逆境胁迫下植物基因的表达与调控

探讨植物在逆境下的适应机制,综述了植物在逆境下相关基因的表达调控方式,由于植物生活的“不动性”使其不可避免地要受到各种逆境的冲击,经过系统的进化,植物本身能够建立起有效的适应乃至抗性机制。大量的研究认为,逆境胁迫下,植物体内脱落酸（ABA）和水杨酸（SA）的含量会发生明显的变化,从而诱导许多新基因表达以及蛋白质合成,来适应环境的变化。植物对环境的适应可能有两种机制。第一种机制是ABA与SA诱导核糖核酸（mRNA）的合成或使其稳定。第二机制是ABA与SA有引起逆境响应蛋白的积累和翻译调控。     

水分胁迫下植物脯氨酸累积的分子机理

脯氨酸作为一种重要的渗透保护物质,在植物的抗性生理中发挥着重要的作用。水分胁迫条件下,脯氨酸的累积通过3种不同的途径进行：效应细胞的从头合成;脯氨酸降解的减少以及脯氨酸转运系统的参与。Δ^1-吡咯啉－5－羧酸合成酶（P5CS）和脯氨酸脱氢酶（ProDH)在脯氨酸合成和降解的过程中起着关键的调节作用。总之,植物的脯氨酸合成、累积和代谢是一个受非生物胁迫和细胞内脯氨酸浓度高度调控的生理生化过程。P5CS基因启动子分析表明,ABA可能参与了该基因的表达。     

植物在水分胁迫下脯氨酸积累的研究 Ⅲ.外源脱落酸,细…

研究了在水分胁迫下，两种禾草体内ＰＲＯ、叶气孔、外源ＡＢＡ和６－ＢＡ之间的相互依存关系。认为ＰＲＯ积累中气孔因子能更早的提示ＰＲＯ变化的态势。外源ＡＢＡ，６－ＢＡ及水分胁迫仅仅是促使气孔变化的初级因子。     

脯氨酸与植物抗渗透胁迫基因工程改良研究进展

综述了脯氨酸的生理功能、生物合成途径、脯氨酸在植物体内的分布和脯氨酸运输蛋白基因、脯氨酸的抗渗透胁迫机制以及植物抗渗透胁迫基因工程改良等方面的研究进展．     

干旱胁迫对胡麻游离脯氨酸累积的影响

用PEG－6000高渗溶液模拟干旱胁迫，研究了干旱胁迫对胡麻累积游离脯氨酸的影响实验结果表明，在相同时间内，干旱胁迫强度越大累积游离脯氨酸量越多；在胁迫强度相同条件下的一定范围内，随着处理时间的延长累积游离脯氨酸量越来越多；最多累积量为对照的11．5倍这一结果与前人在小麦、水稻、高粱等作物上所得结果一致，证明游离脯氨酸是胡麻幼苗的渗透调节物质，累积游离脯氨酸是胡麻幼苗对干旱环境的适应性表现．     

脯氨酸在植物抗逆中的研究进展

脯氨酸（proline,Pro）积累是植物在生物和非生物胁迫下的一种重要的代谢适应性机制,其主要功能是作为渗透调节物质,维持细胞内外渗透平衡,增强植物抗逆性。此外在自由基清除、降低细胞酸性及作为金属螯合剂等方面也具有重要作用。本文主要从脯氨酸的合成与降解、关键酶基因研究现状、生物学功能、生理毒性、离子动态平衡、作用机制及其在植物中抗逆表现等方面的研究进行综述,旨在全面了解有关脯氨酸的研究现状,为其在植物抗逆方面的研究提供参考。     

逆境与游离脯氨酸的积累

本文报道麦苗在水分亏缺时,脯氨酸含量随着胁迫时间的持续而逐渐地增加,在胁迫的第七天,脯氨酸含量是对照的10倍;在低温(-5—6℃)条件下生长的麦苗,脯氨酸含量是常温(16—22℃)的17倍;在盐渍下生长的麦苗,脯氨酸含量随着盐分浓度提高相应地增加,当NaCl溶液为200mM时,脯氨酸含量为对照的34倍.研究结果表明,麦苗在水分亏缺、低温、盐渍的逆境条件下,游离脯氨酸含量增加十分明显著,它们以几倍或几十倍地提高.由此说明,小麦的抗逆性与游离脯氨酸的积累有密切关系.本文还讨论了脯氨酸积累是植物对逆境的一种生理反应和保护作用.     

