植物抗逆生理研究进展

植物生理学研究中的植物抗逆机制植物在生长过程中，会遭受到多种外界环境的压力，如热、寒、干旱、盐碱等，这些环境压力对植物的生长发育会产生不可预知的影响。

为了适应这些不利环境，植物通过多种形式来防御自己，这种防御机制被称为植物抗逆机制。

植物抗逆机制的类型很多，主要从生理学和分子水平上进行研究。

从生理学的角度来看，植物抗逆机制包括了细胞膜的保护、组织和器官的保护和植物免疫系统的调节等。

而从分子水平上来看，植物抗逆机制主要包括调节植物逆境响应的信号转导系统、响应逆境的转录因子家族和一系列抗逆基因的表达等。

一、植物膜保护机制细胞膜是植物感知并响应环境变化的第一道屏障，植物通过调节细胞膜的结构和生理活性，来保护细胞膜不受热、寒、干旱等外界环境的伤害。

脂类过氧化物酶（LOX）和超氧化物歧化酶（SOD）等抗氧化酶是植物细胞膜的重要抗氧化保护系统。

此外，固醇和萜类物质的积累也能够增强细胞膜的稳定性。

二、植物组织和器官的保护机制细胞膜的保护只是植物抗逆机制的一方面，植物的组织和器官的保护同样很重要。

干旱胁迫下，植物的根系会释放出一些成分和其他微生物进行共生，使其在极端干旱的情况下也能存活下来。

而在热胁迫下，植物的叶片表面会自然散发出露点露，从而减少叶片表面的温度。

此外，植物还会增加叶绿体区域和气孔密度等，以提高植物的光合作用水平。

三、植物免疫系统的调节植物的免疫系统是植物抗逆机制中重要的一部分，免疫系统的完整性不仅与植物的生长和发育有关，同时也与植物的胁迫响应紧密相连。

因此，研究和理解植物免疫系统在逆境中的调节机制，对于解决植物逆境胁迫具有非常重要的意义。

植物的免疫系统通过识别并响应入侵的病原菌、真菌和虫害等外来物质，拦截病原的侵入，进而发出信号引导植物调节其自身的逆境响应。

四、调节植物逆境响应的信号转导系统植物通过感知和响应外界环境的变化，以适应不同的逆境环境。

逆境响应痕迹中最重要的信号分子属于激素类，例如ABA、脱落酸、乙烯和赤霉素等。

南方农业South China Agriculture第15卷第34期Vol.15No.342021年12月Dec.2021在自然界中，植物并非总是处在适宜的生境里，常由于气候条件和地理位置的差异，以及人类活动造成的生境变化，超出了植物维持正常生长发育的范围，会对植物造成一定的伤害，甚至不能正常存活。

不利的环境会直接抑制植物的正常生长发育，我们把这种环境称为逆境，也称作胁迫。

根据环境胁迫因素的不同，可将逆境分为生物逆境和非生物逆境[1]。

植物在不同的环境胁迫下，都具有一定的适应能力，我们把这种能力称为植物适应性。

前人的研究表明，植物在不同逆境中表现出不同的适应方式，其适应机制存在差异。

1植物逆境类型1.1水分胁迫植物水分胁迫主要表现为干旱胁迫。

自然条件下植物体内水分含量总是保持相对稳定的状态，由于某些自然因素或者植物本身的生理因素，导致植物从自然界中吸收的水分满足不了自身耗水，出现缺水状态，这时植物生长就会受到干旱胁迫的影响。

自然界中植物会受到不同因素导致的干旱胁迫，主要有大气干旱胁迫、土壤干旱胁迫和生理干旱胁迫[2]。

干旱胁迫是影响植物正常生长发育的一大重要因素，当植物处在干旱胁迫环境中，植物细胞膜系统会发生紊乱，膜蛋白质合成受阻，影响细胞的渗透性。

除此以外，干旱胁迫也会间接影响植物细胞叶绿体的功能，降低植物光合作用。

一般植物的抗旱反应表现在形态结构、原生质的保水性和渗透调节方面，如拥有抗旱性强的植物根系和发达的输导组织[3]。

1.2温度胁迫在温度胁迫中，冷害和冻害是植物受到低温胁迫的两大类型。

冷害和冻害都会对植物的生理机能造成不同程度的影响，从而影响植物的内部生理调节机制。

植物在适应低温环境时都会从外部性状和内部生理上表现出抗冷反应机制，在生理上主要通过改变细胞组分和生理功能来抵抗低温。

有研究表明，植物体细胞膜脂组成与植物抗低温机制存在一定的联系，植物细胞膜脂不饱和脂肪酸含量与植物的抗冷性呈正收稿日期：2021-05-25作者简介：黄相玲（1992—），男，江西吉安人，硕士，助教，主要从事植物生理生态、森林生态研究。

