植物抗水分胁迫的分子机制

植物对干旱胁迫的响应及其研究进展

植物对干旱胁迫的响应及其研究进展 学院：班级： 姓名：学号： 摘要：植物在经受干旱胁迫时，通过细胞对干旱信号的感知和传导，调节基因表达，产生新蛋白质，从而引起大量形态、生理和生化上的变化．干旱胁迫对植物在细胞、器官、个体、群体等水平的形态指标有显著影响，也会影响其光合作用、渗透调节、抗氧化系统等生理生化指标．植物对干旱胁迫分子响应较复杂，包括合成一些新的基因如NCED、Dehydrin基因和CBF、DREB等转录因子．另外，干旱胁迫还能造成蛋白质组学的变化． 关键词干旱胁迫；生态响应；生理机制；研究进展干旱作为影响作物生长发育、基因表达、分布以及产量品质的重要因素之一，严重限制了作物的大面积扩展。植物对干旱的适应能力不仅与干旱强度、速度有关，而且更受其自身基因的调控。在一定干旱阀值（drought threshold）胁迫范围内，很多植物能够进行相关抗旱基因的表达，随之产生一系列生理、生化及形态结构等方面的变化，从而显现出抗旱性的综合性状。因此，从植物本身出发，深入研究植物的抗旱机理，揭示其抗旱特性，提高植物品种的抗旱耐旱能力，以降低作物栽培的用水量，同时最大程度提高作物的产量和品质，科学选育适宜广大干旱、半干旱地区种植的优良作物品种，已成为国内外专家学者们所特别关注和研究的热点问题，对于水资源的合理利用和生态环境的改善均有着重要的意义。 目前，生存资源、环境与农业可持续发展之间的矛盾日益突出，这就要求人们更应高度重视农业综合开发过程中作物逆境生物学的基础研究。 一、植物抗旱基因工程研究新进展 （一）与干旱胁迫相关的转录因子研究 通过转化调节基因来提高植物脱水胁迫的耐性是一条十分诱人的途径．由于在逆境条件下，这些逆境相关的转录因子，能与顺式作用重复元件结合，从而调节这些功能基因的表达和信号转导，它们在转基因植物中的过量表达会激活许多抗逆功能基因的同时表达．胁迫诱导基因能增强胁迫反应的耐力，不同的转录因子参与胁迫诱导基因的调控．遗传研究已经鉴

高温胁迫下植物抗性生理研究进展

高温胁迫下植物抗性生理研究进展《园林科技》2008年01期 加入收藏获取最新 商侃侃张德顺王铖 （上海市园林科学研究所200232） 摘要：温度是影响植物生理过程的重要生态因子，全球变化使得高温热害变得非常突出，成为限制植物分布、生长和生产力的一个主要环境因子。本文综述了热胁迫对植物细胞膜的伤害、生理活动的影响和植物应对高温的生理生化变化及其机理，以期为绿化植物的引种驯化、珍稀濒危植物的迁地保护和植物良种的选育和选择提供理论依据。 关键词：高温胁迫；生理生化效应；热激蛋白 频繁的人类活动排放了大量的温室气体，使其在大气中的含量逐步上升，导致了全球气候的变暖，在最近的100年内全球气温上升了大约0.3~0.6℃[1]，并有逐年上升的趋势，预计到2100年全球气温将再升高5.5K[2]。同时，全球变暖也会引发极端气候的频繁发生，如局部地区的异常高温、干旱等[3~6]。城市化导致的热岛效应，使城市局部地区的温度更高，有些城市的热岛效应影响高达10℃[5]。这些都使得高温热害变得非常突出，影响了植物的生理生态过程[7]，成为限制植物分布、生长和生产力的一个主要环境因子[8~10]。 植物抗逆性潜能和特殊生境下植物的生态适应机制，是当前植物生理生态学研究的热点问题之一[11]。而植物对胁迫的生理响应往往先于外在形态表现。本文综述了热胁迫对植物细胞膜的伤害、生理活动的影响和植物应对高温的生理生化变化及其机理，以期为绿化植物的引种驯化、珍稀濒危植物的迁地保护和植物良种的选育和选择提供理论依据。 1高温对植物的膜伤害 1.1细胞膜结构 细胞膜作为联系植物细胞与外界环境的介质，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统中表现出来。高温是改变生物膜结构和破坏其功能的一个重要的胁迫因子，所以细胞膜被认为是受热害影响的主要部位。高温胁迫改变了膜脂组成，破坏了内质网、高尔基体和线粒体等内膜系统的结构完整性，膜上离子载体的种类和作用发生改变，从而导致了膜的选择性吸收的丧失和电解质的渗漏[3,12]。Barger[13]认为

