植物盐胁迫非生物胁迫
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植物对盐胁迫的生理学和分子生物学响应研究盐胁迫是指土壤中含有的过量的盐分对植物生长和发展产生的不利影响。
由于气候变化和人类活动等各种原因,全球越来越多的土地受到盐渍化影响,这给植物生长带来了巨大挑战。
为了研究植物对盐胁迫的生理学和分子生物学响应,科学家们进行了大量的研究。
生理学响应植物在受到盐胁迫时,会出现一系列生理学变化,这些变化旨在调节植物的水分和离子平衡。
植物的根部会通过调节渗透调节压力来调节细胞的水分,但这也会造成渗透压的上升,导致植物难以摄取水分和营养物质。
为了应对这种情况,植物会逐渐改变根系的形态结构,增大根系表面积和根毛数量,从而增强吸收的能力。
此外,植物还会通过调节离子纳运量来实现离子平衡。
盐胁迫会导致土壤中的钠离子进入植物并取代钾离子、钙离子和镁离子,使植物器官的渗透调节压水平上升,导致水分流动减缓。
因此,植物必须调节离子纳运量,以维持离子的平衡。
这部分研究表明,一些植物会产生盐排泄物和胞质钠离子调节蛋白(SOS)途径,来帮助它们排出多余的钠离子,同时增加钾、钙和镁等阳离子的吸收。
分子生物学响应除了生理学响应外,植物还会通过基因表达来应对盐胁迫。
由于盐胁迫会导致植物细胞内的离子水平失衡,因此植物会启动一系列与离子平衡相关的基因转录和调控。
这部分研究表明,钠钾转运体、SOS途径和钾通道等基因是植物应对盐胁迫的核心。
研究表明,这些基因的表达水平受到许多调控因子的影响。
例如,许多转录因子和非编码RNA被发现在植物对盐胁迫的生物响应中起着关键作用。
其中包括:抗氧化反应、脱水诱导因子(DREB)和乙烯反应途径等。
这些因子通过调节与离子平衡相关的基因表达来维持植物生长和发展的正常状态。
未来展望现在,研究人员越来越关注植物对盐胁迫的生理学和分子生物学响应。
未来的研究可能会导致对抗盐渍化的新策略和技术,例如:转录因子的筛选和定向培育抗盐胁迫的新物种。
其次,将进一步掌握植物对盐胁迫的分子机制,建立正反馈机制,从而实现更好的调控效果。
MAPK信号通路调控植物响应非生物胁迫的研究进展作者:刘晨曹小汉殷丹丹杨婧张宁宁任莉萍来源:《安徽农业科学》2022年第18期摘要丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)级联信号通路是真核生物中广泛存在的信号转导途径。
非生物胁迫是植物面临的首要挑战,随着极端气候的频发和环境污染问题的加剧,开展植物MAPK级联信号通路在非生物胁迫下的机理研究迫在眉睫。
对近年模式植物拟南芥,主要农作物水稻、玉米和小麦等,以及重要园艺作物中MAPK信号通路响应干旱、盐胁迫、极端温度及营养匮乏等方面的研究进行了总结归纳,并对其进一步的研究工作进行了展望。
结果表明,MAPK作用于植物响应非生物胁迫信号转导,并在植物抗逆过程中扮演重要角色。
研究MAPK作用机制将对阐明植物抗逆分子网络,培育抗性品种和提高作物产量等方面具有重要意义。
关键词植物;非生物胁迫;MAPK;信号通路中图分类号 Q945.78 文献标识码 A 文章编号 0517-6611(2022)18-0009-08doi:10.3969/j.issn.0517-6611.2022.18.003开放科学(资源服务)标识码(OSID):Research Progress of MAPK Signaling Pathway in Regulating Plants Response to Abiotic Stress LIU Chen1, CAO Xiao-han2, YIN Dan-dan2 et al(1.Nanjing Institute of Agricultural Sciences, Nanjing, Jiangsu 210046; 2. Biology and Food Engineering School, Fuyang Normal University, Fuyang, Anhui 236037)Abstract Mitogen-activated protein kinase (MAPK) cascade signaling pathway is a widespread signal transduction pathway in eukaryotes. Abiotic stress is the primary challenge of plants. With the frequent occurrence of extreme climate and the aggravation of environmental pollution, it is extremely urgent to study the mechanism of MAPK cascade signaling pathway in plants under abiotic stress. In this paper, the response of MAPK signaling pathway to drought, salt stress, extreme temperature and nutrient deficiency in model plant arabidopsis, major crops (rice, maize and wheat) and important horticultural crops in recent years were summarized. The future researches of MAPK signaling pathway were prospected. The results show that MAPK signal transduction plays an important role in plant response and resistance to abiotic stress. The studies of the mechanism of MAPK will be of great significance to elucidate the molecular network of plant stress resistance, cultivate resistant varieties and improve crop yield.Key words Plants;Abiotic stress;MAPK;Signaling pathway相對于动物而言,植物在整个生命过程中通常都是无法移动的[1]。
第1篇一、引言植物生理抗性是指植物在受到各种生物和非生物胁迫时,通过一系列生理生化反应,维持自身的生长发育和生命活动的能力。
植物生理抗性是植物适应环境、生存和繁衍的重要机制。
本文将对植物生理抗性的相关内容进行摘抄和总结。
二、生物胁迫与植物生理抗性1. 植物病害植物病害是由病原微生物引起的,如真菌、细菌、病毒等。
植物在病害胁迫下,会产生一系列生理生化反应,以抵抗病原物的侵害。
