践提供有益的参考。
二、DNA甲基化的基本知识与机制DNA甲基化是一种重要的表观遗传学修饰方式，主要发生在CpG二核苷酸上，其中C（胞嘧啶）被甲基化形成5-甲基胞嘧啶（5mC）。
在植物中，DNA甲基化主要发生在基因组的CG、CHG和CHH三种序列上下文中，其中H代表A、C或T。
这种修饰过程由DNA甲基转移酶（DNMTs）催化，它们能够识别特定的DNA序列，并将S-腺苷甲硫氨酸（SAM）的甲基基团转移到C上。
在植物中，已经鉴定出多种DNMTs，包括METCMTs（如CMT2和CMT3）、DRMs（如DRM1和DRM2）等。
它们各自具有不同的功能域和底物特异性，从而实现对不同DNA序列上下文的甲基化修饰。
例如，MET1主要负责维持CG位点的甲基化，而CMTs则主要作用于CHG位点，DRMs则主要参与从头甲基化过程，即在没有甲基化的DNA上建立新的甲基化模式。
DNA甲基化在植物发育和逆境胁迫响应中发挥着重要作用。
一方面，DNA甲基化可以影响基因的表达，通过改变染色质的结构和转录因子的结合能力来调控基因转录。
另一方面，DNA甲基化也可以作为一种适应性机制，帮助植物应对各种逆境胁迫，如干旱、盐碱、冷害等。
在这些胁迫条件下，植物会通过改变DNA甲基化模式来调整基因表达，从而适应环境变化。
近年来，随着高通量测序技术的发展，越来越多的研究开始关注DNA甲基化在植物抗逆性中的作用。
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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]。
1.2 发生膜脂过氧化作用逆境对膜的伤害,还表现在膜脂过氧化上。
20世纪60年代末,Fridovich提出生物自由基伤害假说,植物在逆境条件下,细胞内产生过量自由基,这些自由基能引发膜脂过氧化作用,造成膜系统的伤害。
主要反应是,活性氧促使膜脂中不饱和脂肪酸过氧化产生丙二醛( MDA。
后者能与酶蛋白发生链式反应聚合,使膜系统变性[2]。
有多位研究者报道,当植物受到低温或高温等逆境的胁迫时,其细胞内自由基清除剂SOD、CAT、AsA、GsT含量下降,而MDA 含量上升;另一方面,热锻炼、冷锻练或外源激素处理提高植物的抗逆性也表现在SOD和CAT的活性提高,膜稳定性增强。
1.3影响离子载体功能的实现在细胞膜上存在着一些离子载体或通道,当外界刺激作用于细胞时,除了膜结构变化影响内部代谢紊乱外,膜上的离子载体首先接受了环境变化的信号,并通过刺激-信使-反应偶联将信息传向细胞内。
其中Ca2+信使的作用不容忽视。
目前,公认Ca2+由质膜上Ca2+活性、Ca2+- AT Pase以及Ca2+/H+反向传递调节的胞质中Ca2+水平的改变可以激发一系列酶的作用,引起相应的生理变化。
综上所述细胞膜在植物的逆境生理中起着重要作用。
外界环境通过影响膜的组分、结构,使膜上电解质、电离梯度以及载体的种类和作用都发生了变化,从而对细胞内部代谢也产生极大影响。
反之,多种植物抗逆性的基础,也是与保护膜的完整性、功能性分不开的。