水分胁迫与活性氧代谢

水分胁迫与活性氧代谢

摘要:水分胁迫使植物细胞产生大量的活性氧，而植物体内的酶促和非酶促清除系统不能及时地将其清除，使活性氧的产生能力大于清除能力，从而使体内的活性氧代谢失调，对植物造成伤害。文中综述了水分胁迫下活性氧代谢：(1)水分胁迫会通过多条途径来增加活性氧自由基的产生, 从而造成对植物的伤害；(2)活性氧的清除系统在活性氧自由基的清除中发挥着重要的作用,水分胁迫对各种保护酶的影响是不同的；(3)活性氧代谢与植物的抗旱能力有着密切的关系，它们可以作为抗旱性品种鉴定和选育的参考指标。文中还就活性氧代谢的进一步研究提出了建议。 目前，全球有近三分之一的可耕地处于干旱或半干旱状态，由于干旱所造成的作物品质下降，产量降低是十分惊人的，其减产程度超过其它逆境因素所造成的减产的总和[1]。当植物遭受到水分胁迫(干旱)时，都会使植物体内产生大量的活性氧自由基，造成氧化损伤，从而对植物产生严重的危害。这些活性氧自由基是通过植物体自身的代谢产生的一类自由基。主要包括：氢氧根负离子(OH-)、氢氧自由基(·OH) 、过氧化氢(H2O2)、超氧物阴离子自由基(O2·-) 、单线态氧(1O2) 等。这些活性氧自由基可以损伤蛋白质、质膜、叶绿素及其它细胞组分。当这些活性氧对细胞产生伤害时，细胞内还存在一些物质来清除活性氧自由基, 以减弱对细胞的损伤。活性氧清除剂主要包括：超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶

(CAT)、过氧化物酶(POD)、谷胱甘肽还原酶(GR)、抗坏血酸过氧化物酶(ASP)、以及维生素C(ASA )、维生素E(Vte)、还原型谷胱甘肽(GSH)、类胡萝卜素(Car)、类黄酮、甘露醇等。 在正常情况下，细胞内活性氧的产生与清除总是处于动态平衡状态，即体内产生的活性氧可以及时地被活性氧清除剂清除掉，不会对植物产生伤害。而在水分胁迫条件下，植物细胞膜系统会受到破坏，Fridovich[2]提出生物自由基伤害学说，认为植物体内自由基大量产生(毒害)会引发膜脂过氧化作用，造成细胞膜系统的破坏，直到植物细胞的死亡。干旱胁迫下造成对植物的伤害就是细胞内O2·-自由基的产生与清除的不平衡所致，从而使膜脂发生过氧化作用或膜脂脱脂作用(形成丙二醛)，破坏膜结构，使植物受到伤害[3]。 1 水分胁迫中活性氧的产生及对植物的损伤 在高等植物的正常代谢过程中，活性氧可通过多条途径产生。例如，在电子传递的过程中，当电子传递到分子氧上时，随之产生活跃且具有毒性的活性氧。叶绿体、线粒体、过氧化物体等均可产生活性氧。其中对叶绿体活性氧的产生机制了解得最为清楚。叶绿体是光合作用的细胞器，在PSI 的电子传递过程中，光合电子可通过末端氧化酶将O2光氧化还原为超氧化物，并通过PSI的电子循环或类囊体扩散至基质表面，在这里发生酶促歧化反应生成H2O2和O2或者在Fe或Cu 的存在下通过Fenten或Haber-Weiss反应生成OH-和O2[4]。最近

