植物逆境生理学中的研究进展
植物应答逆境胁迫分子机制的研究进展
植物应答逆境胁迫分子机制的研究进展作者：许存宾来源：《种子科技》 2018年第9期摘要：植物在生长过程中经常遭受各种胁迫因子的影响，随着分子生物学技术的发展，植物适应逆境的机制研究也从生理水平步入分子水平。
对植物应答逆境胁迫的转录组、蛋白组和调控分子机制3个方面的研究进行了概述。
关键词：植物；应答逆境胁迫；分子机制；研究进展植物经常遭受各种逆境胁迫，对生长发育造成不利影响，甚至引起死亡。
植物的逆境胁迫通常包括非生物胁迫和生物胁迫，前者主要由一定的物理或化学条件引发，如高温、干旱、冷害、高盐、重金属、机械损伤等，后者主要由各种生物因子引发，如真菌、细菌、病毒、线虫和菟丝子等引起的病虫害[1]。
植物为了适应逆境环境，会在分子、细胞、器官、生理生化等水平上作出及时调节[2～3]。
植物对逆境胁迫的响应是一个非常复杂的生命过程，其分子机制至今尚未完全阐明。
随着全球环境的日益恶化，各种逆境胁迫对植物生长发育带来的影响也日渐严重，成为制约现代农业发展的重要因素，各国学者对植物逆境应答机制的研究也投入了越来越多的力量[4]。
早期科学家们对植物在不利环境中的形态变化和生理指标变化研究较多，随着分子生物学技术的不断发展，对植物适应逆境机制的研究从生理水平进入分子水平，使得植物在逆境胁迫条件下的代谢机理研究取得了重要进展。
植物受到逆境刺激后，通过系列信号分子对相关抗逆基因和蛋白的表达进行调节，进而改变自身形态和生理生化水平来适应逆境[5]。
此研究不仅能探索生命现象的本质，而且能更好地进行分子育种和植物次生代谢产物合成研究。
本文就植物应答逆境胁迫的转录组学、蛋白组学和分子调控机制3个方面的研究进展进行了概述。
1植物应答逆境胁迫的转录组学研究进展转录组学（transcriptomics）是一门在RNA水平上研究生物体中基因转录的情况及转录调控规律的学科，即从RNA水平研究基因表达的情况。
转录组学可定量分析生物体不同组织、不同发育阶段和不同环境条件下的基因表达变化情况。
荔枝逆境生理研究进展(综述)
作者简介 ：肖华山 （９ ８ ，男，福建大田人，副教授 ，博士研究生，主要从事植物生物技术、生理生化的教学与科研 。 １５ 一）
维普资讯
第２ 期
肖 华山，等：荔枝逆境生 塞 垦 竺竺 ！
—
温≤－４ 时 ， － ￣ Ｃ 大分枝甚至主干被冻死 。 在荔枝形态上 ， 对荔枝 叶片膜透性 、 束缚水／ 自由水 、 细胞结构紧密度 （ Ｔ Ｃ Ｒ）与耐寒性关 系的研究表 明，Ｃ Ｒ 值高 的品种在低温下电渗率低 ， Ｔ 束缚水／ 自由水 比值高 ；经线性 回归分析 ，膜透性与叶片组织细胞结构 紧密度之间呈极显著
Ａ ｂｓｔ ａｃ ｒ ｔ：Ｔｈ ｄ ａ ｅ ｎ ｔｅ ｓ ｐｈ ｓｏｌ ｇ ｏ ｉｃ ｉ ａ ｅ ｒ ｖ ｅ ｄ，ｗｈ ｃ ｎ ｌ ｄｅ ｅ ａ ｖ ｎｃ ｓ ｉ ｓｒ ｓ ｙ ｉ ｏ ｙ ｆ ｌｔ ｈ ｒ ｅ ｉ ｗｅ ｉｈ ｉｃｕ ｃ ａ ｇｅ ｏ ｒ ｗｔ ａ ｄ ｅ ｅ ｏ ｈ ｎ ｓ ｆ ｇ ｏ ｈ ｎ ｄ ｖ ｌ ｐｍｅ ｔ ｉ ｃｈ ｍｉ ｔｙ ｎ ｄ ｎ ，ｂ ｏ ｅ ｓｒ ａ ｐｈ ｉ ｌ ｇｙ ｙｓｏ ｏ ｕｎ ｅ ｈ ｓｒ ｓ ｄ ｒ ｔ ｅ ｔｅ ｓ ｃ ｎ ｔｏ ｏ ｄｉｉ ｎ，ｓ ｃ ｓ ｔｍｐｅ ａｕ ｅ ｕ ｈ ａ ｅ ｒ ｔ ｒ ，ｗａ ｅ ，ｍｉ ｅ ａ ｔｉｉ ｄ ｅ ｖｉｏ ｔｒ ｎ ｒ ｌ ｎｕ ｒｔｏｎ ａ ｎ ｒ ｎｍｅ ｔ ｌｐｏ ｌ ｔｏ ． ｎ ｎ ａ ｌｕ ｉ ｎ ｈ ｉ ａ ｅ ｆｌ Ｔ ｅ ｍａ ｎ ｃ ｕｓ ｓｏ ｏｗ ｉ ｌ ｆｌｔｈ ｅ ｐｏ ｎｔｄ ｏ ｔａ ｄ ｓ ｍ ｅ ｓ ｇｇ ｓ ｏ ｏ ｕ ｔ ｅ ｙｅｄ ｏ ｃ ａ ｉ ｅ ｕ ｉ ｉ ｒ ｎ ｏ ｕ ｅ ｔ ｎｓｆ ｒｆ ｒｈ ｒ ｉ ｓｕｄ ｒ ｅａｓ ｕｔ ｒ ｒ ｄ． ｔ ｙａ ｌ ｏｐ ｆ ｗａ ｏ