(1)激素调节:植物在病害胁迫下,会激活一系列激素信号途径,如水杨酸(SA)、茉莉酸(JA)和乙烯(ET)等,以增强植物的抗病性。
(2)抗性蛋白表达:植物在病害胁迫下,会合成和积累多种抗性蛋白,如抗病蛋白、病程相关蛋白(PR)等,以抵御病原物的侵害。
2. 植物虫害植物虫害是指昆虫等害虫对植物的侵害。
植物在虫害胁迫下,也会产生一系列生理生化反应,以抵御害虫的侵害。
(1)激素调节:植物在虫害胁迫下,会激活激素信号途径,如水杨酸(SA)、茉莉酸(JA)和乙烯(ET)等,以增强植物的抗虫性。
(2)抗性蛋白表达:植物在虫害胁迫下,会合成和积累多种抗性蛋白,如抗虫蛋白、病程相关蛋白(PR)等,以抵御害虫的侵害。
三、非生物胁迫与植物生理抗性1. 温度胁迫植物在温度胁迫下,如高温或低温,会产生一系列生理生化反应,以维持自身的生命活动。
(1)热激蛋白(HSPs)表达:植物在高温胁迫下,会合成和积累热激蛋白,以保护细胞结构和功能。
(2)抗氧化酶活性:植物在高温胁迫下,会提高抗氧化酶的活性,如超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)等,以清除活性氧(ROS)。
2. 盐胁迫植物在盐胁迫下,如高盐或低盐,会产生一系列生理生化反应,以维持自身的生命活动。
(1)渗透调节物质积累:植物在盐胁迫下,会积累渗透调节物质,如脯氨酸、甜菜碱等,以调节细胞渗透压。
(2)抗氧化酶活性:植物在盐胁迫下,会提高抗氧化酶的活性,如超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)等,以清除活性氧(ROS)。
141植物耐盐相关的生理生化机制屈芳芳(辽宁师范大学 生命科学学院,辽宁 大连 116081)摘 要:在非生物胁迫中,高盐胁迫是最严重的环境胁迫之一。
高盐对植物生长的不利影响主要由于特定的离子毒害、升高的渗透压或盐碱度的增加造成的,这些变化会影响植物对水的利用以及植物的新陈代谢途径。
为了提高生存能力,植物自身形成了一套适应高盐环境的生理生化机制,主要有离子的运输以及区域化、渗透调节以及抗氧化防御机制。
关键词:盐胁迫;离子;渗透调节;抗氧化中图分类号:X173 文献标识码:A 文章编号:1003-5168(2015)-12-0141-2盐胁迫涉及各种生理变化和代谢过程,由于植物对盐分的敏感度和耐受程度不同最终会减少农作物产量。
盐胁迫主要是盐离子导致的,由于浓度较高,除了产生离子的直接伤害外,还会产生次生伤害,即由渗透胁迫产生的伤害。
本文主要对植物耐盐相关的主要生理生化机制进行阐述。
1 离子稳态与耐盐性离子的吸收和区域化作用对维持植物在盐胁迫环境下的正常生长十分重要。
一旦钠离子从外界进入细胞中,为了适应盐分的两种胁迫——离子胁迫和渗透胁迫,避免钠离子在细胞中积累,植物采取以下措施:1、通过液泡膜上的V-H +-ATPase 和H +-PPase 将Na +区域到液泡中;2、通过质膜的H +-ATPase 及SOS1等把Na +排除到细胞外。
1994年,DE MELO 等观察盐胁迫下豇豆(Vigna unguiculata)幼苗下胚轴的发育,发现液泡膜上的V-H +-ATPase 与H +-PPase 表达活性不同,在V-H +-ATPase 活性增加的同时H +-PPase 的活性却受到抑制,然而,相同情况下在盐生植物碱蓬(Suaeda glauca Bunge)中的V-H +-ATPase 上调过程中H +-PPase 却起辅助作用,这就证明液泡膜上的两种质子泵存在相互的作用,并且受盐胁迫诱导。
Dietz 等总结了在胁迫压力下V-H +-ATPase 的作用,认为正常情况下的植物中V-H +-ATPase 必不可少,在胁迫作用下植物细胞的存活很大程度上依赖V-H +-ATPase 的活性。
目前。
水资源短缺以及土壤沙化、盐溃化已成为全球性问题。
据统计。
我国现有耕地中.至少有800万hm2的土地于不当的灌溉和施肥,导致土壤中盐分积累,影响了作物的产量。
长期以来,人们一直想通过揭示非生物胁迫的伤害机理,寻找提高植物抗胁追能力的途径。
大量研究表明.植物对盐胁迫环境的应答反应涉及了多种基因和复杂的信号途径。
盐分水分胁迫对植物最普遍和最显著的效应是抑制生长网。
在过去的10多年中。
以模式植物拟南芥为试验材料。
已经在揭示植物生长发育和抗生物、非生物胁迫的遗传机制方面取得了重大突破。
该研究利用拟南芥野生型(Columbia)作为试验材料,通过对不同浓度的培养基上拟南芥萌发的研究,研究高盐和低钾对拟南芥萌发的影响,旨在获得胁迫因子处理拟南芥的最佳浓度及其萌发的临界浓度,以期为进一步采用拟南芥基因缺失突变体为材料,用反向遗传学的方法深入研究参与植物盐胁迫反应的基因的功能及作用机制奠定基础。
盐胁迫是我们面临的一种严重的非生物胁迫。
盐胁迫引起的离子毒害、渗透胁迫和营养亏缺,可能使植物产生不同程度的代谢失调,引起植物体内一系列的生理生化及分子水平的相应变化,导致光合能力降低,植物的生长减缓,加速了植物的衰老过程。
目前在生理水平的证据大多来自盐胁迫条件下植物叶片中钾钠离子的含量变化、脯氨酸含量变化、可溶性糖含量、甚至植株的整体生长态势等等。
对根系的研究多仅限于根伸长生长在盐胁迫条件下的变化、侧根的形成等。
根毛作为由根表皮细胞特化而来的一类组织,其发育受到很多环境因子的影响,其对环境因素的敏感性要强于根的生长和分叉。
根毛是植物较早接受盐旱信号的组织之一,但有关根毛生长发育对盐旱胁迫的响应,以及在信号的识别和传导过程中的作用的研究报道不多。
本文以模式植物拟南芥(生态型Col-0)为材料,在生理水平较为系统的研究了盐胁迫与根毛生长发育的关系。
比较了高盐与低盐胁迫对根毛发育的变化,分析了根毛与植株整体对盐胁迫的响应关系,并就盐敏感型突变体(sos)的根毛在盐胁迫下的响应机制作了较为系统的探讨,利用半定量RT-PCR技术初步检测了与根毛发育过程相关的多个基因在盐胁迫条件下的表达情况。
盐胁迫对植物的影响植物的抗盐性:我国长江以北以及沿海许多地区,土壤中盐碱含量往往过高,对植物造成危害。
这种由于土壤盐碱含量过高对植物造成的危害称为盐害,植物对盐害的适应能力叫抗盐性。
根据许多研究报道,土壤含盐量超过0.2%~0.25%时就会造成危害。
钠盐是形成盐分过多的主要盐类,习惯上把硫酸钠与碳酸钠含量较高的土壤叫盐土,但二者同时存在,不能绝对划分,实际上把盐分过多的土壤统称为碱土。
世界上盐碱土面积很大,估计占灌溉农田的1/3,约4×107ha,而且随着灌溉农业的发展,盐碱面积将继续扩大。
我国盐碱土主要分布于西北、华北、东北和海滨地区,盐碱土总面积约2~7×107ha,而且这些地区都属平原,盐地土层深厚,如能改良盐碱危害,发展农业的潜力很大,特别应值得重视。
土壤盐分过多对植物的危害:1.生理干旱:土壤中可溶性盐类过多,由于渗透势增高而使土壤水势降低,根据水从高水势向低水势流动的原理,根细胞的水势必须低于周围介质的水势才能吸水,所以土壤盐分愈多根吸水愈困难,甚至植株体内水分有外渗的危险。