植物水分胁迫诱导蛋白研究进展

植物水分胁迫诱导蛋白研究进展 施俊凤1,孙常青2 　(1.山西省农业科学院农产品贮藏保鲜研究所,山西太原030031;2.山西省农业科学院作物遗传研究所,山西太原030031) 摘要　干旱是影响植物正常生长发育的一种最主要的逆境因子,研究发现了大量的植物应答水分胁迫的蛋白。笔者综述了这些蛋白的特性和功能,以提高人们对于植物抗旱机理的认识。关键词　水分胁迫;功能蛋白;调节蛋白;植物中图分类号　S311 文献标识码　A 文章编号　0517-6611(2009)12-05355-03P rogress in P roteins R esponding to W ater Stress in P lants SHI Jun 2feng et al (Institute of Farm Products S torage ,Shanxi Academ y of Agricultural Sciences ,T aiyuan ,Shanxi 030031)Abstract Drought is an im portant stress factor ,which im pacts the grow th and developm ent of plants.At present ,a series of proteins responding to water -stress in plants have been reported.T he study summ arizes the characters and functions of these proteins for enhancing integrated understanding to the m echanism of proteins inv olved in the tolerance to water stress in plants.K ey w ords W ater stress ;Functional protein ;Regulatory protein ;Plant 作者简介　施俊凤(1977-),女,山西代县人,助理研究员,从事抗旱 分子研究。 收稿日期　2009202206 干旱在我国是影响区域最广、发生最频繁的气象灾害。植物在遭受干旱胁迫时,会做出各种反应来避免或减轻缺水对其细胞的伤害。随着分子生物学技术和理论的发展,抗旱相关基因不断被克隆,现已证明一些基因表达产物可增强植物的抗逆性。根据其功能,可分为调节蛋白和功能蛋白两大类。 1　调节蛋白 调节蛋白在逆境胁迫信号转导和功能基因表达过程中起调节作用。目前,已发现的主要有转录因子、蛋白激酶、磷脂酶C 、磷脂酶D 、G 蛋白、钙调素和一些信号因子等。 1.1　转录因子　转录因子对水分胁迫的响应非常迅速,一 般数分种即可达最高水平,转录因子C BF1、C BF2、C BF3、C BF4和DRE B1a 、DRE B1b 、DRE B1c 、DRE B2通过与顺式作用元件 CRT/DRE 结合,引起一组含顺式作用元件CRT/DRE 的抗旱 功能基因表达。在拟南芥等多种植物中,DRE 顺式作用元件普遍存在于干旱胁迫应答基因的启动子中,对干旱胁迫诱导基因的表达起调控作用。 转录因子A BF 和bZIP 可与顺式作用元件A BRE 特异结合,通过依赖A BA 的信号转导途径调控植物对冷害、干旱和高盐碱等环境胁迫的反应 [1] ;MY B 和MY C 可与MY BR 和 MY CR 特异结合,引起相应抗旱功能基因的表达;WRKY 调控 的目标基因启动子是具有W 框的顺式元件,在拟南芥中约有100个WRKY 成员,存在于根、叶、花序、脱落层、种子和维管组织中,参与植物胁迫反应的很多生理过程 [2] 。 1.2　蛋白激酶　目前已知的植物干旱应答有关的蛋白激酶 主要有受体蛋白激酶(RPK )、促分裂原活化蛋白激酶 (M APK )、转录调控蛋白激酶(TRPK )等。RPK 与感受发育和 环境胁迫信号相关;M APK 与植物对干旱、高盐、低温等反应的信号传递有关;TRPK 主要参与细胞周期、染色体正常结构维持等的基因表达[3]。 M AP 激酶级联信号转导途径由M AP 激酶(M APK )与M AP 激酶激酶(M APKK )和M AP 激酶激酶激酶(M APKKK )组 成。植物细胞感受环境胁迫(如损伤、干旱、低温等)后,通过受体蛋白激酶、M APK 4、蛋白激酶C 和G 蛋白等上游激活子顺次激活M APKKK 、M APKK 和M APK 。M APK 被激活后进入细胞核,通过激活特定转录因子引起功能基因的表达或停留在胞质中激活其他酶类如蛋白激酶磷酸酶、脂酶等,最终引起植物细胞对内外刺激的生理生化反应。目前已经在植物中鉴定出多个由干旱胁迫所诱导的与M APK 信号通路有关的蛋白激酶,如A T MPK3、A T MEKK1和RSK 等。利用酵母双杂交系统,M iz oguchi 等证明A T MEKK1参与拟南芥对干旱、高盐、低温和触伤胁迫信号传递的M APK 级联途径[4]。 最近,T aishi 等报道,在拟南芥中有一种蛋白激酶SRK 2C 可响应干旱胁迫诱导,将该基因敲除后的突变体srk2c 对干旱极敏感[5]。另外,用花椰菜病毒的35S 强启动子构建超表达SRK 2C 的转基因植株,其抗旱性也明显增强。 1.3　与第二信使生成有关的蛋白酶　P LC 是主要的磷酸二 酯酶,水解磷酸二酯键,根据水解的磷脂不同,可产生IP3、 DAG 、PA 等。IP3可提高细胞质溶质中的C a 2+浓度,诱导抗 性相关基因的表达[6]。DAG 和PA 可通过诱导活性氧(ROS )的产生,引起相关抗性基因的表达,从而增强植物抗旱性。 C a 2+是最受关注的第二信使,在保卫细胞中,干旱信号 导致C a 2+浓度增加,引起气孔关闭。C a 2+与其受体蛋白钙调素结合发生构象变化,通过C a 2+/C aM 依赖性蛋白激酶 (C DPK )起作用,使蛋白质的S er 或Thr 磷酸化,引起下游信号 传递,使抗旱相关基因表达。 2　功能蛋白　功能蛋白往往是整个水分胁迫调控通路的终 端产物,直接在植物的各种抗旱机制中起作用。当植物遭受水分胁迫时,其本身作为一个有机整体能从各方面进行防御。K azuk o 等将植物水分胁迫功能蛋白分为渗透调节相关蛋白、膜蛋白、毒性降解酶、大分子保护因子和蛋白酶5大类[7]。 2.1　渗透调节相关蛋白　当植物遭受渗透胁迫时,会积累 大量渗透调节物质,如脯氨酸、甘露醇、甜菜碱、可溶性糖和一些无机离子等。这些物质可使植物在胁迫条件下保持吸收水分或降低水分散失,维持一定的细胞膨压,保持细胞生长、气孔开放和光合作用等正常生理过程。现已发现很多渗 安徽农业科学,Journal of Anhui Agri.Sci.2009,37(12):5355-5357,5385 责任编辑　胡剑胜　责任校对　况玲玲

干旱胁迫及植物抗旱性的研究进展

新疆农业大学 专业文献综述 题目: 干旱胁迫及植物抗旱性的研究进展 姓名: 库热·巴吐尔 学院: 林学与园艺学院 专业: 园艺（特色经济林） 班级: 041班 学号: 043231142 指导教师: 海利力·库尔班职称: 教授 2008年12月19日