植物生理學和生化學研究的新進展植物生理学和生物化学研究是研究植物生命活动和代谢反应的学科领域，其重要性不言而喻。

这些学科的发展不仅对于植物科学的深入研究有着不可替代的作用，同时也为农业生产提供了重要的科学支撑和指导。

近年来，随着科技水平的不断提高，植物生理学和生物化学研究也迎来了一系列新的进展。

本文将从植物生理学和生物化学研究的新进展入手，阐述其最新的研究成果和应用前景。

一、植物光信号调控机制的研究进展植物对光信号的感知和调控是植物生长发育和环境适应的重要研究方向之一。

在这方面的研究中，一项重大进展是发现了UVR8 （UV RESISTANCE LOCUS 8）这一植物维生素D受体样蛋白，它在植物对紫外线感知和应对中发挥着至关重要的作用。

UVR8受体在受到紫外线照射后，进一步与BOTRYTIS INDUCED KINASE 1 (BIK1)和CONSTITUTIVELY PHOTOMORPHOGENIC 1 (COP1 )等植物信号通路分子进行相互作用，从而启动植物的防御机制，进而提高植物对紫外线的耐受性。

研究这一维生素D受体样蛋白对植物生长发育的影响，有助于深入了解植物光信号的感知和调控机制，并为未来开发植物抗紫外线胁迫的生物技术手段奠定基础。

二、植物生长和逆境响应调控的蛋白质网络植物生长和逆境响应机制是植物中一系列关键的生物过程，也是植物生物学中的一个重要领域。

针对这一问题，研究者利用大量系统生物学技术手段，对植物中生长和逆境响应机制的蛋白质网络进行了深入研究。

通过对植物蛋白质网络的构建和模拟，研究者发现，许多蛋白质在整体蛋白质网络中扮演着重要的角色，并且这些蛋白质的互作关系及其在整体网络中的权重也发生了变化。

这一发现说明了植物生长和逆境响应机制是由万物联系在一起的复杂系统组成的，这一结论对于未来更好地理解植物逆境响应机制、提高植物抗逆能力具有重要意义。

三、植物代谢过程中的关键调节蛋白植物的代谢过程涉及到碳水化合物、脂肪和蛋白质等多种物质的合成和代谢。

植物抗逆育种策略研究途径植物是地球上生命的重要组成部分，它们在面对各种环境变化和逆境胁迫时表现出了惊人的适应能力。

然而，随着全球气候变暖、土地退化、盐碱化、病虫害等问题的日益严重，传统育种方式已经无法满足人类对高产高质量植物的需求。

因此，植物抗逆育种成为了当前重要的研究领域之一。

本文将探讨植物抗逆育种的策略和研究途径。

一、分子育种策略分子育种是利用分子生物学和基因工程技术来改良植物性状的方法。

它可以通过选择或改变植物基因组中与逆境抗性相关的基因，以提高植物的逆境抗性。

在分子育种策略中，研究人员通常会使用转基因技术，将具有抗性基因的外源DNA片段导入植物体内，使得植物获得新的性状。

例如，在研究盐碱逆境下植物抗逆机制时，研究人员发现一些植物中富含盐碱逆境抗性基因。

通过转基因技术，他们将这些基因导入其他植物中，例如水稻。

结果表明，这些转基因水稻在盐碱环境中表现出了更好的生长和生存能力。

分子育种策略不仅可以加快育种进程，而且可以精确地改良植物的性状，因此在植物抗逆育种中具有巨大的潜力。

二、遗传育种策略遗传育种是传统育种方式中的一种方法，通过选择和培育植物中具有抗逆性状的个体或种质进行繁殖，以增加植物种群中抗逆性状的占比。

在遗传育种策略中，研究人员通常会进行大规模的种质筛选和亲本组合试验，选择具有抗逆性状的亲本进行配对，以提高后代的抗逆性。

以抗病育种为例，研究人员可以通过人工感染病原菌或病虫害，筛选出对相应病原菌具有抗性的品种或个体，然后将其作为亲本进行交配。

通过连续选择和后代筛选，可以逐步提高植物种群对病原菌的抗性。