因而盐害的通常表现实际上是旱害,尤其在大气相对湿度低的情况下,随蒸腾作用加强,盐害更为严重,一般作物在湿季耐盐性增强。
2.离子的毒害作用:在盐分过多的土壤中植物生长不良的原因,不完全是生理干旱或吸水困难,而是由于吸收某种盐类过多而排斥了对另一些营养元素的吸收,产生了类似单盐毒害的作用。
3.破坏正常代谢:盐分过多对光合作用、呼吸作用和蛋白质代谢影响很大。
盐分过多会抑制叶绿素生物合成和各种酶的产生,尤其是影响叶绿素-蛋白复合体的形成。
盐分过多还会使PEP羧化酶与RuBP 羧化酶活性降低,使光呼吸加强。
生长在盐分过多的土壤中的作物(棉花、蚕豆、番茄等),其净光合速率一般低于淡土的植物,不过盐分过多对光合作用的影响是初期明显降低,而后又逐渐恢复,这似乎是一种适应性变化。
盐分过多对呼吸的影响,多数情况下表现为呼吸作用降低,也有些植物增加盐分具有提高呼吸的效应,如小麦的根。
盐胁迫对作物生长发育的影响及其机制研究现今,世界范围内的土地盐碱化日益严重,给农业生产和国际经济带来了极大的影响。
盐碱胁迫是大多数作物在干旱和缺水情况下的一种普遍现象,盐碱还可以进一步削弱植物的生长发育,甚至导致植物的死亡。
因此,研究盐胁迫对作物的影响及其机制,对减少盐碱土对农业生产的危害,提高农作物的耐盐碱性具有重要的意义。
盐胁迫的常见表现是植物器官生长迟缓、产量降低和光合作用受损。
一方面,盐碱胁迫使得土壤中的离子浓度升高,降低了作物根系吸收水分和养分的吸收能力,直接影响了作物生长发育;另一方面,盐碱胁迫会对作物代谢活动造成不良影响,如影响植物叶面的水气平衡,导致气孔关闭,光合作用减弱,从而限制了植物的生长速度。
目前,研究表明,盐胁迫会引起作物细胞内外环境的改变,以及一系列的代谢及蛋白质合成的变化。
因此,研究盐胁迫对作物生长机理,不仅从单一生理水平上进行研究,而且需要从细胞层面上探讨作物对盐碱胁迫的响应机制。
在细胞层面上,盐胁迫会引起植物细胞膜系统的改变,进而影响植物细胞活性氧(ROS)代谢、离子通道和转运等。
其中,ROS是植物细胞内一个重要信号物质,但是在过高或持续的盐胁迫下,ROS的过度积累会严重破坏植物的细胞膜系统、DNA结构和酶活性等,从而引起植物细胞死亡和器官失去功能。
为了适应盐胁迫的环境,植物在生长过程中逐渐发展出了一系列适应机制,其中包括盐碱适应基因的启动、细胞内osmo调节和活性氧清除等。
近年来,利用生物技术手段向作物中引入耐盐碱基因,以提高作物的耐盐碱性已经成为研究热点。
例如,研究发现在植物的耐盐性响应过程中,一些拟南芥的盐胁迫基因(SOS1,SOS2)以及转录因子(NAC)等起重要作用。
总的来说,盐胁迫对作物的影响是多方面的,作物的生长发育和代谢过程会受到重大影响。
因此,需要对盐胁迫相关基因和调控网络,在分子水平上的响应机制进行深入研究,从而为提高作物的耐盐碱性以及农业生产的可持续发展提供科学依据。
植物根系耐盐机制的研究进展郭敏;付畅【摘要】植物根系能够摄取土壤环境中的养分与水分,在植物的生长发育中起重要的作用.植物根系由于直接与土壤环境相接触会受到非生物胁迫较大的影响.盐胁迫是主要的非生物胁迫之一,对植物根系会产生较大的伤害.综述根系在组织形态和细胞水平上对盐胁迫的应答,以及根系响应盐胁迫的信号传导途径、转录因子与基因,对植物根部耐盐机制的解析和植物耐盐基因工程工具基因的挖掘具有重要意义.【期刊名称】《生物技术通报》【年(卷),期】2012(000)006【总页数】6页(P7-12)【关键词】植物根系;盐胁迫;应答;耐盐机制;可塑性【作者】郭敏;付畅【作者单位】哈尔滨师范大学生命科学与技术学院,哈尔滨150025;哈尔滨师范大学生命科学与技术学院,哈尔滨150025【正文语种】中文土壤盐渍化是在世界范围内影响农作物产量的主要环境因素之一,也是干旱与半干旱地区最广泛的农业问题之一[1,2]。
盐胁迫严重影响植物的生长与产量[3]。
高盐对植物产生渗透胁迫和离子胁迫等两种初级胁迫,并进一步产生次级的氧化胁迫。
氧化胁迫会损伤植物的DNA和蛋白质,破坏生物膜系统及光合系统,对植物的生长发育也会产生有害的影响[4]。
植物的根系由主根、侧根、须根和根毛组成,能摄取土壤中的水分与养分,对植物的生长发育具有重要的作用。
根系由于直接与土壤环境接触,受到盐胁迫较大的影响。
盐胁迫可使根系结构受到较大程度的改变,进而抑制植物生长,甚至导致植物死亡[5]。
植物根系在长期进化的过程中形成了一系列抵御不利环境的机制。
根系感知与响应胁迫的能力在很大程度上依赖于其对不断变化的土壤环境的适应[6]。
根系对盐胁迫的响应机制是植物适应盐胁迫的重要方面之一。
本文综述了根系在组织形态和细胞水平上对盐胁迫的应答,以及根系响应盐胁迫的信号传导途径、转录因子与基因。
植物内部的生长信号与信号路径对于植物的生长发育至关重要,这些途径有利于植物适应环境的变化,对植物的生存产生重要的影响。
植物耐盐基因的开发利用摘要:近年来,国内外在植物耐盐基因的开发利用研究方面获得了快速发展,本文概述了植物细胞耐受盐胁迫机制,耐盐相关基因应用于作物品种改良和盐碱地利用以及杜氏盐藻耐盐机制和基因工程的研究进展。
关键词:植物耐盐机制基因工程在自然环境中,植物常常会遭遇不利环境如盐渍、干旱、涝、冷、冻、高温和强光照等,这些统称为非生物胁迫。
非生物胁迫是制约植物生长发育、影响作物产量和质量的重要环境因素。
盐胁迫是自然界中主要的非生物胁迫之一。
在全世界范围内,存在着严重的土壤盐碱化现象,当今全球大约有8亿公顷土地存在不同程度的盐渍化。
我国有3亿多亩盐渍化土地,其面积相当于全国可耕地面积的25%。
土壤盐碱化和次生盐碱化严重阻碍了农作物的生长,降低了农作物的产量,已经成为制约世界灌溉农业可持续发展和影响生态环境的重要因素。
随着人口增加、耕地减少以及水资源的匮乏,提高水资源利用效率、充分开发和利用盐碱地有着极其重要的现实意义。
盐碱地改良是世界性的难题,由于传统措施投资大、效益低,迫使人们考虑采用其它措施来改良利用盐碱土壤。
经过数十年实践,人们越来越重视采用生物学措施和工程措施相结合的途径改良盐碱地。
提高植物耐盐碱的能力以及选择和培育适宜在盐碱地上生长并具有较高经济和生态价值的植物种或品系,是开发利用盐碱地资源最根本、最经济、最有效的途径[3]。
随着植物基因工程的发展以及大量耐盐基因的鉴定和克隆,利用基因工程方法培育耐盐作物新品种已成为开发利用盐碱地的重要手段。
作物逆境耐性(抗性)相关基因的克隆及其耐逆机制,是目前全球作物遗传育种和分子生物学研究的热点,是取得具有自主性知识产权的功能基因并进而领先应用于遗传育种、成功地进行作物品种改良的关键所在。
而现在可以有效应用于植物耐盐基因工程育种的基因资源大多受到专利保护和限制,因此,发掘新的具有自主知识产权的基因资源成为我国植物基因工程研究的当务之急。
盐胁迫对植物造成的伤害主要有两方面的原因:一是由盐胁迫引起的生理干旱,在盐胁迫条件下,细胞内的渗透势小于土壤溶液的渗透压,植物根系不能吸水,导致植物生长缓慢,甚至缺水干死;二是盐胁迫造成的离子毒害,外界盐离子的大量进入,破坏了细胞中原有的离子平衡,进而影响细胞的正常代谢。