干旱胁迫对克隆植物蕨麻游离脯氨酸含量的影响

研究了干旱胁迫对匍匐茎克隆植物-蕨麻游离脯氨酸含量的影响．实验设置4个处理,即PEG-6000的浓度为0、15％、20％、25％,进行不同时间以及不同渗透强度的处理,重复3次．实验结果表明：随着PEG-6000浓度的增加,除CK的脯氨酸含量逐步增加外,其余处理的脯氨酸含量呈二次曲线变化,在48h时达到最高值,随后脯氨酸的含量开始逐渐下降．     

高温胁迫下藓类植物游离脯氨酸含量的变化

对于高温胁迫条件下湿地匍灯藓( Plagiomnium acutum)和大羽藓(Thuidium c ymbi f olium)体内游离脯氨酸积累及其与处理时间和处理温度的关系进行了初步的研究.结果显示,高温胁迫与水分和渗透胁迫一样能够诱导植物体内游离脯氨酸的积累.在一定的高温胁迫强度范围内, 游离脯氨酸含量随处理温度的升高和处理时间的延长而增加; 两种藓类植物中游离脯氨酸含量变化与处理温度的关系是一“S”形曲线, 当温度从 35
升高到 50
时,游离脯氨酸含量增加了近 3倍.     

不同抗旱品种胡麻苗中脯氨酸累积的差异

在干旱胁迫下，胡麻旱地品种８１１１５１和水地品种８６Ⅲ２３累积较多的脯氨酸，分别比对照增加６倍和４倍．旱地品种的累积量为水地品种的２倍，达８．０７３ｍｇ·ｇ－１（ＤＷ），二者在干旱胁迫下脯氨酸累积量差异ｔ检验达极显著水平     

聚乙二醇(PEG)胁迫诱导水稻DNA甲基化变异与脯氨酸代谢相关性研究

干旱胁迫经常伴随着植物脯氨酸代谢的变化.为了研究干旱胁迫条件下脯氨酸的累积与DNA甲基化变异之间的相关性,采用聚乙二醇(PEG)模拟天然的干旱胁迫条件,以15%聚乙二醇(PEG)胁迫处理的水稻幼苗为实验材料,利用DNA甲基化敏感扩增多态性技术(MSAP)筛选出1株甲基化变异最大的单株(S0);采用Southern印迹杂交(Southern blot)和实时荧光定量聚合酶链式反应(Realtime-PCR)分别检测S0和S1代(S0自交产生的后代)与脯氨酸代谢相关基因的DNA甲基化变异和基因表达的变化情况,并测定了S0和S1代叶片游离脯氨酸的含量.结果表明:S0代谷氨酸合成途径的相关基因没有发生甲基化,S1代谷氨酸合成途径的Δ1-吡咯啉-5-羧酸合成酶(P5CS)基因在后代(14个单株)全部发生了CHG去甲基化变异,变异率为100%.鸟氨酸合成途径的鸟氨酸转氨酶(δ-OAT)基因在后代中有3个单株发生了去甲基化变异,变异率为21%;Δ1-吡咯琳-5-羧酸脱氢酶(P5CDH)和Δ1-吡咯啉-5-羧酸还原酶(P5CR)基因的甲基化没有明显变异,变异率为0.Realtime-PCR结果表明:S1代P5CS基因表达上调率为100%;δ-OAT和P5CR基因S1代14个单株中有10个单株的表达发生了上调,上调率为71.4%;降解途径中的关键基因P5CDH基因S1代表达下调率7.1%.研究结果表明DNA甲基化变异与基因表达之间可能仅在部分基因上存在一定的关联性.     

低温胁迫对扁蓿豆的脯氨酸含量和POD、SOD酶活性的影响

在不同的低温条件下(15℃,0℃,-10℃,-15℃),以扁蓿豆(盐池扁蓿豆、青藏扁蓿豆、内蒙古直立型扁蓿豆、青海匍匐型扁蓿豆和吉林扁蓿豆)5个品种为材料,研究了扁蓿豆幼苗叶片内超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)活性和游离脯氨酸含量的变化规律。结果表明:随着低温胁迫的加强,5个品种扁蓿豆幼苗叶片内SOD、POD酶活性均呈现先上升后下降的变化趋势,酶活性下降后仍能维持高于对照的酶活性水平;游离脯氨酸绝对含量逐渐增加,从而证明扁蓿豆是通过维持较高水平的SOD、POD酶活性和提高脯氨酸绝对含量等保护机制来适应低温胁迫,减轻低温伤害,通过比较表明青藏扁蓿豆和盐池扁蓿豆的抗寒性较强。     

