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。
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。
植物抗逆机制与调控研究新进展
植物抗逆机制与调控研究新进展近年来，植物抗逆机制和调控的研究已经成为了一个备受关注的领域。
随着全球气候变暖、各种自然灾害频繁发生，对植物的抗逆性能的研究也日益重要。
本文将从植物抗逆机制和植物抗逆调控两个方面入手，介绍一些目前的研究新进展。
植物抗逆机制植物在自然环境中面对各种不同的环境压力和逆境时，会通过一系列的适应机制来保护自己。
目前，已经发现了很多植物抗逆机制。
其中，相对较为常见的有以下几种：1. 抗氧化防御系统。
在各种逆境环境下，植物细胞内会产生许多有害的自由基分子，这些自由基会对植物细胞内的DNA、蛋白质等生物大分子结构造成损害，从而导致细胞死亡。
植物的抗氧化防御系统包括一系列的物质代谢途径，如超氧化物歧化酶、过氧化物酶和抗坏血酸等。
这些物质具有一定的抗氧化功能，可以将有害的自由基进行清除，从而减轻细胞受到的损害。
2. 脱水和渗透调节。
在缺水或者高盐环境下，植物会通过调节细胞内的渗透压，来维持细胞内环境的稳定。
植物细胞内的渗透物质有很多种，其中比较重要的是脯氨酸、脑苷酸、糖和葡萄糖醇等。
这些渗透物质可以增加细胞内的渗透压，从而保持水分的稳定，并且避免渗出和细胞壁的断裂。
3. 借助一些抗逆基因的表达，促进细胞内代谢调节。
抗逆基因是指那些在逆境环境下通过特定的生物反应，在细胞内表达的基因。
这些基因能够通过指向一些关键基因的特异性调节，调整细胞内的代谢通路，从而影响植物的抗逆性。
在一定程度上，这些基因能够帮助植物适应逆境条件并增强其抗逆能力。
植物抗逆调控植物抗逆调控是指植物在逆境条件下，通过一系列的信号转导途径，调节细胞内的代谢、生长和发育，从而维持细胞的正常生理表现，以适应不同的环境压力。
近年来，随着生物技术和基因组学技术的发展，人们逐渐了解了越来越多的植物抗逆调控机制。
其中，较为常见的有下列几种：1. 激素信号转导机制。
激素信号转导在植物的抗逆调控中扮演着十分重要的角色。
激素通过识别细胞内特异性的受体，激活抗逆基因或抑制不利基因的表达，从而调节植物的代谢和生长发育。
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植物抗逆性研究进展V A菌根真菌对植物吸收能力及抗逆性的影响研究进展接种菌根真菌是一种提高农作物产量和质量的比较经济有效的新方法。
V A菌根侵染能扩大寄主植物根系的吸收面积;能够改善水分运输,抵抗水分胁迫,提高植物抗旱性能;能够增强植物对矿物元素和水分的吸收能力,改变菌根根际土壤环境,并在根际生态系统中起重要作用。
V A菌根真菌也可通过植物根系获得碳水化合物及其他营养物质,从而形成营养上的共生关系为植物提供生长所必需的氮等矿物营养;增强寄主植物光合作用及水分循环运转;提高植物对各种病虫害的抗性。
可见,V A菌根真菌对植物的生长具有极其重要的生态价值和经济价值。
电场处理对毛乌素沙地沙生植物抗逆性影响的研究进展自2002年以来,将电场技术应用于毛乌素沙地沙生植物抗逆性研究中,结果表明,恰当的电场处理更有利于种子的萌发及苗的生长,增强了其抗旱抗寒能力。