干旱胁迫及植物抗旱性的研究进展 摘要：干旱(水分亏缺)是我国北方沙漠化地区植物生长季的主要环境胁迫因子。本文从植物干旱的种类，植物对水分胁迫的生理反应，抗旱机理，植物水分胁迫的研究方法等几个方面，探讨植物抗旱研究的进展，存在问题及发展趋势，和干旱和高温在生理水平对植物光合作用影响机制的最新研究进展进行了综述，并对以后的相关研究进行了一些分析。 关键词：干旱胁迫；植物抗旱性，干旱机制 干早(Drought)是限制植物生长发育，基因表达和产量的重要因子[1-4]，是气象与环境质量的指标，是指在无灌溉条件下，长期无雨或少雨，气温高，湿度小，土壤水分不能满足农作物的需要,使作物的正常生长受到抑制，甚至枯死,造成减产或无收的一种自然现象，一般分为大气干旱和土壤干早[5-6]。全球干旱半干旱地区约占陆地面积的35%遍及世界60多个国家和地区。我国是一个干旱和半干旱面积很大的国家，干旱半干旱的面积约占国土面积的52.5%,其中干旱地区占30.8%，半干旱地区占21.7%[7]。植物的抗旱性是指植物在大气或土壤干旱条件下生存和形成产量的能力，抗旱性鉴定就是按植物抗旱能力大小进行鉴定，评价的过程[8-10]。前人对于植物抗旱性的研究作了大量的工作，并在许多方面取得了突破性进展，为干旱半干旱地区的农林业生产提供了理论基础。但这些研究都具有一定的局限性，主要表现为现有研究结果多数是针对植物某个或几个方面进行研究，如某些生理或生化指标，而这些研究指标只在某一时间范围内起有限的作用，用这些具有时间限制的少数几个指标来阐明植物抗旱的途径，方式和机理，或进行耐旱性评价都难以反映植物的真实情况，甚至会使某些最关键的问题被忽略。因此，本文对植物干旱胁迫及抗旱性方面的一些研究成果及存在的问题进行了探讨。 1 干旱胁迫 干旱是一个长期存在的世界性难题，中国水的问题始终是个大问题，水的安全供给问题引起了世界各国的关注。中国的干旱缺水问题目前已引起党中央，国务院和全社会的关注，中国的水危机不是危言耸听,而是既成事实。干旱缺水将成为我国农业和经济社会可持续发展的首要制约因素。 1.1 干旱胁迫的类型及特点 干旱形成有两种主要原因，并形成两类干旱。一是土壤干旱。由于连年干旱,雨量过少，每年降雨量约在200～300mm，地下水位又较低,土壤中水分根本不能满足植物生长，如无灌溉,作物将受干旱之害。二是大气干旱。植物的水分亏缺是由于蒸腾失水超过吸水而产生的,即使在土壤水分充足的情况下，晴天的中午也常常产生干旱。气温高,强烈的太阳辐射显著促进蒸腾;由于土壤干燥,地温低,根的机能低下，使吸水受到抑制。都能使植物产生水分亏缺，特别是二者同时产

水分胁迫

科技名词定义 中文名称：水分胁迫 英文名称：water stress 定义1：因土壤水分不足或外液的渗透压高，植物可利用水分缺乏而生长明显受到抑制的现象。 所属学科：生态学（一级学科）；生理生态学（二级学科） 定义2：因土壤水分不足而明显抑制植物生长的现象。 所属学科：土壤学（一级学科）；土壤物理（二级学科） 本内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布 1水分胁迫 water stress 水分胁迫(water stress)植物水分散失超过水分吸收，使植物组织含水量下降，膨压降低.正常代谢失调的现象。 植物除因土壤中缺水引起水分胁迫外，干旱、淹水、冰冻、高温或盐演条件等不良环境作用于植物体时，都可能引起水分胁迫。不同植物及品种对水分胁迫的敏感性不同，影响不一。在淹水条件下，有氧呼吸受抑制，影响水分吸收，也会导致细胞缺水失去膨压，冰冻引起细胞间隙结冰，特别是在严重冰冻后遇晴天，细胞间隙的冰晶体融化后又因燕腾大量失水，易引起水分失去平衡而姜蔫。高温及盐演条件下亦易引起植物水分代谢失去平衡，发生水分胁迫。干旱缺水引起的水分胁迫是最常见的，也是对植物产量影响最大的。水分胁迫对植物祝谢的影响在植物水分亏缺时，反应最快的是细胞伸长生长受抑制，因为细胞膨压降低就使细胞伸长生长受阻，因而叶片较小，光合面积减小;随着胁迫程度的增高，水势明显降低，且细胞内脱落酸(ABA)含量增高，使净光合率亦随之下降，另一方面，水分亏缺时细胞合成过程减弱而水解过程加强，淀粉水解为糖，蛋白质水解形成氨基酸，水解产物又在呼吸中消耗；水分亏缺初期由于细胞内淀粉、蛋白质等水解产物增亥，吸呼底物增加，促进了呼吸，时间稍长，呼吸底物减少，呼吸速度即降低，且因氧化碑酸化解联，形成无效呼吸，导致正常代谢进程紊乱，代谢失调。水分胁迫对植物的严重影：由于水分胁迫引起植物脱水，导致细胞膜结构破坏。在正常情况下，由于细胞膜结构的存在，植物细胞内有一定的区域化(compartmentation)，不同的代谢过程在

干旱胁迫对植物的影响

干旱胁迫对植物影响 摘要：胁迫严重影响着植物的生长发育,如干旱胁迫，可造成经济作物产量的逐年大幅下降[1],它们不能逃避不利的环境变化, 它 们需要快速的感应胁迫刺激进而适应各种环境胁迫。大多数植物遭受干旱逆境后各个生理过程都会受到不同程度的影响。我们都知道 ,水分在植物的生命活动中起着重要的作用，不仅是光合作用的原料之一，而且还维持着植物的正常体态。因此，我们要用各种预防途径来减少干旱对植物的影响。 关键词：干旱胁迫植物影响 Drought stress impact on plants Abstract : stress seriously influence the plant growth and development, such as drought stress, which can cause economic crop production has fallen dramatically year by year [1], they cannot escape from adverse environmental change, they need fast induction stress stimulation and adapt to various environmental stresses. Most plants by drought adversity after various physiological processes are subject to the influence of different level. As we all know, water in the plant life activities play an important role, not only is one of the raw material of photosynthesis, but also maintains the normal posture of plants. Therefore, we want to use a variety of preventive ways to minimize the effects of drought on plant.