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。
植物光合作用与抗逆性研究
植物光合作用与抗逆性研究植物光合作用是生命活动中不可或缺的一环，它是能量的来源，同时也是影响植物生长发育的重要因素。
但随着环境日益严峻，植物可能面临的逆境也越来越多，例如高温、干旱、盐碱等各种环境因素的影响。
这时，植物如何应对环境逆境的挑战，保持光合效率和生长发育表现出了极大的研究价值。
一、植物何时需要抗逆性逆境通常会导致植物各项生理状态受到打击，而光合作用作为植物生命活动的重要环节，也面临着被破坏的风险。
例如，逆境条件下能量的供应不足，光合作用难以正常进行，进而影响植物的生长发育和收成。
因此，为了有效应对逆境的挑战，植物研究者需要关注光合作用在逆境条件下的变化，寻找有效的逆境缓解方法。
二、光合作用及其对环境的响应植物的光合作用是指通过光合色素组成的复杂光合体系，通过吸收太阳光能并将其转化为化学能（ATP和NADPH），从而支持植物生长发育所需的生物合成和维持正常的代谢功能。
不仅如此，光合合成还产生了生长稳定剂（如赤霉素）、维生素和多种有益物质。
当植物受到外界环境的影响时，其中一些光合作用参数可能会发生变化。
例如，光合速率、叶绿素含量和组成、叶片衰老和膜通透性等参数，均可能受到各种逆境因素的影响。
这也意味着光合作用对于逆境环境的响应是非常灵敏的，光合作用参数的变化也可以作为植物抗逆性的重要指标。
三、植物抗逆性的研究进展目前，对于植物光合作用及其抗逆性的研究已经相对成熟。
例如，一些学者研究了干旱和盐碱对光合作用的影响，发现这些逆境往往导致植物光合速率下降、叶片失水和叶绿素含量减少。
此外，研究表明，一些物质，例如胆碱、脯氨酸等，对于植物光合作用的恢复也具有很大的作用。
因此，将这些物质施用到逆境环境下的植物中可以有效提高植物的逆境抗性。
四、未来的研究方向看似，对于植物光合作用及其抗逆性的研究已经到了较为成熟的阶段，规律也相对清晰。
但从另一个角度看，植物逆境抗性研究是一个不断发展的领域，还有很多需要探索的研究方向。
逆境下植物叶性状变化的研究进展
过不同的运动排列方式来调整对光辐射 的吸收，减少光胁迫。植物在阴蔽的环境 中，通过大 的叶面积等方式保证在弱光条件下
关 键 词 ：叶性 状 ；抗 逆 性 ；展 望 中 图 分 类 号 ：￥ １ ；１７ —９ ６（ ０ ０） ８２ ０ ．６ ６ ４５ ０ ２ １ ０ —０４０
植 物 对 环 境 变 迁 和 不 良环 境 有 足 够 的适 应 性 和抵抗 能力 ，这 种抗 逆性 既受其 系统发 育 的遗 传基
都 曾作 了总结 。文章 就逆 境条件 下植 物叶性 状 的生 理生 态变化 和抗 逆性 的关 系进行介 绍 ，这对 了解植 物在 逆境 中 的生存 机 制 ，寻找林 木抗 逆 的适 宜调控 措施 ，改 善森林 的生 态效益 都有 一定 的意义 。
基金 项 目 ：广 东省林 业局项 目ｆ４ ０一 ０ ０ １ ４ ０一 ０ ０ １ ４ ０ Ｆ ７ ４ ，４ ０ Ｆ ６ ５ １
生态环境学报 ２ ， ８： ０ ４２ ０ ０ １（）２ ０．０ ９ １ ９ ０
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较 高 的叶组 织密度 ， 的叶厚度 和很小 的叶面积来 较大 适 应干旱 【】 ８ 。干旱 的时候 ，植物 减小 叶面积 和单位 面积 内的叶生物量 ， 减少新 叶的产生 ， 增加老叶的脱 落和减少 叶的大小 ［ 。Ｄ Ｒ Ｋ［］ 究落叶植物和常 】 们 Ｅ Ｅ １研 １
