植物对低温的分子响应及其遗传改良研究进展(综述)

综述了近年来植物对低温逆境在分子水平的响应，讨论了利用生物技术手段进行植物抗寒遗传改良的研究概况，着重分析低温逆境下植物细胞骨架、质膜、及抗寒基因表达调控等变化。     

番茄bZIP转录因子响应低温胁迫的功能研究

通过生物信息学方法鉴定番茄基因组上的bZIP转录因子(SlbZIP),为研究番茄bZIP转录因子提供相关信息以及为低温胁迫下的候选基因预测提供参考.通过Pfam下载bZIP隐马尔科夫模型bZIP＿1(PF00170),利用HMMER 3.0鉴定番茄bZIP转录因子,并从Plant PFDB数据库中获取其理化性质等信息.使用Clustal W、MEGA11.0、TBtools和MEME等在线软件对其蛋白序列进行生物信息学分析.通过与拟南芥的bZIP转录因子家族进行系统进化树分析,将番茄bZIP分为13个亚族(A—I和S、X、Z).染色体定位分析显示,番茄bZIP转录因子不平均分布在12条染色体上.保守基序和进化树分析表明,同一亚族同一分支的转录因子基序类型大致相同,预示同一分支的转录因子功能可能相似.未知功能的番茄bZIP转录因子蛋白二级结构和三级结构预测表明,番茄bZIP转录因子蛋白以无规则卷曲和α螺旋为主,且占比较大,此类结构对番茄bZIP转录因子蛋白功能的发挥有重要作用.未知功能的番茄bZIP转录因子与拟南芥的进化树表明,10个番茄bZIP转录因子与拟南芥中能够抵御低温胁迫的转录因...     

4个北美冬青品种苗对低温胁迫的生理响应及抗寒性比较

【目的】探究不同品种北美冬青的抗寒性,为北美冬青新品种苗木的推广和研究提供参考。 【方法】以4个引进的北美冬青(Ilex verticillata)品种‘Red Sprite’、‘Gray’、‘Oosterwijk’和‘Winter Gold’2年生扦插苗枝条为试验材料,通过0、-7、-17、-27 ℃低温逐级降温分别处理24 h,研究4个品种北美冬青对低温胁迫的生理响应及抗寒性差异。【结果】4个品种的相对电导率和MDA(丙二醛)含量均随着温度的降低而增加,都在-27 ℃时达到最高。‘Red Sprite’、‘Gray’、‘Oosterwijk’和‘Winter Gold’的低温半致死温度(LT50)分别为-26.38、-24.26、-29.19和-20.04 ℃。随着处理温度的降低,渗透调节物质可溶性糖、可溶性蛋白及脯氨酸含量在处理温度>-17 ℃时都出现增加(‘Winter Gold’的可溶性糖含量最高点在-27 ℃),但各品种各指标峰值出现的温度点不同。H₂O₂含量与SOD(超氧化物歧化酶)、POD(过氧化物酶)酶活性同时在-17 ℃时达到最高,而CAT(过氧化氢酶) 酶活性在-27 ℃时急剧增加,说明3种酶对活性氧的清除存在温度效应。【结论】4个品种中‘Oosterwijk’与‘Gray’的抗寒性在整体水平上强于其他2个品种,通过隶属函数和权重综合分析,得出4个北美冬青品种的抗寒能力由强到弱依次为:‘Oosterwijk’、‘Gray’、‘Red Sprite’、‘Winter Gold’。     

植物对PAHs胁迫响应及植物修复研究进展

探讨国内外关于植物吸收多环芳烃(PAHs)的途径、PAHs胁迫对植物生长的影响、植物对PAHs胁迫的生理响应,以及PAHs污染的植物修复等方面的研究进展.分析认为,目前的研究缺乏植物对PAHs胁迫响应的生物化学、分子机制的新途径,且现有的植物修复方法存在生物量较低、针对性不强、效率不高等缺点.最后,进一步展望值得探究的相关技术和问题.     

