植物抗逆性研究进展

1植物抗逆性研究进展VA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。VA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。VA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,VA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。2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,Vogel[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3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。本文综述了近几年来甜菜碱与植物抗逆境(水分、盐、温度、离子等)胁迫的关系和甜菜碱合成酶基因的转化在植物抗逆性中的作用等方面的最新研究进展,并指出了存在的问题和发展趋势。甜菜碱与植物抗逆性机理的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物学功能。综述了近年来甜菜碱在植物抗逆性中的生理机制,对转基因植物繁殖器官的保护及诱导特殊基因表达等方面的最新研究进展,并指出了以后发展的趋势脱落酸对植物抗逆性影响的研究进展脱落酸（ABA）是一种重要的植物激素，受到生物胁迫和非生物胁迫的调控，在植物对胁迫环境抗逆性中发挥重要作用。综述了近些年来国内外有关ABA生理功能抗逆性研究的一些最新进展，重点介绍ABA在植物干旱、高盐、低温、病虫害等逆境胁迫反应中起重要作用，在植物保护和农林业生产中的应用有重要意义脱落