锌对铁胁迫下小麦幼苗脯氨酸代谢的影响

以西旱3号小麦幼苗为供试材料,研究了不同浓度ZnCl2(50,250μmol·L-1及2 mmol·L-1)对300μmol·L-1FeCl3胁迫下小麦幼苗脯氨酸含量以及脯氨酸代谢途径关键酶活性的影响.结果发现:单独Fe处理下小麦根、叶脯氨酸含量与鸟氨酸转氨酶(OAT)活性显著升高,而脯氨酸脱氢酶(PDH)与谷氨酸激酶(GK)活性均降低;不同浓度Zn的使用减少了Fe处理下小麦根叶脯氨酸积累、降低了OAT和GK活性;50或250μmol·L-1 Zn与Fe复合处理下根、叶PDH活性与单独Fe处理相比升高,而2mmol·L-1 Zn与Fe复合处理抑制了叶PDH活性.结果表明,Fe处理诱导小麦根叶脯氨酸含量的升高与OAT活性的升高及PDH活性的降低有关;Zn的使用减少了Fe胁迫下小麦根叶中脯氨酸的积累,这可能与Zn与Fe复合处理下OAT活性的降低及PDH活性的升高有关.     

植物高光胁迫与自由基代谢研究进展

本文综述了植物在高光胁迫下体内自由基引发的伤害,以及植物自由基清除系统对自由基伤害的防御。从自由基代谢的角度来观察植物高光胁迫下的反应     

基于IPAT等式的兰州市城关区环境压力分析

兰州市经济发展较快,资源环境面临的压力也日益加重,导致实现污染物总量削减目标形势严峻。在分析兰州市经济发展和环境压力特征的基础上,以IPAT等式为理论基础,以兰州市城关区2010年的GDP增长数据和环境负荷数据为依据,分情景计算和讨论了"十二五"末环境负荷强度的变化情况,并提出了城关区实现跨越式发展条件下控制环境负荷强度的建议。结果表明城关区"十二五"期间的水污染治理效果显著,而大气污染治理任务仍然繁重,但是对于这些单一指标的分析很难说明总体环境压力的变化趋势,需要设计组合的环境负荷指标做进一步的研究。经济增长速度的加快对强减污染化的进程影响并不是很大,都需要付出几乎相同的努力才能进入环境库兹涅茨曲线的下降段。     

植物在渗透胁迫下信号转导的级联机制

研究植物在渗透胁迫下信号转导的级联机制,对于有效调控植物在逆境中的生长发育,提高其抗逆性和生存能力具有重要的指导意义．根据近年来国内外的研究成果和报道,综述了植物细胞在渗透胁迫下感受到信号后,相继产生许多信号分子,这些信号分子通过细胞壁-质膜-细胞骨架连续体,引起细胞骨架蛋白变构而传递信息,并与细胞膜蛋白、第二信使系统以及调节因子构成了信号传递网,最终有条不紊地引起特定的基因表达和应答．     

吉林西部盐碱化草甸野生药用植物种类与物候期的观察

对吉林西部盐碱化草甸野生植物进行了种类调查．该草甸有野生植物38科112属161种,其中常见的药用植物18种．对18种药用植物进行了物候期的观察．该研究为吉林西部野生药用植物人工栽培提供了理论依据;为用本地植物治理盐碱地提供了第一手资料;对盐碱生植物的开发利用提出了建议．     

播娘蒿抗寒性生理研究

采用酸性茚三酮法、比色法和电导率测定仪测定了播娘蒿在冷胁迫下脯氨酸、超氧化物歧化酶（SOD）活性变化和叶片电导率等生理生化指标,结果表明：播娘蒿叶片中脯氨酸的含量随冷处理时间的延长而不断增加,前12 h内脯氨酸含量增加迅速,12 h后脯氨酸含量增势变缓;叶片中SOD的活性在冷驯化24 h时达到最大,此后逐渐下降;在温度下降到-5℃前,叶片电导率的增加值比较缓慢,低于-5℃后,电导率值大幅度上升,表明播娘蒿有较高的抗寒能力.     

外源乙烯利对干旱胁迫过程中玉米幼苗某些抗逆生理指标的影响

 在干旱胁迫条件下,经20～100mg/L乙烯利处理的玉米幼苗的存活率增加,同时处理后叶片中的叶绿素含量和水势均增加,脯氨酸含量上升,SOD,POD活性增高,细胞的相对电导率降低.结果表明乙烯能提高玉米幼苗抗旱性,而乙烯提高玉米幼苗抗旱性的生理基础可能是通过脯氨酸,SOD,POD的抗氧化作用保护细胞膜免受破坏或减少破坏而提高抗旱性.