光质和光敏色素在植物逆境响应中的作用研究进展_杨有新
园艺学报 2014，41（9）：1861–1872 http: // www. ahs. ac. cn Acta Horticulturae Sinica E-mail: yuanyixuebao@光质和光敏色素在植物逆境响应中的作用研究进展杨有新，王峰，蔡加星，喻景权，周艳虹*（浙江大学农业与生物技术学院，农业部园艺植物生长发育与品质调控重点开放实验室，杭州 310058）摘 要：光敏色素是植物感受外界光环境变化最重要的光受体之一，不仅参与调控植物生长发育，还介导植物对各种生物和非生物胁迫的响应。
已有研究表明，光敏色素缺失会导致植物对病原菌、害虫等生物胁迫以及低温、高温、干旱、盐等非生物胁迫的抗性发生改变；改变光质（如调节红光远红光比率）可提高植物对上述逆境胁迫的抗性，并且通过水杨酸、茉莉酸和脱落酸等激素信号途径诱导植物的抗性。
在系统综述近年来光敏色素在逆境响应中的作用以及防御机制研究进展的基础上，讨论了在园艺植物生产中通过利用光质和对光敏色素信号途径相关基因进行遗传改良，提高作物抗性，促进作物增产和改善作物品质的重要性。
关键词：光敏色素；抗逆性；光受体；生物胁迫；非生物胁迫；光质中图分类号：S 63 文献标志码：A 文章编号：0513-353X（2014）09-1861-12 Recent Advances in the Role of Light Quality and Phytochrome in Plant Defense Resistance Against Environmental StressesYANG You-xin，WANG Feng，CAI Jia-xing，YU Jing-quan，and ZHOU Yan-hong*（College of Agriculture and Biotechnology，The State Agricultural Ministry Laboratory of Horticultural Plants Growth，Development and Quality Improvement，Zhejiang University，Hangzhou 310058，China）Abstract：Phytochrome is one of the most important photoreceptors sensing the changes of the surrounding environment，which not only plays an important role in regulation of plant growth and development，but also modulates plant stress responses against both biotic and abiotic stresses. Some researches indicated that mutation of the phytochromes decreases defense resistance against biotic stresses like pathogens，and herbivores infection as well as abiotic stresses including cold，heat，drought，salinity and so on. Plant responded to stress differentially with the changes