多胺与植物抗逆性关系研究进展在逆境条件下,植物会改变生长和发育类型以适应环境。
许多研究表明,在各种逆境协迫下,植物体中多胺水平及其合成酶活力会大量增加,以调节植物生长、发育和提高其抗逆能力,这种反应对逆境条件下的植物可能有意义。
就目前的资料来看,多胺之所以能提高植物的抗逆性其机制可能是:①通过气孔调节和部分渗透调节控制逆境条件下水分的丢失。
Liu等的研究表明,多胺以保卫细胞中向内的K+-通道作为靶点,调节气孔的运动[10]。
多胺还可作为渗透调节剂,其积累可增加细胞间渗透,部分调节水分丢失。
②调节膜的物理化学性质。
多胺可与膜上带负电荷的磷脂分子头部及其他带负电的基团结合,影响了膜的流动性,同时也间接地调节膜结合酶的活性。
③多胺可影响核酸酶和蛋白质酶特别是与植物抗逆性有关的保护酶活性,保护质膜和原生质不受伤害。
④清除体内活性氧自由基和降低膜脂过氧化。
⑤调节复制、转录、翻译过程。
尽管多胺对植物抗逆性起积极作用,但植物的各种抗性性状是由多个基因控制的数量性状,很难用转基因的方法将如此众多的外源基因同时转入一种植物中并进行表达调控,更何况还有很多与抗性有关的基因尚未发现,这说明植物抗性机制是复杂的。
迄今,多胺合成代谢中的3个关键酶ADC、ODC、SAMDC已在许多植物中得到了纯化和鉴定,它们的基因也从多种植物中克隆,并采用转基因技术获得了一些认为多胺可提高植物抗性的证据,但多胺在植物中的载体是什么,植物对多胺的信号感受和传递途径怎样,多胺通过怎样的信号转导通路作用于植物的抗性基因,作用于哪些抗性基因,进而在转录和翻译水平上调控这些基因的表达,控制胁迫蛋白的水平,都还不清楚。
因此,采用各种手段,特别是分子生物学的方法研究多胺对植物作用的多样性和提高植物抗胁迫的分子机制、多胺作用的信号转导是值得考虑的多效唑提高植物抗逆性的研究进展多效唑是英国ICI有限公司在20世纪70年代末推出的一种高效低毒的植物生长延缓剂和广谱性的杀菌剂[1],因此它对多种植物都有调节生长的效应。
多效唑还能引起植物体内一系列的代谢和结构变化,增强植物的抗逆性[2],并兼有杀菌作用。
本文仅就多效唑提高植物的抗逆性方面作一简要综述,以期为该领域的研究提供借鉴。
钙与植物抗逆性研究进展钙是植物必需的营养元素,具有极其重要的生理功能。
植物在缺钙条件下,出现与缺钙有关的生理性病害,如苹果果实缺钙可导致苦痘病、水心病和痘斑病等在采前或贮藏期间的生理病害[1]。
早在19世纪,钙就被列为植物必需营养元素,并与氮、磷、钾一起称为“肥料的四要素”。
钙有“植物细胞代谢的总调节者”之称,它的重要性主要体现在钙能与作为胞内信使的钙调蛋白结合,调节植物体的许多生理代谢过程[2,3],尤其在环境胁迫下,钙和钙调素参与胁迫信号的感受、传递、响应与表达,提高植物的抗逆性[4]。
近十几年来,有关钙素营养生理及钙提高植物抗逆性的研究已取得许多进展,现综述如下。
目前,国内外对钙生理及抗逆性研究已经取得了很大进展,但是前人的工作主要侧重于外源钙对植物的影响,对细胞内钙的作用的细节研究得不够深入细致。
以下几个方面的问题亟待深入研究:(1)植物是如何感受到逆境信号以及这些信号是如何由激素传导的;(2)激素是如何把逆境信号通过细胞膜传递给钙信使系统的；(3)钙信使系统如何一步步激活靶酶将逆境信号转变为植物体内的生理生化反应从而使植物适应环境胁迫的;(4)钙信使系统与其它胞内信使是如何一起协调调节植物激素的生理反应的。