盐碱胁迫对植物的影响及抗性机制研究进展作者:贾秀苹王莹卯旭辉柳延涛王兴珍来源:《寒旱农业科学》2024年第07期摘要:盐碱胁迫是仅次于干旱胁迫抑制植物生长发育的主要非生物胁迫之一,不仅影响植物的生长发育,而且对农业生产和生态环境造成严重威胁。
研究植物的耐盐碱机制,对耐盐碱作物选育及盐碱地的开发利用具有重要的现实意义。
结合近年来国内外的相关研究总结性阐述了盐碱胁迫对植物代谢的伤害(包括离子伤害、膜系统伤害、诱导渗透伤害等)机制,并从膜系统保护以及诱导基因表达方面综述了植物对盐碱胁迫的缓解机制,进而提出外源物质的导入、生物技术手段、耐盐碱品种培育是解决植物抗盐碱的主要手段。
最后就植物适应盐碱胁迫方面的研究进行了展望,指出了当前研究者需要解决的问题和突破口,旨在为提高植物耐盐碱能力、增加作物产量提供一定的理论依据。
关键词:盐碱胁迫;植物;伤害;抗盐碱机制;技术手段中图分类号:S184;Q945.78 文献标志码:A 文章编号:2097-2172(2024)07-0593-07doi:10.3969/j.issn.2097-2172.2024.07.002Research Progress on Effects of Saline-alkali Stress on Plants andTheir Resistance MechanismsJIA Xiuping 1, WANG Ying 2, MAO Xuhui 1, LIU Yantao 3, WANG Xinzhen 1(1. Institute of Crop, Gansu Academy of Agriculture Sciences, Lanzhou Gansu 730070,China; 2. Jiuquan Academy of Agricultural Sciences, Jiuquan Gansu 735000, China; 3. Crop Research Institute of Xinjiang Agricultural ReclamationAcademy of Sciences, Shihezi Xinjiang 832000, China)Abstract: Salt-alkali stress is one of the main abiotic stresses that inhibit plant growth and development, second only to drought stress. It not only affects plant growth and development but also poses a serious threat to agricultural production and the ecological environment. Studying the mechanisms of plant salt-alkali tolerance has significant practical implications for the breeding of salt-alkali tolerant crops and the development and utilization of salt-alkali land. Based on recent domestic and international research, this paper summarizes the mechanisms of salt-alkali stress on plant metabolism, including ion damage, membrane system damage, and induced osmotic damage. It reviews the mechanisms by which plants mitigate salt-alkali stress, focusing on membrane systemprotection and induced gene expression. It further suggests that the introduction of exogenous substances, biotechnological methods, and the cultivation of salt-alkali tolerant varieties are the main strategies to address plant salt-alkali resistance. Finally, the paper looks forward to research on plant adaptation to salt-alkali stress, pointing out the issues and breakthroughs that current researchers need to address. The aim is to provide a theoretical basis for improving plant salt-alkali tolerance and increasing crop yields.Key words: Salt-alkali stress; Plant; Damage; Salt-alkali resistance mechanism; Technical method土壤鹽碱化是世界性的资源和生态环境问题,对保证粮油安全及有效耕地面积造成严重影响。
盐胁迫对植物生理生化特性的影响根据联合国粮农组织(FAO)统计,全世界存在盐渍土面积8亿hm2,占陆地面积的6%。
据统计,我国盐渍土面积为3 470 万 hm2,土壤盐渍化是世界上许多干旱和半干旱地区农作物产量下降的主要原因。
土壤中过量的盐分能够引起土壤物理和化学性质的改变,从而导致大部分农作物生长环境的恶化。
盐渍土作为一种土地资源,在全国乃至全世界都有着广泛的分布和较大的面积迄今为止,我国有80%左右的盐渍土尚未得到开发利用,有着巨大的开发利用潜力。
1盐胁迫对植物耐受性的影响近年来,盐胁迫对各种植物各个性状方面的影响已成为很多科学家研究的重点。
包括对拟南芥、玉米、马铃薯、水稻、香蕉、黄瓜、花生和韭菜等植物都有过相关的研究。
童仕波等证明转基因拟南芥对盐胁迫的耐受性明显增强。
其脯氨酸(Pro)含量明显提高。
赵昕等研究发现(NaCl)降低拟南芥叶绿。
体对光能的吸收能力,而且降低叶绿体的光化学活性。
使电子传递速率和光能转化效率大幅度下降,造成光能转化为化学能的过程受阻,进一步加剧了光合放氧和碳同化能力的降低。
盐胁迫下拟南芥中的(Na+)与(K+)含量变化呈极显著正相关。
因此推断它们的吸收通道或载体为单一竞争性。
发现盐浓度达到一定程度时,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性均达到最高。
随后随着(NaCl)浓度的增加,SOD、POD、CAT活性逐渐降低。