温度胁迫对植物的影响

植物的生长发育需要一定的温度条件，当环境温度超出了它们的适应范围，就对植物形成胁迫；温度胁迫持续一段时间，就可能对植物造成不同程度的损害（彩版8-5）。温度胁迫包括高温胁迫、低温胁迫和剧烈变温胁迫。（一）高温胁迫 当环境温度达到植物生长的最高温度以上即对植物形成高温胁迫。高温胁迫可以引起一些植物开花和结实的异常。在自然界，高温往往与其他环境因素特别是强光照和低湿度相结合对植物产生胁迫作用。植物幼苗因土面温度过高近地面的幼茎组织被灼伤而表现立枯症状；这种病害在温度变化大的黑土、砂质土和干旱情况下发生较重。高温危害植物的机制主要是促进某些酶的活性,钝化另外一些酶的活性,从而导致植物异常的生化反应和细胞的死亡。高温还可引起蛋白质聚合和变性,细胞质膜的破坏、窒息和某些毒性物质的释放。 （二）低温胁迫 当环境温度持续低于植物生长的最低温度时即对植物形成低温胁迫，主要是冷害和冻害。冷害也称寒害,是指0℃以上的低温所致的病害。喜温植物如水稻、玉米、菜豆以及热带、亚热带的果树如柑桔、菠萝、香蕉以及盆栽和保护地栽培的植物等较易受冷害。当气温低于10℃时,就会出现冷害,其最常见的症状是变色、坏死和表面斑点等,木本植物上则出现芽枯、顶枯。早稻秧苗期遇低温寒流侵袭易发生青枯死苗。晚稻幼穗分化至扬花期遇到较长时间的低温,也会因花粉粒发育异常而影响结实。冻害是0℃以下的低温所致的病害。冻害的症状主要是幼茎或幼叶出现水渍状、暗褐色的病斑,之后组织死亡；严重时整株植物变黑、干枯、死亡。早霜常使未木质化的植物器官受害,而晚霜常使嫩芽、新叶甚至新稍冻死。此外，土温过低往往导致幼苗根系生长不良,容易遭受根际病原物的侵染。水温过低也可以引起植物的异常,如会

植物抗逆性研究进展

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。

水分胁迫对杂草种子萌发的影响

水分胁迫对杂草种子萌发的影响 种子萌发作为植物生命周期中的重要阶段，易受到光照、温度、水分和氧气等环境因子的影响。水分是种子萌发起始的重要条件之一，能够保障种子启动一系列的生物化学反应进行萌发[4-5]。褚世海等[6]发现，黄顶菊在土壤含水量达15%~60%的条件下能萌发、出苗和生长。不同种类杂草种子萌发所需的含水量范围和最适含水量各有差异[6-8]。水分过多时，会形成淹涝胁迫，对种子构成不同程度的危害，如造成缺氧，从而使种子发芽延迟和发芽率下降，还可能导致幼苗形态异常[9]。MallorySmith等[10]对淹水条件下粗茎早熟禾和高羊茅种子萌发的研究表明，淹水造成的缺氧环境使二者发芽延迟，但未影响幼苗存活，淹水28d后幼苗地上生物量分别减少了58%和46%。水分不足时，会形成干旱胁迫，直接造成种子吸水速度降低，最大吸水量减少，对种子胚芽及根生长产生一定的抑制作用，从而使种子发芽延迟，发芽速度减慢，进而导致发芽率下降[9,11]。王晓阳等[12]的研究表明，节节麦萌发受水分胁迫显著影响，且对水势敏感，随着渗透势的下降,节节麦发芽率降低，当渗透势小于 -1.0MPa时，种子萌发被完全抑制。王立峰等[13]的研究结果表明，棒头草种子的萌发对水分胁迫高度敏感，在渗透势为-0.4MPa时萌发被完全抑制。唐伟等[14]对甜茅萌发的研究表明，甜茅对水分胁迫具有中等耐受性，在渗透势为-0.6MPa时萌发率为53%，在渗透势为-1.0MPa 时不发生萌发。Chauhan等[15]的研究结果表明，含羞草种子的萌发对水分胁迫具有耐受性，随着渗透势的下降发芽率降低，在-0.8MPa的渗透势下也会发芽，但发芽率仅为5%。

高温胁迫对植物生理的影响

高温胁迫对植物生理的影响 摘要, 全:球変暖使得高温成为影n向描物生理的一个重要的那境因子。本文综述了高温船追下植物在细胞般、叶月-相关生理活动和相应的生理生化效应上的变化悄况。 美键词, 高温M随; 组胞般;光合作用,生理生化效应 在助,通因子中,温度是影响植物生长的主要因子。近年来,随着温室数应的加剧,全球气温上升,高温直接成胁着=一十一世纪农业生产方向。许多植物面l l ll il着高温胁迫的严峻挑战。研究高温胁迫对植物生理的影响,将有助于采取有效的描施減轻高温的危害。 1高温胁迫对细胞膜的影响 细胞膜系统是热损伤和抗热的中心。植物对逆境的适应主要在细胞膜系统,特别是质膜和内嚢体膜的特性。温度逆境不可逆的伤害, 原初反应发生在生物膜系统的类质分子热相交上111。因为,按照生物艘的流动镶照学说,膜的双分子层脂质的物理状态通常成液晶相,温度过高会转化为液相,温度过低会特化为凝胶相,后两种状态都会影响镶嵌于脂质中层的构型极其功能。植物对逆境的适应,在于減轻或避免膜脂相变的发生。植物在高温逆境下的伤害与月青质