相信随着植物生理学和分子生物学的发展及研究的一步步深入,人们对以上这些问题一定会有日益透彻的认识。
这些问题的解决,将使钙生理及抗逆性的研究更加深入,使钙素营养的研究和应用走向新的辉煌硅与植物抗逆性研究进展果聚糖对植物抗逆性的影响及相应基因工程研究进展果聚糖是一类重要的可溶性碳水化合物,其在植物中的积累可提高植物的抗逆性。
本文除了介绍果聚糖的有关知识外,重点综述了果聚糖对植物抗逆性的影响,并从果聚糖对渗透的调节,对膜的保护,在低温、干旱条件下果聚糖相关酶活性变化方面阐述了果聚糖抗旱、抗寒机制。
此外,综述了提高果聚糖积累方面的基因工程研究进展及存在的相关问题。
海藻糖在提高植物抗逆性方面的研究进展3从海藻糖理化特性看植物抗逆性基因工程的前景3.1高等植物中海藻糖的发现高等植物体海藻糖最初是从S.lepidophylla中分离得到的,它在干旱时休眠,而重新给予水分后又复活。
为在植物中找到产海藻糖的DNA序列,科研人员将大肠杆菌和酵母菌的海藻糖合成酶基因序列同植物基因数据库进行比较,他们发现,拟南芥和水稻中的某些克隆同大肠杆菌和酵母有高度同源的序列表达标签(EST)[5]。
1998年,V ogel[6]等用拟南芥的cDNA文库在酵母的tps2突变体中表达,结果这个对温度及其敏感的突变体在38.6℃的高温下存活。
在拟南芥中,他发现了两种基因,即AtTPPA和AtTPPB,二者均能编码6-磷酸海藻糖磷酸酯酶而与酵母tps2突变体进行功能互补。
以上实验结果证明某些植物中也具有合成海藻糖的能力。
这就为把海藻糖合成酶基因导入植物并使其在植物中表达提供了一定的科学前提。
3.2外源海藻糖对植物的保护作用外源海藻糖对生物体的保护作用多以微生物为试验材料,以植物为对象研究在逆境条件下海藻糖对其保护作用的报道很少。
斐炎等在对绿豆幼苗所做的试验中发现,经海藻糖处理的绿豆幼苗质膜上的Mg2+,K+-ATPase活性显著提高。
王三根等发现,将用不同浓度的海藻糖预处理的小麦放在NaCl溶液中生长,其细胞电解质渗透率和脯氨酸含量显著降低,而叶绿素的含量、根系活力、物质积累和生长速度则均有提高。
由此可见,海藻糖在植物幼苗遭受低温、盐害而脱水时,可以提高作物幼苗对低温和高盐的抗逆能力。
3.3利用海藻糖合成酶基因培育抗逆性植物为更好的利用海藻糖的保护特性,利用海藻糖基因构建具有抗逆性的转基因植物则是更重要的手段。
近年来,随着对海藻糖合成代谢途径的深入研究,许多微生物中各种海藻糖合成酶基因已相继被克隆,如大肠杆菌的otsA、otsB基因,酿酒酵母中的tps1、tps2、tsl1基因,担子菌灰树花中的Tsase基因等。
已报道,美国科罗拉多医科大学已把酵母菌的tps1基因转入烟草并获得具抗旱型的转基因植株。
我国的赵恢武等、戴秀玉等也已相继分别将tps基因和ost基因转入烟草,使其耐旱性增强。
荷兰植物生物技术公司把OstBA导入甜菜、马铃薯中,在获得廉价海藻糖的同时,增强了植物的抗旱性和抗寒性。
以上这些研究结果均表明海藻糖的确在提高植物抗逆性方面有一定作用,但同时应看到,这些转基因植物在提高抗逆性的同时,其表型也发生了变化,如转基因烟草的形态发生了多种改变,包括变矮、茎变细等[7]。
这说明海藻糖在转基因植物中的表达及相关代谢产物的积累在一定程度上影响了植物体的生长发育。