遗传育种策略在植物抗逆育种中具有广泛的应用，并已在许多作物中取得了显著的效果。

三、基因组学研究途径基因组学作为一门新兴的研究领域，为植物抗逆育种提供了全新的研究途径。

通过对植物基因组的深入研究，研究人员可以鉴定和分析与植物逆境抗性相关的基因，探索逆境应答和抗逆机制。

同时，基因组学研究还可以帮助筛选抗逆育种候选基因，并加速基因发现的速度。

植物的抗逆性研究过去几十年来，随着气候变化、环境污染和人类活动的不断加剧，植物的抗逆性研究受到了越来越多的关注。

植物的抗逆性是指植物在各种不良环境条件下，能够维持正常生长和发育的能力。

这种抗逆性的研究对于了解植物的适应性和生存能力至关重要，也有助于培育更为抗逆的农作物品种。

一、抗逆性的定义和重要性植物的抗逆性是指植物在面对各种逆境胁迫时，能够保持生长发育的能力，以及在逆境中维持生理功能和生物化学平衡的能力。

逆境胁迫包括高温、低温、干旱、盐碱、重金属污染等。

植物的抗逆性研究对于揭示植物对环境适应的机理，为植物的改良和优化提供理论基础。

二、植物的抗逆性机制植物的抗逆性机制包括形态结构调控、生理调节和分子机制等方面。

形态结构调控主要表现为根系的生长、毛发形成、叶片形态的变化等，这些调控可以使植物更好地适应环境的变迁。

生理调节方面，植物通过调节生长素、激素和抗氧化酶等的合成和积累，来增强自身对逆境的耐受性。

分子机制方面，植物通过转录调控、蛋白质调控和信号传导等方式来实现抗逆。

三、抗逆性研究的方法与应用目前，研究者们通过多种方法来研究植物的抗逆性，包括遗传育种、生物化学分析、分子生物学技术等。

其中，遗传育种是最为直观和有效的方法，通过筛选和选育表现出较高抗逆性的品种，可以为农业生产提供更加适应恶劣环境的农作物。

在实际应用上，植物的抗逆性研究可以为农业生产提供指导，减少逆境引起的作物减产，提高农作物产量和质量。

四、未来的研究方向和挑战尽管在植物的抗逆性研究方面已经取得了一定的进展，但仍然面临着许多挑战。

首先，植物的抗逆性机制是一个复杂的生理过程，需要更深入地理解其分子机制和信号通路。

其次，随着全球气候变化的加剧，新兴的环境胁迫问题以及农作物病虫害的爆发给植物抗逆性研究带来了新的挑战。

因此，未来的研究方向应该着重于植物适应恶劣环境的分子调控机制和抗逆性的遗传改良，以及开发更加精准的抗逆性检测和评价方法。

综上所述，植物的抗逆性研究是一个关键的研究领域，对于深入了解植物适应环境的机理，提高农作物品质和产量具有重要意义。

植物抗逆性研究进展.植物抗逆性研究进展作为生态系统的重要组成部分,植物无时无刻不在自身所处同环境进行着物质,信息和能量的交换。

自然生态系统中与植物相关的因子多种多样,且处于动态变化之中,植物对每自然界中的一个因子都有一定的耐受限度,即阈值。

一旦环境因子的变化超越了这一阈值,就形成了逆境。

因此,在植物的生长过程中,逆境是不可避免的。

植物在长期与自然界相抗争的进化过程中,形成了相应的自我保护机制,从感受环境条件的变化到调整体内新陈代谢,直至发生有遗传性的根本改变,并且将抗性遗传给后代。

研究逆境对植物造成的伤害以及植物对此的反应,是认识植物与环境关系的一条重要途径,也为人类控制植物的生长条件提供了可能性。

以下从逆境引起的膜伤害、细胞内生化效应等方面探讨植物抗逆生理学的一些重要问题。

1逆境引起的膜伤害1.1影响膜透性及结构细胞膜作为联系植物细胞与外界的介质,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,首先在膜系中有所表现。