表明SOD、POD、CAT活性不能维持较高水平。
反之会导致膜脂过氧化作用加强,细胞膜受到损害。
研究发现盐浓度对马铃薯脱毒苗叶片SOD和POD活性影响极显著。
盐比例及盐浓度与盐比例的交互作用对马铃薯脱毒苗叶片SOD和POD活性影响均不显著。
随着混合盐浓度的增加(Na+)含量显著增加K+含量平缓下降。
(Na+)与(K+)的比值显著上升。
发现,水稻在(NaCl)浓度为30 mmol/L 时生长状况良好,但随着NaCl浓度的增加,水稻的生长速度减慢。
盐胁迫对植物生长的影响及其转录组学研究植物在生长发育过程中需要吸收各种必要的营养元素,其中盐类是植物必不可少的一种。
但是,如果盐浓度太高,就会对植物的生长发育产生不良影响。
这种对植物的不良影响被称为盐胁迫。
盐胁迫是全球性的问题,因为有大量的土地处于盐碱化的状态。
因此,研究盐胁迫对植物的影响以及相应的适应机制对农业生产和环境保护具有重要意义。
盐胁迫对植物生长的影响盐胁迫是指盐浓度超过一定阈值,给植物的正常生长、发育和生理代谢带来负面影响的现象。
盐胁迫对植物生长的影响主要表现在以下几个方面。
(1) 盐胁迫会破坏植物细胞的离子平衡。
过高的盐浓度会压制植物吸收和利用其他离子,例如钾、铁、锌等。
(2) 盐胁迫会破坏细胞膜结构。
叶片上的水分子会因为退化的细胞膜孔而难以逸出,从而导致叶片凋谢。
(3) 盐胁迫会影响植物光合作用的进行。
光合作用是植物生长过程中不可或缺的,盐胁迫会大大降低光合作用的效率。
(4) 盐胁迫也会影响植物的生长速度和最终生长量。
盐浓度过高会令植物的生长速率大大降低,根部细胞分裂活动减缓。
以上这些都是盐胁迫对植物生长带来的不良影响。
因此,研究盐胁迫的适应机制和应对方式对于产量的增加和环境的保护尤为重要。
盐胁迫适应机制及其转录组学研究为了适应盐胁迫的生存条件,植物有一些适应机制来解决盐胁迫的问题。
事实上,在植物生长发育过程中存在一些天然的盐抗性物种,这些植物能够在高盐和低水分等恶劣条件下生长和繁殖。
一些最近的转录组学研究表明,盐胁迫对植物的影响是通过转录水平调控体现的。
转录组学是一门用于研究所有基因转录水平的学科。
该领域采用高通量测序技术进行研究,使研究者能够全局分析基因转录变化,并以此为基础探索某些生物学进程的机制。
近年来,许多研究人员利用转录组学技术研究了植物对盐胁迫的适应机制,在基因调控水平上解析了植物对盐胁迫响应的分子机制。
这些研究主要从以下几个方面探讨了植物适应盐胁迫的机制。
(1) 盐胁迫下基因的表达调节。
干旱胁迫研究盐胁迫温度胁迫重金属胁迫营养利用效率0304050102主要内容1.1 干旱胁迫研究进展ABA功能ØABA参与干旱、冷、高盐胁迫ØABA参与种子成熟、休眠、萌发,植株发育,根瘤发育,衰老ABA的合成及转运:Ø早期合成在叶绿体中Ø第一个限速酶VP14;Ø非活性状态ABA-GE存在液泡中;ØABA转运子大多定位在细胞膜上,只有AtABCC1/2定位在液泡膜上;Ø在水缺乏条件下,ABA首先在叶中积累,后续在根和保卫细胞中出现;图1 植物细胞中ABA的合成及转运1.1 干旱胁迫研究进展ABA信号传递及转录调控:Ø复合物PYR/PYL/RCAR-ABA-PP2C,保守性高;ØSnRK2:ABA信号传递核心酶;ØPP2C抑制SnRK2活性,成为复合物后失去抑制能力;ØFER:正调控生长素,负调控ABAØ比较转录组:拟南芥、水稻、大豆中响应干旱最保守的基因启动子核心位点ABRE (ACGTGG)Ø重要的转录因子家族:AP2/ERFs,NAM, ATAF,CUC (NAC)ABA介导的气孔变化Ø细胞膜上的核心转运子SLAC1Ø苹果酸在气孔打开时浓度增加,其浓度对于保卫细胞维持渗透平衡非常重要图2 ABA转录信号及气孔变化1.2 干旱胁迫仍待研究的科学问题Ø1.如何将关于ABA信号传递以及干旱已有的科学研究应用到实际育种中;Ø2.如何在功能基因组时代准确的评价主要作物抵抗干旱能力;Ø3.之前的研究主要注重于干旱调控的基因表达和ABA信号传递,那么根系在干旱下是如何生长发育调控的?植物抗旱/抗涝相关代谢物待解决的科学问题表型相关代谢物抗旱脯氨酸,苯丙素、苯丙酸、类胡萝卜素和玉米黄质;渗透相关:半乳糖,棉籽糖;植物激素:脱落酸(ABA)等抗涝游离氨基酸、葡萄糖和蔗糖,海藻糖-6-磷酸1.3 利用转录+代谢进行干旱研究的相关文献资料方法文献名文献名年份期刊物种转录+代谢Drought resistance is mediated by divergent strategies in closelyrelated Brassicaceae 不同物种拟南芥的抗旱性是有不同策略介导的2019New Phytol拟南芥转录+代谢Transcripto me and metabolite profiling reveals that prolongeddrought modulates the phenylpropanoid and terpenoid thephenylpropanoid and terpenoid pathway in white grapes (Vitisvinifera L.)转录组和代谢产物分析长期干旱调节白葡萄的苯丙酸和萜类代谢途径2016BMC PlantBiology白葡萄脂质组Lipidomic reprogramming associated with drought stress priming-enhanced heat tolerance in tall fescue (Festuca arundinacea) 与干旱胁迫相关的脂质体重编程——提高高羊茅的耐热性2018plantCell&Environment高羊茅代谢组+CHIP-se Acetate-mediated novel survival strategy against drought in plants乙酸盐介导的植物抗旱新机制2017Nature Plant拟南芥转录+代谢Transcriptome Analysis in Chinese Cabbage(Brassica rapa ssp. pekinensis) Provides the Role ofGlucosinolate Metabolism in Response to Drought Stress大白菜转录组分析提供了芥子油苷代谢在干旱胁迫中的作用2018Molecules大白菜转录+代谢Transcriptome and metabolite profiling reveals that prolongeddrought modulates the phenylpropanoid and terpenoid pathway inwhite grapes (Vitis vinifera L.)