in R/FR ratio，which was associated with salicylic acid（SA），jasmonic acid（JA）and abscisic acid（ABA）signaling transduction. This review summarized recent progress in the study of phytochromes and light quality in plant stress response and discussed the potential application of light environment and phytochrome regulation in horticulture industry.Key words：phytochrome；defense resistance；photoreceptors；biotic stress；abiotic stress；light quality收稿日期：2014–07–11；修回日期：2014–09–01基金项目：公益性行业（农业）科研专项（201203004）；霍英东教育基金项目（132024）；国家科技支撑计划课题（2013AA102406）* 通信作者Author for correspondence（E-mail：yanhongzhou@）1862 园艺学报41卷光不仅是植物光合作用的能量来源，还是参与调控植物的生长发育和逆境胁迫响应的重要信号来源。
植物细胞壁逆境响应蛋白质组研究进展
环 境 胁迫 是 导 致作 物 产 量降 低 的 主要 原 因之 一 。 分析 植 物 响应 逆境 过程 中的生理 与 分子 生物 学特 性是 深入 研 究
农业 基础 科学
现代 农业科 技
２ １ 第 １期 ０ ２年
植物细胞壁逆境响应蛋 白质组研究进展
薛 磊 戴绍 军
（ 北 林 业 大 学 盐碱 地 生 物 资 源 环 境 研 究 中心 东 北 油 田盐 碱植 被 恢 复 与 重 建 教 育 部 重 点 实验 室 ， 龙 江 哈 尔滨 １０ ４ ） 东 黑 ５ ０ ０
物 逆境 适 应性 和作 物 产量提 供 重要信 息 。 年 来 ， 近 人们 利 用
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植物干旱逆境响应的信号转导通路研究
植物干旱逆境响应的信号转导通路研究随着气候变化和人类活动的影响，全球范围内的干旱现象日益普遍。
干旱对农业生产和生态环境造成严重的影响，因此研究植物逆境响应机制具有非常重要的理论和应用价值。
在植物干旱逆境响应的过程中，信号转导是一个非常复杂而又关键的环节，下面我们来探讨一下植物干旱逆境响应的信号转导通路研究。
一、植物干旱逆境的信号转导过程植物的干旱逆境响应是一系列复杂的生理和分子生物学过程，其信号转导过程包括多个级别。
首先，水分缺乏会引起细胞质和核内水势下降，导致离子释放进入细胞质。
这些信号会引起其他信号分子与质膜上的受体结合，从而激活下游的信号转导网络。
植物干旱逆境响应信号转导过程的研究突出表明，该过程中诱导大量基因转录和蛋白质的新陈代谢，如糖代谢相关酶活性的改变，保护膜糖脂的合成以及内质网系统的响应和转录调控因子的表达等。
二、植物干旱逆境的信号转导通路植物干旱逆境响应的信号转导网络主要涉及水势感知、信号传递、基因表达调节和保护应对等。
如下所示：1.水势感知部分水势感知的主要途径是通过离子内流。
植物细胞膜中有许多离子通道和转运蛋白，它们可以通过在水通道和宿主细胞之间传递离子而感知到水势变化。
植物用这些离子通道和转运蛋白控制细胞质水势并启动信号转导机制。