干旱、低温、冻害、高盐碱度等几种胁迫,无论是直接危害或是间接危害,都首先引起膜通透性的改变。

至于膜上酶蛋白的变化以及脂类的组成也可随着胁迫的深化而有所改变,目前,这方面研究最深入的是低温引起膜脂相变的假说[1]。

在此之后,大量试验证明,膜脂的组分和结构与抗冷力密切相关。

构成膜脂的多种磷脂中,磷脂酰甘油(PG 起主导作用,膜脂相变温度的差异来自饱和度及相变温度较高的PG,抗冷性强的植物膜脂不饱和度高,相变温度低,其膜脂可在较低温度下保持流动性,维持生理活动功能。

另外,当植物处于高盐的环境时,植物的水通道蛋白将会产生作用。

水通道蛋白是一类特异的、高效转运水及其它小分子底物的整合膜蛋白,在植物中具有丰富的亚型。

水通道蛋白通过转录调控、门控机制、聚合调控、重新定位等多种活性调控方式影响细胞膜系统的通透性,参与调节植物的水分吸收和运输。

盐害引起渗透胁迫、离子毒害、活性氧胁迫,影响植物生长;水通道蛋白通过多种调控方式,全程参与植物的盐胁迫应答[2]。

植物逆境生理生态学研究进展植物作为一种生物体，在它发育生长的过程中，会受到各种外界的逆境因素的影响，如干旱、高盐、低温等。

这些逆境因素在严重的情况下会导致植物的死亡，而适应这些逆境因素的植物则能够在充满挑战的环境中生存和繁衍。

因此，研究植物逆境生理生态学是关系到生命科学、农业科学等众多领域的一个重要课题。

本文将对植物逆境生理生态学的研究进展进行探讨。

一、研究内容植物逆境生理生态学主要研究植物受到外界逆境因素的影响时，其生理、生态与分子水平的响应机制及其适应性策略。

例如，对于干旱逆境，研究植物的减水适应、机制及分子调节因子，发掘新型的抗旱素材等。

对于高盐逆境，研究植物吸收盐分的生理机制，如细胞离子平衡和NaCl转运，以及抗盐素材的发掘。

对于低温逆境，研究植物的冷适应机制及其分子生物学水平的了解等。

二、研究方法植物逆境生理生态学的研究方法主要包括分子生物学技术、生物化学技术及生理学技术等。

其中，分子生物学技术应用较为广泛，如PCR技术、蛋白质组学技术、基因芯片技术等，能够发现新型的适应策略和基因调控机制。

生物化学技术，如液相色谱技术、气相色谱技术等，能够定量研究生物化学指标的变化。

生理学技术如体液采集、测定指标等在逆境研究中也不可缺少。

此外，生态学中的大量样品和对环境的大量观测也是植物逆境生理生态学研究的重点内容。

三、研究进展1、分子机制近年来，研究人员发掘出大量在逆境条件下表达的调节蛋白，如CBL （calcineurinB-like protein）、MIP/MIPK。

同时，分子调控机制研究也在不断深入，如ABRE（ABA响应元件）的结构和作用机制很大程度上催化了ABA（abscisic acid, 脱落酸）的研究，并且对未来发掘新的抗旱素材起到了指导意义。

2、植物适应性对策根据以往的研究结果以及新的实验数据，植物的适应性对策可以分为内源性和外源性两种。

其中，内源性对策主要体现在植物调节物质的合成，如ABA、木糖醇及多糖等；而外源性对策主要体现在孢粉、蜡质及气孔等结构层面上，如更密集的气孔和更厚密的表皮层等。

植物逆境胁迫下的生理生化响应研究植物生长发育受到许多环境因素的影响，其中逆境胁迫是指外界环境因素对植物生长发育的不利影响，如干旱、高温、低温、盐碱、重金属污染等。