转录+代谢研究长期干旱对白葡萄中苯丙酸和萜类代谢通路的影响2016BMC PlantBiology葡萄转录+代谢+蛋白Drought resistance is mediated by divergent strategies in closelyrelated Brassicaceae不同抗旱机制调控的十字花科植物2019NewPhytologist十字花科植物2.1 盐胁迫研究进展-Na+转运子①SOS1ØSOS1编码Na+/H+逆向转运子ØSOS1的结构可能被环核苷酸调控Ø环核苷酸被认为是重要的信号分子②HKT-type 转运子Ø拟南芥中只存在一个AtHKT1,减少Na+在叶中的积累,该基因可增强抗盐能力,同时可以保证盐胁迫条件下的繁殖Ø单子叶植物中存在多种HKT-type 转运子,水稻中OsHKT1;5活性受Mg2+ 转运子OsMGT1调控.③NHX-type转运子ØNHX-type Na+/H+逆向转运子Ø位于液泡膜上,参与液泡与细胞质中离子转运Ø受Ca2+的调控④CNGCsØ受Ca2+抑制,被cNMP激活图3 Na+转运子及调控Na+吸收、释放调控子2.2 盐胁迫仍待研究的科学问题待解决的科学问题1.原位准确定量Na+/K+浓度2.各种作物响应盐胁迫产生的自然变异3.盐土植物相应盐胁迫产生的盐囊泡的分子机制4.植物如何感知盐胁迫植物盐胁迫相关代谢物表型相关代谢物抗盐海藻糖,甜菜碱,组氨酸,脂质等2.3 利用转录+代谢进行盐胁迫研究的相关文献资料方法文献名文献名年份期刊物种物质检测+qPCR Effect of sodium nitroprusside treatment on shikimateand phenylpropanoid pathways of apple fruit硝普纳处理对苹果果实莽草酸和苯丙烷途径的影响2019FC苹果转录+代谢Identification of Metabolites and Transcripts Involvedin Salt Stress and Recovery in Peanut转录+代谢解析花生盐胁迫机理2018Frontiers inplant science花生转录+代谢Metabolites and transcripts related to plant physiologyin salt stress conditions, especially to the recoveryprocess were disclosed in peanut花生盐胁迫及恢复过程中代谢及转录的变化2018Frontiers inPlantScience花生转录+代谢A systems biology view of wood formationinEucalyptus grandistrees submitted to differentpotassium and water regimes系统生物学观点解释桉树不同水和钾条件下的生长状态2019NewPhytol桉树脂质组Involvement of Phosphatidylserine and Triacylglycerol in the Response of Sweet Potato Leaves to Salt Stress 甘薯叶片对盐胁迫的响应中磷脂酰丝氨酸和三酰甘油的参与2019Frontiers inPlantScience甘薯代谢Metabolic reprogramming in nodules, roots, andleaves of symbiotic soybean in response to irondeficiency共生大豆的根瘤、根和叶片在缺铁状态下的代谢重编程2018Plant CellEnvironment大豆转录组学+代谢组学Metabolomics and transcriptomics reveal defensemechanism of rice (Oryzasativa) grains under stress of2,2′,4,4′-tetrabromodiphenyl ethe代谢组学和转录组学揭示了水稻的防御机制 2019EnvironmentInternational水稻3.1 温度胁迫研究进展-冷胁迫调控机制1表观调控Ø组蛋白去乙酰化酶调控COR转录ØLncRNA:SVALKA 抑制 CBF1表达2转录调控ØCBF/DREB1是重要的低温胁迫调控通路Ø植物激素与CBF互作参与调控低温胁迫3转录后调控ØCCA1可变剪切ØLOS4参与核mRNA 转运4蛋白修饰ØICE1泛素化、磷酸化植物响应低温胁迫:冻害影响细胞壁,导致细胞脱水;冷害影响代谢平衡;图4 植物相应低温胁迫调控机制3.2 温度胁迫研究进展-拟南芥热响应机制转录因子HsfA1s:•在真核中保守性高,可激活下游转录因子、酶、伴侣蛋白的表达;•HsfA1s是耐热调控的主要转录因子,激活热响应基因表达:HsfA7s,HsfA2, HsfBs,MBF1c,DREB2A,促进折叠不完全蛋白的降解和ROS清除相关基因的表达;•VE正向调控miRNA,增强植物耐热性;蛋白质平衡:•HSP蛋白的表达被迅速激活:HSP100, HSP90, HSP70,HSP60,sHSPs,用于降解未折叠蛋白;•自噬也是一种重要的细胞内平衡调控机制;ROS平衡•APXs和CATs是两种重要的ROS清除酶系统;•植物通过激活ROS清除系统获得耐热性;图5 植物相应高温胁迫调控机制1.冷胁迫如何调控CAMTA活性,CAMTA与Ca2+离子之间的联系,其他冷胁迫感知物质2.冷胁迫中增强的泛素化机制?3.表观调控机制?4.不依赖于HsfA1的耐热相关物质5.在蛋白质平衡中自噬的生物功能植物抗寒/耐热的机制LncRNA检测LncRNA从表观水平上解析植物调控表达的机制mRNA从表达水平上解析植物响应的代谢机制代谢组检测代谢物水平上辅助寻找调控的核心LncRNA和表达的核心mRNA3.3 温度胁迫仍待研究的科学问题待解决的科学问题转录组+代谢组学研究抗寒/耐热高温胁迫ROS反应增强SOD酶活性上调O 2-增多H 2O 2含量增多直接与抗坏血酸盐结合,进入抗坏血酸盐-谷胱甘肽循环系统(AsA-GSH)POD酶系统:①自身酶活降低;②底物含量降低:黄酮、酚胺化合物CAT酶活降低H 2O+O 2细胞程序性死亡异常ROS 爆炸图6 ROS清除系统3.4 温度胁迫研究相关物质及ROS 清除系统胁迫类型相关物质高温胁迫TCA循环代谢产物,糖类如果糖、葡萄糖、鼠李糖、阿拉伯糖、棉子糖,糖醇;氨基酸如缬氨酸、亮氨酸和天冬酰胺;谷胱甘肽途径;植物激素水杨酸低温胁迫多胺类,腐胺、精胺、亚精胺;蔗糖,海藻糖,塔格糖,纤维二糖,果糖,棉子糖,乙烯,黄酮,脂质;激素,ABA温度胁迫相关代谢物3.5 利用转录+代谢进行温度胁迫研究的相关文献资料方法文献名文献名年份期刊物种转录+代谢Integrated transcriptomics and metabolomics analysis to characterize coldstress responses in Nicotiana tabacum 综合转录组学和代谢组学分析来表征烟草中的冷应激反应2017BMC烟草转录+代谢Molecular signatures of increased freezing tolerance due to lowtemperature memory in Arabidopsis 