通性的增加是高温伤害的本质之一12l。高温打破了细胞内活性氧产生与清除之间的平:衝,造成超氧化物明萬子自由基(02·)、轻自由基(·0H)和丙二酷(MDA)等氧化物的积累,引起膜蛋白与膜内脂的变化。从而引发了膜透性増大,组胞内电解质外i参,表现在可直接测定的相对电导率的增加上,细胞照受害越严重,其细胞膜热稳定性 越弱,反之则强,故可用电导法测定期胞膜热稳定性。高温胁迫下, 植物叶片相对电导率一般表现出增大,且存在者随胁迫温度和时问 的增加而增大的趙势,这也说明植物能忍耐一定的高温,但这种抗热 能力也是一定的。 高温会加剧膜月首过氧化作用, 此过程的产物之一是丙=酷, 它 常被作为膜脂过氧化作用的一个重要指标。高温胁迫下大多数植物丙二難含量部表現出增加的趋势。然而一些研究发現,黄连受高温的適后,其件内丙二酷含量呈下降的趙势,并认为这可能是黄连能够忍耐一定的高温對、境所致13l. 2高温胁迫对植物生理活动的影响 植物叶片是对高温非常敏感的器富,它又是植物.各种生理活动的主要功能器官,高温引起叶片相关功能的变化, 进而影响了植物的叶録索含量、光合作用和蒸腾作用等生理活动。 2.1対叶録素含量的影ll向 叶片叶録素含量变化是叶片生理活性变化的重要指标之一,与 光合机能大小具有密切关系。在高温胁迫下,通常呈现出随者月 lb';追时「司的延长叶録素含量下降的趙势, J胁迫开始时叶録素含

水分胁迫对小麦生长发育的影响

水分胁迫对小麦生长发育的影响 近年来，水资源缺乏已成为农业生产的严重障碍，当今全球水资源危机逐渐加重。据统计，世界上约有三分之一的可耕地处于供水不足状态下，而且其它耕地也常因周期性干旱或难以预计的干旱而减产。我国在作物生长季节也经常发生季节性干旱，在我国尤其是干旱和半干旱地区，缺水问题一直是限制农业生产的最主要因了之一。因干旱造成的减产超过其它因素造成减产的总和。 根据前人研究说明：一、水分胁迫对小麦生理生态的影响是多方面的，株高、叶面积可以作为水分胁迫对小麦影响的直观指标，水分胁迫下小麦地上部生长受到抑制，株高降低、叶面积减小、叶片变得小而挺立、叶表面蜡质层加厚，程度随水分胁迫的加剧而加剧，此为植物适应逆境的一个自我调控的反应，在水分缺失的条件下，植物要尽可能减少蒸腾蒸发表面积来维持自身生长所需水分。株高、叶面积减少的直接结果是总生物量的减少，同时水分胁迫又促使了干物质向鞘部的运移，可见水分的缺失影响了干物质向“库”的运移，在成熟期之前，鞘部截获了向生殖器官运送的干物质;成熟期时另有一部分干物质向叶部、根部输送，水分胁迫促进了根系的生长，中度水分胁迫条件对根部的生长起到更好的促进作用。 二、从叶绿素相对含量的多少表映了作物抗逆性的大小，小麦从拔节期到开花期，倒三叶的抗逆性表现为重度胁迫>中度胁迫>对照，说明水分胁迫增强了倒三叶在开花期之前的抗逆能力，并且这种对胁迫环境的适应、抵御能力随着胁迫程度的加强而增强。叶绿素荧光动

力学参数与旗叶叶绿素值高度相关，从拔节期到灌浆期在此期间PS II没有遭到水分胁迫的破坏。光合速率和气孔导度变化趋势基本相同，呈显著相关，水分胁迫没有破坏光合器官、光合进程，水分匾缺对作物的影响表现在所引起的气孔的关闭，气孔导度的下降，蒸腾速率下降，从而导致光合能力的下降。 三、水分胁迫增加了小麦开花期叶部、秆部、穗部、根部的绝对含水量。叶部是作物进行蒸腾蒸发的主要器官，因此叶部绝对含水量要高与于其他器官。开花期此时叶片的保水能力增强，作物的奢侈蒸腾相对减少，水分利用利用效率相对提高。而此时根部绝对含水量的较大幅度的提高则可能是因为随着作物的奢侈蒸腾的减少，根系吸收的水分向地上部运移的能力相对减少，从而较多的水分积累在根部。 水分既影响土壤养分的有效性，也影响作物生长及养分吸收、转运、转化和同化，水肥之间有明显的交互作用。在土壤环境因子中，影响养分向根表流动的主要因子是土壤水势。缺水使土壤水势下降，土壤孔隙被空气充满，由于养分扩散路径的曲折度增加，养分向根表移动缓慢;就植物本身而言，水分胁迫延长苗期作物的封垄时间而增加地表蒸发损耗，在后期则加速作物早衰。而植物对养分的要求被认为是现阶段植物组织中养分的浓度和可能的组织中最高养分浓度之间的差别，植物中最大养分浓度在不同器官中不一样，对每一器官来说，它是植物组织生长发展的函数，因此，植物的早衰必然会影响植物组织吸收养分;同时，水分胁迫抑制根系生长，降低了根系的吸收面积和吸收能力。木质部液流粘滞性增大，降低了对养分的吸收和运