为尽量减少这些不利影响,使海藻糖在在植物体内诱导表达是一个前提。
小麦、水稻是我国大面积种植的重要的粮食作物,在将海藻糖合成酶基因导入其以提高其抗逆性方面的研究也还是空白,目前多国科学家已开始了这方面的研究。
基因工程在提高植物抗逆性上的研究进展四、基因工程在提高植物抗逆性的展望利用基因工程将外源抗逆基因导入植物细胞或植物体,从而提高其抗逆性,具有广阔的发展前景。
我国是转基因农产品研究开发的大国,目前转基因植物的种植量位居全球第四。
[33]但通过基因工程提高植物抗逆性的研究仍有许多问题亟待解决。
植物的抗逆性往往不是由单个基因决定的,而是由多基因控制的数量性状[34],因而对提高植物的抗逆性,尤其对一些属数量性状的,仅仅靠一个外源基因的导入来提高植物抗逆性有一定难度,利用基因组工程转入一系列基因,可综合提高植物的抗逆性,具有广阔前景。
[35]更多地筛选具有抗逆性状的目的基因、提高外源基因的转化率、转基因细胞的植株再生、有效解决基因沉默现象、转化植株后代的遗传稳定性、转基因植物的安全等问题,都是基因工程研究所必须解决的几种物理技术在提高植物抗逆性中的研究进展提高植物自身对外界不良环境的抵抗能力一直是植物研究人员关注的热点,物理方法在这一领域中正得到日益广泛的应用.本文综合论述了近年来电场、磁场、电离辐射、激光等物理技术处理植物的种子或幼苗在提高植物抗冻、旱以及病害等逆境的能力,促进农作物增产中的应用成果及其可能的生理生化机制,并对未来的发展方向作了展望.赖草属植物的抗逆性研究进展与应用前景赖草属是多年生禾本科植物,在中国的分布地域较为广泛。
该属内植物对逆境具有较强的抗性,尤其是对于干旱、盐碱、高寒和病虫害等有较强的抵抗能力。
综述了近年来赖草属植物抗逆性方面的研究进展,从赖草的耐旱性、耐盐性、耐寒性以及抗病虫害等方面对赖草属植物的抗逆性机理进行了探讨,并对其未来应用做出了展望。
关键字:赖草属;抗逆性;耐受机制;生理变化甜菜碱与植物抗逆性关系的研究进展甜菜碱是高等植物重要的渗透调节物质,能够提高细胞的渗透调节能力,降低因渗透失水造成对细胞膜、酶及蛋白质结构与功能的伤害,在调节植物对环境胁迫的适应性,提高植物对各种胁迫因子抗性等方面具有重要的生理作用.根据近年来植物内源甜菜碱的积累与作用机理,外源甜菜碱的作用以及甜菜碱合成途径相关基因工程等研究进展进行了综述,甜菜碱在提高植物的抗逆性研究方面具有广阔的应用前景.在逆境胁迫下,植物体内通过诱导甜菜碱及游离脯氨酸等小分子有机物质的积累,提高细胞的渗透调节能力,降低因渗透失水造成对细胞膜、酶及蛋白质结构与功能的伤害,从而增强植物的抗逆性.甘氨酸甜菜碱作为植物细胞的重要渗透调节物质,在外源施用时,无论采用叶面喷施抑或根部浸渍处理,都易于植物吸收利用,并能提高植物的抗逆境能力,有利植物生长发育,因而在农业生产上具有比较大的应用价值.另一方面,将来源于细菌的甜菜碱合成酶基因导入非甜菜碱积累种植物,可提高转基因植物体内的甜菜碱积累及其抗性.对于甜菜碱积累种而言,导入甜菜碱合成酶基因或者增加外源基因的大量表达,同样具有增强植物抗逆性的作用,因而通过甜菜碱合成酶基因工程技术有望培育出农艺性状优良而抗逆性强的作物新品种.甜菜碱与植物抗逆性关系之研究进展甜菜碱是高等植物重要的渗透调节物质, 在调节植物对环境胁迫的适应性, 提高植物对各种胁迫因子抗性等方面具有重要的生理作用。