拟南芥由于低温记忆而提高抗冻性的分子特征2019Plant CellEnviron拟南芥转录+代谢The arginine decarboxylase gene ADC1, associated to the putrescinepathway, plays an important role in potato cold-acclimated freezingtolerance as revealed by transcriptome and metabolome analyses转录组和代谢组学分析显示,与腐胺途径相关的精氨酸脱羧酶基因ADC1在马铃薯的冷驯化抗冻性中起重要作用2018Plant J马铃薯转录+代谢Integrated analysis of rice transcriptomic and metabolomic responses toelevated night temperatures identifies sensitivity- and tolerance-relatedprofiles基于夜间高温胁迫的转录组与代谢组分析解释水稻抗性水稻与敏感水稻的分子机制2017Plant,Cell&Environment水稻转录+代谢Effects of long-term exposure to elevated temperature on Zea maysendosperm development during grain fill 长期高温暴露对玉米籽粒灌浆期胚乳发育的影响2019The PlantJournal玉米激素Root-derived GA12 contributes to temperature induced shoot growth inArabidopsis 根源GA12促进拟南芥中温度诱导的芽生长2019NaturePlants拟南芥转录+代谢The arginine decarboxylase gene ADC1, associated to the putrescinepathway, plays an important role in potato cold-acclimated freezingtolerance as revealed by transcriptome and metabolome analyses转录组和代谢组学分析显示,与腐胺途径相关的精氨酸脱羧酶基因ADC1在马铃薯的冷驯化耐寒性中起重要作用2018the plantjournal马铃薯转录+代谢Male Sterility in Maize after Transient Heat Stress during the Tetrad Stageof Pollen Development 花粉发育四价体阶段短暂高温胁迫后导致玉米雄性不育2019PlantPhysiol玉米4.1 重金属胁迫研究进展-重金属污染类型及待解决的科学问题镉Cd污染•用于吸收镉的转运子与转运必须元素(Fe,Zn,Mn)类似,如水稻中的OsNRAMP5;•进入根系的镉在重金属ATP酶(eg:AtHMA2、AtHMA4)的作用下通过木质部经过长距离运输到茎;•植物激素(JA/ABA/SA)与植物响应镉胁迫有关砷As污染•土壤中的砷存在不同形式:无机As(III)As(V)研究的最多;•As(V)可以通过P转运子进入植物中;As(III)通过硅酸转运子和水通道蛋白进入图7 植物中重金属解毒系统待解决的科学问题1.植物是否有感知重金属特殊的感受因子?2.如何在不影响必须元素吸收的情况下限制重金属的积累?5.1 营养利用效率研究进展微生物群体动态营养+气候N/P等多种离子协作营养与生物胁迫协作•植物生长发育过程中的动态营养需求-离子组结合标记基因•气候变化如何影响植物营养吸收动态营养+气候•植物基因型、根系分泌物与微生物相互影响的机制-优势菌群促进植物吸收营养物质•PHR1:P胁迫核心调控子微生物群体•N/P协作核心调控复合体:OsSPX1OsSPX4–OsPHR2•P/Fe相互依存,两者平衡决定幼根生长N/P等多种离子协作•P胁迫增强植物抗虫能力•PHR1:整合营养、免疫、生物胁迫信号核心节点营养与生物胁迫协作1.变化的土壤肥力对于动态营养的影响机制还不清楚2.对于土壤中营养的吸收以及根系的健康中根-微生物互作的遗传机制3.在气候变化时如何调整植物生长和代谢共调控来提高植物对营养的利用效率4.营养在植物抗虫抗病中发挥的协同作用机制5.需要开发最大化营养利用效率+最小化积累有害物质的育种策略植物营养利用相关研究植物代谢组检测代谢物与优势菌群进行相关性分析,找到核心的代谢通路植物转录组检测利用代谢组-转录组联合分析,筛选调控根-微生物互作的表达基因土壤微生物组检测筛选优势菌群,可用于实际生产促进植物利用土壤肥力多组学学研究植物营养利用5.2 营养利用仍待研究的科学问题待解决的科学问题方法文献名文献名年份期刊物种转录+代谢Integration of metabolome and transcriptome analyses highlightssoybean T roots responding to phosphorus deficiency by modulatingphosphorylated metabolite processes代谢组和转录组整合分析表明大豆通过磷酸化代谢物来相应磷缺乏2019PlantPhysiologyandBiochemistry大豆代谢组Metabolomics Reveals How Cucumber (Cucumis sativus) ReprogramsMetabolites to Cope with Silver Ions and Silver Nanoparticle-InducedOxidative Stress.代谢组学揭示黄瓜如何应对银引起的氧化胁迫2018Environ SciTechnol.黄瓜转录+代谢Transcriptome and metabolome analysis provide insights into root and root released organic anion responses to phosphorus deficiency in oat 利用转录组和代谢组揭示燕麦根部在缺磷环境下的离子响应机理2018.05Journal ofExperimentalBotany燕麦5.3 利用多组学进行营养胁迫研究的相关文献资料6.1 抗逆相关代谢物数据库部分展示物质分类Function4-香豆酸类黄酮Virulent ResistanceD-氨基葡萄糖糖类Magnaporthe griseaD-葡萄糖糖类Inset Small Brown PlanthopperL-蛋氨酸氨基酸及衍生物Inset Small Brown PlanthopperL-精氨酸氨基酸及衍生物Fusarium head blight苯甲酸苯甲酸衍生物Salt Stress丁香苷酚类Fusarium head blight对香豆酸类黄酮Salt Stress二氢杨梅素类黄酮Virulent