3个甘蔗品种响应低温胁迫的转录组分析

为挖掘甘蔗(Saccharum officinarum L.)响应低温的特异基因,揭示甘蔗响应低温的分子调控机理,以3个抗寒能力不同的甘蔗品种作为试验材料,利用转录组测序技术分析不同抗寒能力的甘蔗品种在低温胁迫(4℃)下的基因表达差异。结果表明,利用权重基因共表达网络分析(Weighted Gene Co-expression Network Analysis, WGCNA)鉴定出13个基因共表达模块,通过相关性分析筛选出blue和yellow模块作为甘蔗抗寒机理研究的目标模块。基于blue和yellow模块筛选出可能与甘蔗抗寒能力密切相关的13个响应低温胁迫的基因,为后续选育抗寒性强的优良甘蔗新品种提供重要参考。     

5个常绿阔叶园林树种对低温变化的生理响应

以南京地区引种的5个常绿阔叶园林树种为研究对象,探讨各树种叶片的膜透性、可溶性糖含量、POD酶活性、多胺含量等生理生化指标对低温变化的响应。结果表明：(1)在测定期内,除乐东拟单性木兰外,其余4个树种叶片的细胞膜透性均表现出先升高后降低再升高的变化趋势。浙江樟的质膜透性相对比较稳定,红花木莲变幅最大。(2)5个树种叶片可溶性糖含量,游离脯氨酸含量,叶片POD活性,腐胺(Put)、亚精胺(Spd)及精胺(Spm)含量与多胺总含量等均呈现先上升后下降趋势。(3)在最低气温到来前叶片可溶性糖含量调整到最大值;随低温时间延长和低温强度加剧各树种叶片中游离脯氨酸含量逐渐积累,变化幅度最大的是秃瓣杜英和乐东拟单性木兰;乐东拟单性木兰POD活性最大值出现较早且稳定,浙江樟POD活性较高且稳定,红花木莲与乐昌含笑的POD活性变化不稳定。(4)浙江樟和乐东拟单性木兰各月低温半致死温度(LT50)均较低。除浙江樟外,其他树种的LT50与采样前10天的日平均最低气温显著相关。(5)除乐昌含笑外,其他树种通过调节多胺含量适应外界低温变化。     

植物对干旱胁迫响应分子机制的研究进展

植物适应干旱环境,以各种反应维持自身的水分平衡,避免或减轻缺水对细胞的危害.本文从功能蛋白、渗透调节因子、转录因子以及蛋白激酶等方面,简单阐述植物对干旱胁迫响应机制的研究进展.     

3个甘蔗品种（系）响应低温胁迫的转录组分析

权重基因共表达网络分析( weighted gene co-expression network analysis, WGCNA) 可通过聚类鉴定共表达的基因模块来研究生物学数据与相应性状之间的关系。为了挖掘甘蔗响应低温的特异基因,揭示甘蔗响应低温的分子调控机理,本研究以3个耐寒能力不同的甘蔗品种作为试验材料,利用转录组测序技术分析不同抗性甘蔗品种在低温胁迫（4℃）下基因表达。研究结果表明,WGCNA鉴定出13个基因共表达模块,通过相关性分析筛选到blue和yellow模块作为甘蔗抗寒机理研究的目标模块。基于blue和yellow模块中筛选关键基因,以及筛选抗寒品种中特异表达基因,最终筛选出13个基因可能与甘蔗抗寒能力密切相关,为后续选育耐寒性强的优良甘蔗新品种提供理论依据和技术支撑。     