2与环境胁迫有关的生理生化效应2.1活性氧清除系统植物细胞能通过多种代谢途径产生O2-,OH ,O2和H2O2等活性自由基,与此同时,在生物系统进化过程中,细胞也相应的形成了清除这些自由基和活性氧的保护体系统,本质为酶的抗氧化剂有超氧化物歧化酶(SOD,过氧化物酶(POX,过氧化氢酶(CAT,抗坏血酸过氧化物酶(AsAPOD,脱氢抗坏血酸还原酶( DHAR,谷胱甘肽还原酶(GR,谷胱甘肽过氧化物酶(GP,单脱氢抗坏血酸还原酶(MDAR,谷胱甘肽S转移酶(GsT等。
还有一些非酶性抗氧化剂,如还原性谷胱甘肽(GSH,抗坏血酸(AsA,生育酚(VE,类胡萝卜素(CAR,类黄酮(FLA,生物碱(ALK,半胱氨酸(CyS,氢醌(HQ及甘露醇等。
如前所述,自由基的危害主要是造成细胞膜脂过氧化,破坏细胞膜系统的完整性。
正常情况下,O2-可由SOD歧化生成H2O2-和分子氧,H2O2又可通过保护系统催化分解为无害的分子氧和水。
若O2-积累到一定浓度,会引起叶绿素的破坏,H2O2过剩会抑制CO2的固定和加速植物的衰老,低温、水分胁迫、高温、除草剂等都能破坏活性氧产生与清除之间的平衡,使SOD与CAT活性下降。
相反,若SOD与CAT的活性上升,则说明植物的抗逆性有了增强,这方面已有多个文献报道。
SOD与CAT对保护细胞不受过氧化伤害的重要性已得到公认,但其他酶及非酶自由基清除剂如GsH、AsA的作用也不容忽视,它们共同维持着细胞活性氧代谢系统的平衡[3-7]。
2.2光合系统的变化有大量试验证明,当用低温处理植物时,正常光照下植物会发生本应由过量光照引起的光抑制作用,表现为PS的失活,chla/b比值提高,并伴随着PS反应中心D1蛋白的破坏和叶黄素循环的变化,表明chla比chlb更易受水分胁迫的伤害[8-9]。
也有与大多数试验相反的结果,如Gordon等对冬小麦和冬黑麦的研究发现,冬黑麦对低温光抑制的耐性当在5℃,250u mol/ m2·S ( 5/ 250 时比20/ 250时高,但并不显示D1蛋白、chla/ b比、叶黄素循环的变化,而冬小麦5/ 250时的磷酸蔗糖合成酶活性比春小麦高2. 5倍,因此,猜想低温诱发的对光抑制耐性是由PS活化引起的光合能力的增强,并用PS活化压(1-q b[ (Q Ared/ [(Q A red+ (Q Aox]来衡量PS 活化程度。
PS 的破坏比PS需更长时间修复,且PS的光抑制往往使PS的抑制加强。
对于PS、PS 光抑制的具体机制还有几种不同观点,需要更多实验来证明。
张志刚等[10]以"中椒4号"辣椒为试材,研究了低温(18℃/10℃,昼/夜、弱光(80μmol·m-2·s-1及盐胁迫(70mmol·L-1NaCl3重逆境对辣椒幼苗叶片光合参数、需光特性及CO2需求特性等指标的影响。
低温、弱光、盐胁迫单一及复合逆境均导致辣椒叶片净光合速率(Pn、气孔导度(Gs、蒸腾速率(Tr下降,低温盐胁迫处理的上述各指标降低幅度较大,处理后15d净光合速率比对照降低71.28%。
各逆境导致净光合速率下降的限制因子不同。
弱光处理提高了辣椒叶片表观量子效率(AQY,其他逆境处理均导致辣椒叶片光补偿点(LCP、光饱和点(LSP、AQY及光饱和时的光合速率降低;低温弱光处理辣椒幼苗的CO2补偿点(CCP高于对照,其他逆境处理辣椒幼苗的CCP、CO2饱和点(CSP、羧化效率(CE及RuBP最大再生速率均有所降低;低温盐胁迫处理辣椒叶片上述各指标降低幅度最大,其次为低温弱光及盐胁迫处理。
说明低温、弱光及盐胁迫3重逆境下辣椒叶片光合特性的响应机制与单一或双重逆境下有所差异,弱光在一定程度上可缓解低温盐胁迫复合逆境处理引起的辣椒叶片光合能力的降低。