Resistance反式咖啡酸酚类UV-B6.2 抗逆客户文章研究方向物种英文名称中文名称盐胁迫碱蓬Analysis of widely targeted metabolites of the euhalophyte Suaeda salsa under salineconditions provides new insights into salt tolerance and nutritional value inhalophytic species盐条件下盐地碱蓬抗盐机制相关代谢物的鉴定冷胁迫血橙Retrotransposon promoter of Ruby1 controls both light- and cold-inducedaccumulationof anthocyanins in blood orangeruby1的转座子启动子控制着光诱导和冷诱导的花青素在血橙中的积累营养胁迫水稻Mutation of the chloroplast-localized phosphate transporter OsPHT2;1 reducesflavonoids accumulation and UV tolerance in rice 水稻叶绿体磷酸转运体的突变降低了类黄酮的积累和抗紫外线能力营养胁迫大豆Integration of metabolome and transcriptome analyses highlights soybean rootsresponding to phosphorus deficiency by modulating phosphorylated metaboliteprocesses大豆根系通过调节磷酸化代谢过程来应对磷缺乏冷/热胁迫茶Transcriptomic and metabolomic profling of Camellia sinensis L.cv. ‘Suchazao’exposed to temperature stresses reveals modifcation in protein synthesis andphotosynthetic and anthocyanin biosynthetic pathways油茶叶片在温度(高温+低温)胁迫调控机制提供一下内容检测广泛靶向代谢组初生代谢组次生代谢组中药代谢组黄酮代谢组萜类代谢组生物碱代谢组脂肪酸检测木质素小分子植物激素类胡萝卜素花青素检测糖类检测定制化靶向检测挥发性代谢物植物脂质组代谢组+转录组+蛋白组研究代谢组+基因组研究植物科技服务内容动物全谱代谢组广泛靶向代谢组广泛靶向脂质组非靶向代谢组绝对定量脂质组氧化脂质检测胆汁酸检测短链脂肪酸检测能量代谢组代谢组+转录组研究代谢组+基因组研究动物科技服务内容代谢组+微生物组。
盐胁迫对植物生理和生化反应的影响及其机制植物在生长过程中会面临各种环境胁迫,其中盐胁迫是一种常见的胁迫因素。
当植物生长的土壤中盐分过高时,植物细胞内外的离子浓度不平衡,导致植物生理和生化反应发生变化,并影响着植物的生长发育和产量。
本文将探讨盐胁迫对植物生理和生化反应的影响及其机制。
一、盐胁迫对植物的形态和生长发育的影响盐胁迫导致植物叶片变黄、干枯,根长缩短。
对于某些盐胁迫敏感的植物品种,盐浓度过高会导致植株死亡。
这是因为盐分对水分的吸收和传输造成了阻碍,使得植物的营养循环出现问题。
盐胁迫会抑制植物根系的生长发育,特别是主根长度和根系总长。
这种抑制也会影响植物根系对水分和养分的吸收,进而限制鲜重和干重的累积。
科学家认为,盐胁迫对植物的抑制作用可能是多方面的,包括生长素水平的变化、根系氧化还原状态的改变等。
二、盐胁迫对植物光合作用的影响光合作用在植物生长发育中扮演重要角色。
盐胁迫会减小植物叶片的叶绿素含量,影响光能储存的效果。
叶绿素含量下降,光合作用减弱,植物的生长和发育受到了严重的影响。
盐胁迫会导致光合色素元件的失活,从而影响光合作用的能力。
研究表明,高盐环境下植物的氧化还原状态发生了变化,导致光合作用构成和储存的机制出现问题。
植物为维持生命活动会通过代谢途径来适应这种环境下的氧化还原状态,但这种调节途径复杂,尚未得到深入的研究。
三、盐胁迫对植物代谢活动的影响盐胁迫会影响植物的代谢反应,包括氮代谢和脂肪代谢等。
植物叶片中的氮代谢酶易受盐胁迫影响,流程可能会崩塌而导致植物生长和发育受阻。
盐胁迫同样会影响脂肪代谢,而该代谢过程是大部分生物体生命活动的核心,能够影响植物的耐盐性。
如果脂肪代谢出现大幅度的变化,那么植物就会受到影响,特别是在高盐环境下。
四、盐胁迫对植物的抗氧化能力的影响氧化反应是植物生长和发育过程中不可避免的过程。
当氧化反应发生异常时,就会出现许多有害的代谢产物,从而影响植物的生长和发育。
盐胁迫对植物生长的影响摘要:土壤盐碱化对当今世界影响日益严重,利用耐盐性植物可以有效对盐碱地进行治理及开发利用,要培育出优良品质的耐盐性植物,首先需要了解盐胁迫对植物生长的影响。
本文简述了盐胁迫对种子萌发、植物生长发育及植物生理生化指标等多个方面的影响,为将来培育耐盐性植物提供了理论基础。
关键词:盐碱地;盐胁迫;植物生长发育;种子萌发土壤盐碱化是一个世界性的问题,它不仅严重降低了土壤的可持续性和作物生产力,还逐渐减少了耕地面积,已成为制约农业发展的主要因素之一。
盐渍化土壤分布广泛,特别是在干旱和半干旱地区。
我国盐碱地的总面积约为9913万hm2,占全世界盐渍土壤面积的1/9[1]。
随着人类活动的影响,土壤盐渍化问题正在日益加剧,对农牧业造成严重威胁,同时随着人口增多与城市扩建,耕地逐渐被侵占利用,人地矛盾越来越突出,而对盐碱地进行治理和开发利用则是解决以上问题的主要方式之一。
培养耐盐性植物可以有效提高对盐碱地的利用,但要成功培养出耐盐性植物,首先需要了解盐胁迫对植物的影响。
1.盐胁迫对种子萌发的影响种子萌发时期是植物生长过程中抗逆性最弱的阶段,在盐胁迫环境下,种子的生长通常会受到抑制,当盐分过高时甚至会停止萌发。
叶梅荣等利用不同浓度NaCl处理多个小麦品种的种子,结果显示在一定浓度范围里不同品种小麦发芽率均有降低[2],郭文婷等对雾冰藜、刺沙蓬和白茎盐生草三种植物在盐胁迫时进行研究发现随盐浓度的增加,三种植物的发芽率逐渐下降[3],同样的抑制作用在夏至草种子、高粱种子和紫花苜蓿中也有体现。
但是陈雅琦等研究发现,带菌醉马草在低浓度盐胁迫时,其种子发芽率和发芽势呈上升趋势,这说明低浓度的盐胁迫对部分植物种子萌发也有一定的促进作用[4]。
2.盐胁迫对植物生长发育的影响植物生长过程中受到盐胁迫时,植物的根系是最早受到影响并产生生理反应的。
盐分通过根系进入植物体中,继而影响地上部分如茎叶等器官的生长。
盐胁迫对大部分非耐盐植物生长发育是起到抑制效果,盐胁迫开始时植物根系总吸收面积会受到一定抑制,根系吸水能力也有所下降,随着受到盐胁迫时间越来越长,植物根系活力和根系活跃吸收面积受抑制程度也越来越大,根系吸收能力则更弱,同时蒸腾速率的下降导致蒸腾能力降低,水分失衡越来越严重,光合速率进一步降低,盐胁迫下植物的生物量会发生明显变化。