这些逆境因素一旦出现，植物的生长发育、物质代谢、生理反应等都会遭到不同程度的损害。

为了适应和应对逆境环境，植物进化出了一套完备的逆境胁迫响应机制，以保证自身生存和繁衍。

本文将围绕植物逆境胁迫下的生理生化响应研究，分别从逆境胁迫的信号识别与传递、抗逆调节物质的合成与调控、逆境诱导基因组学及蛋白质组学等几个方面展开论述。

逆境胁迫的信号识别与传递在植物逆境胁迫情况下，植物酶类和植物激素等信号分子会发生变化，从而诱导出许多生理生化响应。

如干旱环境下，植物会通过根系和叶片的水分状态来感知干旱，从而逐渐开启整个植物的干旱应答途径，通过逆境胁迫信号识别和传递，激活一系列胁迫反应途径。

其中，胁迫信号的识别与传递是逆境胁迫响应的起始阶段。

欧洲黑杨（Populus tremula）与奶油杨（Populus euphratica）是地球上广泛分布的极端条件下生长的阔叶树种，因其对盐碱、低温等逆境条件具有高度适应性而备受关注。

研究表明，这两种杨树在逆境胁迫下的生理生化响应有很大的区别，其中逆境信号的感知、传递及下游调控机制可能起到重要的作用。

Salinity-Induced Protein Phosphorylation Changes in the Halophyte Populus euphratica and the Related Glycophyte Populus tremula，该研究结果显示，盐碱胁迫下欧洲黑杨的蛋白质磷酸化水平增加并与逆境信号识别与传递相关蛋白出现不同程度的调控，而奶油杨则显示出不同的信号转导途径，特别是腺苷酸调节蛋白家族的调控可能在干旱逆境中发挥了重要的作用。

抗逆调节物质的合成与调控为了应对逆境环境，植物通常合成出一系列抗逆调节物质。

DNA甲基化与植物抗逆性研究进展一、本文概述随着生物学研究的深入，DNA甲基化作为一种重要的表观遗传修饰方式，其在植物抗逆性中的作用日益受到关注。

本文旨在综述DNA 甲基化与植物抗逆性之间的研究进展，通过深入分析二者之间的关系，揭示DNA甲基化在植物适应环境压力、提高抗逆性方面的重要作用。

文章将从DNA甲基化的基本概念、调控机制入手，探讨其在植物抗逆性中的具体作用，以及如何通过调控DNA甲基化来增强植物的抗逆能力。

本文还将总结当前研究中存在的问题和挑战，展望未来的研究方向，以期为植物抗逆性的研究和实践提供有益的参考。

二、DNA甲基化的基本知识与机制DNA甲基化是一种重要的表观遗传学修饰方式，主要发生在CpG二核苷酸上，其中C（胞嘧啶）被甲基化形成5-甲基胞嘧啶（5mC）。

在植物中，DNA甲基化主要发生在基因组的CG、CHG和CHH三种序列上下文中，其中H代表A、C或T。

这种修饰过程由DNA甲基转移酶（DNMTs）催化，它们能够识别特定的DNA序列，并将S-腺苷甲硫氨酸（SAM）的甲基基团转移到C上。

在植物中，已经鉴定出多种DNMTs，包括METCMTs（如CMT2和CMT3）、DRMs（如DRM1和DRM2）等。

它们各自具有不同的功能域和底物特异性，从而实现对不同DNA序列上下文的甲基化修饰。

例如，MET1主要负责维持CG位点的甲基化，而CMTs则主要作用于CHG位点，DRMs则主要参与从头甲基化过程，即在没有甲基化的DNA上建立新的甲基化模式。

DNA甲基化在植物发育和逆境胁迫响应中发挥着重要作用。

一方面，DNA甲基化可以影响基因的表达，通过改变染色质的结构和转录因子的结合能力来调控基因转录。

另一方面，DNA甲基化也可以作为一种适应性机制，帮助植物应对各种逆境胁迫，如干旱、盐碱、冷害等。

在这些胁迫条件下，植物会通过改变DNA甲基化模式来调整基因表达，从而适应环境变化。

近年来，随着高通量测序技术的发展，越来越多的研究开始关注DNA甲基化在植物抗逆性中的作用。