2.3酶系统的变化某些植物能耐受环境中较高浓度污染物的存在,是因其体内有与此类物质代谢相关的酶类,环境中污染物含量的变化可以启动酶系的变化。
汪敏[11]报道,凤眼莲体内在长期进化过程中形成了一套降解酚的机制,包括多酚氧化酶( PPO、过氧化物酶(PO和酚糖苷转移酶等。
随着培养液中酚浓度提高,PPO和PO活性上升,使体内酚类化合物的代谢加快,将吸收到体内的酚转化为对植物无毒害的其他物质贮存于植物体内或最终代谢为CO2排出体外,从而消除了酚类化合物的解偶联作用和对植物细胞膜的损伤作用2.4代谢途径的改变CAM型旱生植物由于长期缺水生长的适应性,发展出晚上利用PEPCase和苹果酸脱氢酶固定CO2而白天再由RuBPCase固定的CAM途径,从而避免白天气孔开放而失水,同时也能满足生命所需的碳水化合物生产。
另外,存在一种兼性植物,它们在平时表现出C3植物的特征,而在NaCl、PEG和干旱诱导下,能表现出CAM 型植物的固碳方式,其关键是诱导产生PEPCase。
随着胁迫或消除胁迫过程的进行,PEPCase活性、酶蛋白量和PEPCase mRNA 量三者同步增加或减少。
这可以看作环境胁迫引起基因表达的改变,从而导致另一种代谢途径[12-13]有学者认为,质膜中存在Ⅰ型和Ⅱ型2种NADH氧化酶,前者最适pH为7.0-7.4,对氰化物不敏感,这种酶参与的补偿代谢途径不存在Cytaa3,也不存在非血红素铁蛋白,因为它能被F1F0离子通道阻塞剂DCCD抑制,因此,它与ATPase的关系可能是平行的[3]。
2.5胁迫激素的产生植物在遭受逆境胁迫后体内往往迅速积累大量脱落酸( ABA 和乙烯,伴随着胁迫的解除,它们的含量也回落。
由于它们产生的非专一性和普遍性,有人称它们为胁迫激素。
ABA 与逆境生理的密切关系早已为人们所注意,低温、水分胁迫都引起ABA含量上升,且与植物的抗逆性密切相关。
而外源增加ABA,也能引起植物类似受寒害、干旱等逆境时产生的反应[14]。
因此,有假说认为,ABA是植物抗逆基因表达的启动因子,传达了逆境信号。
可以说,植物对逆境的生态适应是建立在胁迫激素生理调控基础上的。
2.6逆境诱导蛋白的产生在逆境胁迫下,植物体内正常的蛋白质合成被抑制,但同时也有若干新的蛋白产生,这些蛋白的生成往往提示新的功能的产生。
最早发现的就是在高温诱导下的热激蛋白Hsp。
这种蛋白起先仅在细菌、酵母中发现,后来发现在高等植物中亦存在。
Lea蛋白(胚胎发生晚期蛋白是一族脱水诱导蛋白,具有很高的亲水性和热稳定性,可分为3组,同时其中一些成员也可被ABA和水分胁迫因子诱导产生[15]。
AFP(抗冻蛋白则被认为是存在于多种植物的低温诱导蛋白。
但深入研究可以发现,植物中还有很多特有蛋白,具有种特异性,不能完全归属于某一类蛋白。
另一种逆境诱导蛋白耐盐蛋白也吸引了科学家的注意力。
已发现其在整体植株、悬浮培养和愈伤组织细胞中均有存在。
外源ABA也能诱导26KD耐盐蛋白的积累。
重金属结合蛋白(MIT往往是某些植物具有较高重金属耐受力的原因,主要是与结合,它们在结构上都具有丰富的Cys残基,可能通过Cys的巯基与金属离子螯合,降低细胞内可扩散的金属离子浓度。
低温能够诱导植物基因的表达从而合成新的蛋白质,这些蛋白质具有增强细胞抗冰冻脱水能力、保护酶行使正常功能和代谢调节功能及稳定细胞膜等作用。