2.信号传递离子的内流通过活化离开细胞的蛋白酪氨酸激酶和酪氨酸激酶。
随后，这些酪氨酸激酶和蛋白激酶被激活，从而进入核内启动新的信号转导通路。
另外，植物由于水分缺乏而产生的一些信号也参与了信号传递。
3.基因表达调节植物干旱逆境响应信号传递的最终目的是通过激活特定的基因产生特定的逆境响应。
该逆境响应机制可以通过激活转录因子、细胞膜运输蛋白和调节激素等途径进行调节。
4.保护应对植物干旱逆境响应机制的最终目的是激活生理和化学防御系统，以保护植物细胞和组织免受干旱的危害。
逆境响应包括调节水分保持、调节膜性质和阻止膜内酶的下降等一系列保护机制。
三、植物干旱逆境响应信号转导通路研究进展目前，研究已经明确了一些参与植物干旱逆境响应的信号转导通路。
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植物逆境生理学中的研究进展
植物是一类具有非常高度适应力和韧性的生物体。
在生长和发育过程中，植物
必须面对各种各样的逆境因素，如温度、水分、盐分等等。
因此，植物必须具备逆境适应的能力，才能够在复杂的环境中生存。
植物逆境生理学主要研究植物如何应对不同种类的逆境因素，并探究相应的适应机制及其调节模式。
本文将全面介绍植物逆境生理学领域的最新研究进展。
水分胁迫
水分胁迫是生长季节中最重要的逆境因素之一。
植物在不得不以较低的水分
生长的时候，要寻求保持水分和营养的平衡，以及维持其生理机能的相关调节。
最近的研究重点放在了植物逆转水分胁迫过程的生理调解以及抵抗胁迫的信号反应上。
科学家研究了阿拉伯芥(Arabidopsis thaliana)和番茄(Solanum lycopersicum)等模
式植物在缺水条件下的总RNA序列表达及差异表达基因。
结果表明，许多推定的
基因与分泌途径，蛋白质质量控制、细胞膜组成以及各种生物化学途径以及脱水素等抗胁迫信号的产生等等相关，与抗缺水胁迫有关。
除此之外，植物水分管理的另一个关键点是保护抗氧化系统，通常被称为水通道。
水通道由水分渗透蛋白—水载蛋白组成。
它们起着快速、精确地控制水分量
和营养物质的平衡的作用，结果控制植物的生长和发展。
盐分胁迫
盐分胁迫可引起植物生长和发育阻碍甚至死亡。
因此，植物必须对盐分胁迫做
出适应。
最近的研究集中在当盐分胁迫时，植物维持正常的离子通道进行平衡的分子机制上。
例如，锁芯联细胞(ClC)家族是非常重要的一种质子/钙离子通道类蛋白。
其广
泛存在于许多植物物种和细胞类型中。
研究者近期发表了一篇有关锁芯联细胞的初
步进展的文章。
他们揭示了植物ClC通道在离子抗性、水分管理以及植物发育中的功能。
其中包括促进植物根系开发、询问根系的离子吸收和渗透途径以及调节根系形态的可塑性等。
高温胁迫
高温胁迫对于许多植物物种来说，都是意味着需要逆境适应的条件。
植物必须调节其生理和分子层面的反应，以适应高温胁迫的影响。
某些植物物种能在高温胁迫下维持其正常的生理功能。
其中售货员植物(Sedum sarmentosum Bunge)是许多热带植物生长的优秀模型。
在遭到高温胁迫时，售货员植物的叶片能够振兴而不表现出叶片的烦躁状态。
不过，过渡的高温胁迫会破坏植物的生命体征。
作为龙胆科植物的阿拉伯芥被广泛地用作模型植物，为研究高温胁迫调节机制提供了一个方便而高效的工具。
阿拉伯芥主要有两种反应:第一种是先进的保护反应，用于保护植物细胞中的酶、卡路里、蛋白质等组织结构和代谢规律;第二种是极端的保护机制，协调性地调控特异性反应来调节高温胁迫。
综合来看，植物逆境生理学现在成为了植物学领域的重要组成部分，不断增长的研究进展不仅为我们揭示了植物逆境适应的神秘，而且也为提高农业和林业生产的效益提供了更为有效的途径。