果树对水分胁迫反应研究进展综述

2003,32(2):72-76. Ｓｕｂｔｒｏｐｉｃａｌ　Ｐｌａｎｔ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　 果树对水分胁迫反应研究进展（综述）　 吴强盛1，夏仁学1，张琼华2 （1.华中农业大学园艺林学学院，湖北武汉 430070；2. 湖北省科技信息研究院，湖北武汉 430071） 摘 要：综述近十多年果树对水分胁迫反应的研究进展。对果树在水分胁迫下叶片、根系的形态和显微结构的变化以及气孔反应、光合作用、水势变化、碳水化合物代谢、矿质营养、活性氧代谢、多胺代谢、内源激素、脯氨酸和甜菜碱等生理生化指标的反应作了全面的阐述。　 关键词：果树；水分胁迫；反应　 中图分类号：S66; Q945.78 文献标识码：A 文章编号：1009-7791(2003)02-0072-05 A review of progress in response to fruit trees under water stress WU Qiang-sheng1, XIA Ren-xue1, Zhang Qiong-hua2 (1.College of Horticulture and Forestry, Huazhong Agricultural University, Wuhan 430070, Hubei China; 2. Scientific and Technical Information Research Institute of Hubei, Wuhan 430071, Hubei China) Ａｂｓｔｒａｃｔ：　The progress of recent research in response to fruit trees under water stress is reviewed. The morphological reactions and microstructure changes in leaves and roots of fruit trees under water stress are described. Some physiological and biochemical indexes of fruit trees, such as stomatal reactions, photosynthesis, variation of water potential, metabolism of carbohydrates, plant mineral nutrition, metabolism of lipoxygenase and polyamine, changes of endogenous phytohormones, and contents of proline and betain, are summarized in this paper. Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：　fruit trees; water stress; response 　 随着全球温室效应的加剧和大量工业废水、废气、废渣的排出，水资源日益紧张。目前我国有三分之一以上的地区为干旱及半干旱地区，即使在非干旱地区也经常会发生突发性干旱，干旱成为影响果树生产常见的一种环境胁迫。因此，研究果树对水分胁迫的反应具有理论和实践意义。果树对水分胁迫的反应主要表现在以下两个方面。 1 果树形态和细胞显微结构对水分胁迫的反应 1.1 叶片 叶片是果树外部形态对水分胁迫反应最敏感的器官。在水分胁迫下，随着胁迫程度的加强，枝条节间变短，叶面积减少，叶数增加缓慢，细胞的扩大和分裂受限制；叶多朝北，冠层叶多层分布，幼叶变厚；栅栏组织明显加厚，栅栏细胞变得更长，海绵细胞变小，栅栏组织上、下表皮细胞变扁，其纵/横径变小[1-4]。成龄叶在水分胁迫条件下与幼叶相比表现出叶变薄，栅栏组织的厚度不同程度减小，细胞形状变化不及幼叶明显，纵/横径变小，叶肉下表皮细胞大多数分解[4]。曲桂敏等[4]认为，幼叶可能比成龄叶对水分胁迫更敏感，因为幼叶正处于形态建造过程中，显微结构更富有弹性，更易随着水分的变化而发生变化；而成龄叶形态建成已经完成，水分胁迫影响程度较小。 收稿日期：2003-01-07　 基金项目：国家科技部科技促进三峡移民专项（S200110）　 作者简介：吴强盛（1978-），男，江西临川人，硕士研究生，主要从事果树生理生态和果树菌根研究。 注：1）夏仁学为通讯作者。

植物抗逆性的研究进展1

植物抗逆性的研究进展 摘要：在自然条件下生长的植物，经常会面临干旱、涝害、盐碱、高温、低温、冷害、营养匮乏、重金属污染等非生物胁迫，严重影响了植物的正常生长和发育。而干旱影响了植物的正常生长发育，导致植被减少和草地退化等现象，也是影响农作物产量的主要胁迫因素之一。本文就植物在遭受干旱胁迫时，其生长指标、生理生化指标以及其他酶类变化，对研究中存在的问题及应用前景进行了讨论。 关键词：植物；抗旱机制；生长指标；生理生化指标；基因工程 干旱问题已经成了全国乃至全世界高度重视的问题，它导致了植被的减少、河流断流、土地沙化、沙尘暴频发、湖泊湿地萎缩、草地退化、森林锐减、生物量和生物多样性急剧下降[1]，这些都影响了人类赖以生存的生态环境安全和社会的可持续发展，因此，全面深入的研究植物抗旱机制有利于提高植物对水分胁迫的耐受性，提高植物的抗旱能力，解决干旱半干旱地区植被的恢复与重建以及农作物产量低下等问题，同时也有利于选择和培育出耐旱性更强的品种。本文就植物在遭受干旱胁迫时，其生长指标、植物生理生化指标以及其他酶类变化，对研究中存在的问题及应用前景进行了讨论。 1生长指标与抗旱机制 水是植物生长必不可少的环境因素，当植物收到干旱胁迫时，植物的生长指标的变化就能反映出植被的耐旱程度。植物的株高、胸径或基径、冠幅、叶片数量、单株叶面积、叶长、生物量均与干旱胁迫强度呈负相关关系，叶片萎蔫程度、根系发达程度与干旱胁迫强度呈正相关关系。Yin等[2]对海拔不同的青杨与青海杨的干旱胁迫，通过对比他们的早期生长状况"干物质积累含量与水分利用效率等指标来研究植物对干旱胁迫的响应，研究结果表 明，高海拔的青海杨在干旱胁迫过程中采取的是保守的用水方式，具有较强的耐旱性。刘建兵等[3]研究表明，干旱胁迫环境下，不同种源马尾松苗高增长量和高增长百分率逐渐减小，苗木生物量和苗高一样呈现正相关，各个种源马尾松苗木