瓜叶菊对低温胁迫的生理反应

以盆栽瓜叶菊(Senecio cruentus)生长3个月左右的叶片为试验材料，研究了瓜叶菊在低温胁迫(1～6℃)下内部生理生化反应的变化情况。结果表明，在低温胁迫下，瓜叶菊叶片的叶绿素含量、质膜相对透性、超氧化物歧化酶(SOD)活性、丙二醛(MDA)含量、可溶性糖含量均有明显的变化。随着低温胁迫程度的加深和时间延长，瓜叶菊叶片中的叶绿素含量呈下降趋势，但在轻度胁迫下(6℃)，变化不显；叶片细胞的相对质膜透性(RPP)显升高；而SOD活性在6℃条件下。先升高，后下降并基本稳定在对照水平，在3℃和1℃处理下，SOD活性则呈下降趋势；MDA含量和可溶性糖含量的变化呈不断累积上升趋势。     

植物抗逆分子机制研究进展

随着分子生物学技术的不断发展,植物抗逆性机制成为当前研究的热点,对植物适应逆境机制的研究从生理水平步入分子水平,研究的目的在于从分子水平上解释植物适应逆境的机制及获得各种抗逆基因,用于作物的抗逆育种。在各种非生物胁迫逆境中,干旱胁迫、盐胁迫、低温胁迫对植物的影响尤为突出。本文就植物在抵御干旱、盐、低温胁迫等三方面的分子机制研究进展作以概述。     

水稻低温胁迫响应microRNA鉴定

水稻是世界三大粮食作物之一,然而低温胁迫会严重抑制水稻的生长发育.为了探究microRNA在水稻低温胁迫中的作用,采用低温处理前、5℃低温处理24 h和5℃低温处理48 h的2～3叶期水稻整株,构建9个小RNA文库.通过高通量测序后,对9个小RNA文库的microRNA进行差异表达分析,一共筛选出21个与冷胁迫相关的m...     

植物抗胁迫类转录因子研究进展

转录因子在植物应答生物和非生物胁迫中起着重要作用．在胁迫环境下,植物中特定的转录因子与抗逆基因上游的顺式作用元件结合,从而特异性地调控该基因在植物体内的表达,提高植物对环境胁迫的适应能力．该文概述了植物抗胁迫相关的4类转录因子：MYB类转录因子、bZIP类转录因子、WRKY类转录因子和NAC类转录因子的结构特点、调控机制以及它们在植物耐逆基因工程中的研究进展．     

水分胁迫下植物叶片抗氧化系统的响应研究进展

介绍了水分胁迫下植物活性氧酶促与非酶促保护系统的主要组成及其在不同水分胁迫条件下的响应的研究进展，提出了今后应进一步研究的问题。     

盆栽滨梅幼苗对NaCl胁迫的响应

通过对滨梅(Prunus maritima)幼苗进行NaCl胁迫试验,研究滨梅生长及生理状况的变化规律。结果表明：(1)滨梅生物量随NaCl处理浓度升高呈先升后降的趋势,浓度过高则抑制植物生长。(2)随处理浓度的增加,滨梅叶的丙二醛含量和相对电导率均有不同程度的升高;脯氨酸和可溶性蛋白含量也呈上升趋势;而过氧化物酶、超氧化物歧化酶活性和根活力均在浇灌水中NaCl质量浓度为6 g/L时达到最大,9 g/L时又显著减小。(3)净光合速率、水分利用效率、表观光合电子传递速率和实际光化学效率随浓度递增均呈先升后降的趋势,质量浓度为6 g/L时最大,而胞间CO2浓度则与上述光合指标的变化趋势相反。综上所述,滨梅耐盐性较强,在6 g/L NaCl处理下长势依然较好。     