水分胁迫对果实品质的影响研究进展

水分胁迫对果实品质的影响研究进展 熊江1,2，卢晓鹏1,2，李静1,2，肖玉明1,2，曹雄军1,2，谢深喜1 （1.湖南农业大学园艺园林学院，湖南长沙410128； 2.国家柑橘改良中心长沙分中心，湖南长沙410128） 摘要：水分是果实品质形成的关键因素之一，与果实品质的形成关系密切。鉴于我国水果种植普遍存在的季节性干旱问题，逼着综述了水分胁迫对果实大小、单果重、色泽等外观品质以及可溶性糖、有机酸、维生素Ｃ等物质含量的影响。在此基础上，还评价了相关研究的不足，并提出了探寻果实糖酸积累的关键酶、果实营养元素跨膜运输的载体蛋白、水分胁迫与细胞内源激素的互作关系、果实糖酸代谢中水分胁迫的调控机理等今后的研究方向。 关键词：水分胁迫；果实品质；影响；综述 中图分类号：S666文献标识码：A文章编号：1006-060X（2014）18-0056-05 Research Progress in Effects of Water Stress on Fruit Quality XIONG Jiang1，LU Xiao-peng2，LI Jing3，XIAO Yu-ming4，Cao Xiong-jun5，XIE Shen-xi1 （1.College of Horticulture and Landscape,Hunan Agricultural University,Changsha410128,PRC； 2.Changsha Subcenter,National Center of Citrus Improvement,Changsha410128,PRC） Abstract：This article summarized the effects of water stress on physiological characteristics that related fruit quality including appearance quality such as fruit size,weight,color and content of dissolubility sugar,organic acid and vitamin C.On this basis,we assessed the progresses and shortcomings of the related research and gave a suggestion that the perspective research of this field may focus on exploring key enzyme accumulated by saccharic acid in fruit,carrier protein transmembrane transporting fruit nutrient and interactions between cells endogenous hormones and water stress and regulation mechanism of water stress in fruit organic acid and sugar metabolism. Key words：water stress;fruit quality;influence;review 果实品质是保证其商品性以及吸引消费者的直接因素，美观、优质的果实往往有更大的消费市场和优良的经济效应[1]。果实品质主要包括果实的外观品质和内在品质，也有文献报道将果实品质细分为外观品质、风味品质、营养品质、加工品质和贮藏品质等，评价的主要指标有：果实大小、果重、色泽、香味，可溶性糖、有机酸、维生素C、可溶性固形物含量等[2]。果实的外观（大小、形状、色泽等）是吸引消费者购买的重要因素，外形整齐美观的水果具有更高的商品价值。 水分是果实品质形成的关键因素之一，与果实品质的形成关系密切。果实品质形成过程中如果水分供应不足，会导致果实品质下降，严重者甚至失去经济价值。我国南方果树大多种植在山岗坡地，保水保肥性较差，加之气候不稳定因素导致季节性干旱频发，而北方一年四季常年缺水，往往满足不了果树的正常生长所需水分，因此水分亏缺是影响果实产量和品质的主要因素。另一方面也有许多研究表明，采前适度控水有利于提高果实品质。温鹏飞等[3]研究了轻度土壤干旱对赤霞珠葡萄果实品质的影响，结果表明轻度的土壤干旱处理，葡萄果实的含糖量、有机酸含量、糖酸比、可溶性固形物含量等均呈上升趋势，有助于提高葡萄的果实品质。此外，适度的干旱处理可以提高果实品质的结论在柑橘、枇杷和荔枝等水果中也有报道。水分胁迫一方面可提高果实品质，另一方面还可节约灌溉用水量，保护水资源。Hera 等[4]的研究表明，葡萄根域的部分亏缺灌溉在抑制葡萄营养生长的同时，增加了葡萄的产量；与常规灌溉相比，这种灌溉方式的水分利用率提高了40%。因此，适度的干旱胁迫可以促进果实品质的提高，对缺水少水地区节约水资源、提高水分利用率有重要意义。 水分在果实品质形成过程中起着至关重要的作用。研究水分胁迫对果实品质的影响，不仅对生产上提高果实品质具有重要的参考意义，同时还能为缺水少水地区的节水灌溉提供理论依据。 1水分胁迫对果实大小及果重的影响 细胞的数量和大小是决定果实大小的主要因素，干旱对细胞的分裂和膨大有显著影响，若水分供应不足将导致果实发育不良，严重影响果实的单果重和产量。水 收稿日期：２０１４－０６－２３ 基金项目：国家现代农业（柑橘）产业技术体系项目（ＣＡＲＳ）；国家自然科学基金（３１０７１７６３） 作者简介：熊江（１９９０－），男，江西萍乡市人，硕士研究生，研究方向为果树遗传育种。 通讯作者：谢深喜 56 ·HUNAN AGRICULTURAL SCIENCES