不同种群羊草幼苗对土壤干旱胁迫的生理生态响应

对干旱条件下三个不同种群羊草叶水势、生物量及其分配格局、生理生化反应进行研究．各种群羊草的生长对轻度干旱胁迫不敏感，重度胁迫下羊草生物量均呈下降趋势，但不同种群变化存在差异．重度胁迫下白音锡勒种群生物量显低于对照和轻度胁迫，而达里湖种群和嘎松山种群与对照、轻度胁迫差异不显．随胁迫强度加大，达里湖种群和嗄松山种群地下部分投入比例增加，白音锡勒种群重度胁迫下地下生物量却显减少．三个种群羊草叶水势变化相似，均随胁迫时间的延长和胁迫强度的加大而下降，但轻度胁迫与对照差异不显，重度胁迫处理第6d迅速下降，第8d降到最低，复水后不同种群羊草水势恢复程度不同．三个种群羊草叶片可溶性蛋白含量、可溶性糖含量、游离脯氨酸含量、MDA含量的变化相似，均随干旱胁迫的加剧而增加，复水后逐渐恢复．嘎松山和白音锡勒种群可溶性糖和脯氨酸含量增加的幅度大于达里湖种群，胁迫条件下达里湖种群羊草叶片的MDA含量高于其它两个种群．     

水稻叶片低温应答蛋白质组学研究进展

近年来,人们利用高通量蛋白质组学技术分析了水稻(Oryza sativa L.)叶片低温应答过程中蛋白质组的动态变化特征,在水稻叶片中鉴定到了504种低温响应蛋白质.系统分析了这些蛋白质的丰度变化模式,综述了水稻叶片应对不同程度低温胁迫(5~15℃处理0~8 d)过程中参与光合作用、糖类与能量代谢、胁迫与防御、转录与蛋白质代谢、信号转导,以及膜与转运等过程中的蛋白质丰度变化特征,为全面理解水稻低温应答的分子网络调控机制提供了线索.     

JST低温胁迫对植物生理应答分子机制的进展

低温胁迫可引起植物细胞膜系统渗透性改变,脱水,蛋白质沉淀以及其他不可逆转的化学变化。本文概述了低温胁迫对植物的影响,介绍了低温胁迫对植物的主要危害和植物相应的抗性表现以及未来的研究方向。     

发菜悬浮细胞对低温胁迫的生理响应机制

以人工培养的发菜悬浮细胞为研究对象,通过分析低温胁迫下细胞的生长状态和生理特性的变化,阐释发菜在极端环境下得以生存的适应机制.结果表明:4℃低温胁迫处理15天后,发菜悬浮细胞的相对生长量显著降低,而质膜相对透性和细胞活性在低温胁迫处理3天较对照有明显的变化,处理5天后细胞逐渐适应.与对照相比,低温胁迫处理5天使发菜细胞内的脯氨酸质量分数和海藻糖质量分数显著上升,同时显著抑制了光合系统Ⅱ的活性,而叶绿素a的质量分数在低温处理初期上升.由此可以发现,低温胁迫使发菜悬浮细胞的质膜完整件和光合作用受到伤害,而细胞内的脯氨酸和海藻糖迅速积累起着积极的渗透调节作用,从而使细胞逐渐适应低温,生长得以恢复.     

益母草幼苗对铝毒胁迫的生理响应

以中药益母草为研究材料,设置了6个铝处理浓度(0、0.04、0.37、3.70、37.04和185.19 mmol/L),研究了益母草幼苗对不同浓度铝毒胁迫的响应.研究发现,随着铝浓度的增加,益母草幼苗的植株鲜质量、植株干质量、根表面积、茎长和根长等总体下降,益母草根的平均直径增大;0.04 mmol/L的铝液处理时,益母草的地上部分鲜质量较对照组增加了1.75%,茎长比对照组增长了4.7%.铝毒胁迫显著抑制了益母草幼苗根系的伸长和生长,随着铝处理浓度的升高,抑制作用总体增强,尤其是{185.19} mmol/L的铝液处理时,益母草种子的萌发率非常低且萌发后长出的芽易霉变死亡而基本上不生长.     

JST低温胁迫对植物生理应答分子机制的进展

低温胁迫可引起植物细胞膜系统渗透性改变,脱水,蛋白质沉淀以及其他不可逆转的化学变化。本文概述了低温胁迫对植物的影响,介绍了低温胁迫对植物的主要危害和植物相应的抗性表现以及未来的研究方向。