司爱君ꎬ陈 红ꎬ余 渝ꎬ等.ＷＲＫＹ转录因子在植物非生物胁迫抗逆育种中的应用[Ｊ].江苏农业科学ꎬ２０１９ꎬ４７(１６):９－１３.ｄｏｉ:１０.１５８８９/ｊ.ｉｓｓｎ.１００２－１３０２.２０１９.１６.００３
ＷＲＫＹ转录因子在植物非生物胁迫抗逆育种中的应用
司爱君ꎬ陈 红ꎬ余 渝ꎬ孔宪辉ꎬ刘 丽ꎬ王旭文ꎬ田 琴(新疆农垦科学院棉花研究所/农业农村部西北内陆区棉花生物学与遗传育种重点实验室/
新疆生产建设兵团棉花遗传改良与高产栽培重点实验室ꎬ新疆石河子８３２０００)
摘要:干旱、高盐和低温等非生物逆境是影响农作物产量的重要因素ꎮＷＲＫＹ转录因子由于其过量表达能够提
高植物抗旱、耐盐、耐低温、抗冻甚至抵抗重金属等逆境胁迫的能力ꎬ因此被作为应用基因工程途径进行植物抗逆性状
改良的理想候选基因ꎮ在分子育种中ꎬ增加１个关键的转录因子的调控能力ꎬ能同时激活多个功能基因表达ꎬ从而提
高植株综合抗逆性ꎮ本文主要综述了ＷＲＫＹ转录因子的结构、功能、转录调控机制研究以及近年来国内外ＷＲＫＹ转
录因子新基因的发现及其在培育抗逆性转基因植物中的应用ꎬ以期为植物抗逆分子育种改良提供参考ꎮ 关键词:ＷＲＫＹꎻ转录因子ꎻ转基因ꎻ非生物胁迫ꎻ抗逆育种
中图分类号:Ｑ７８６ꎻＳ３３２ 文献标志码:Ａ 文章编号:１００２－１３０２(２０１９)１６－０００９－０５
收稿日期:２０１８－０５－０９
基金项目:国家自然科学基金(编号:３１２６０３６０)ꎻ新疆生产建设兵团
青年科技创新资金(编号:２０１１ＣＢ００１)ꎮ
作者简介:司爱君(１９８１—)ꎬ女ꎬ河南杞县人ꎬ硕士ꎬ助理研究员ꎬ主要
从事棉花遗传育种研究ꎮＥ－ｍａｉｌ:ｓｉａｉｊｕｎ１００２＠１６３.ｃｏｍꎮ
通信作者:田 琴ꎬ硕士ꎬ副研究员ꎬ主要从事棉花遗传育种研究ꎮＥ－ｍａｉｌ:ｔｑ２００５＠１２６.ｃｏｍꎮ 干旱、低温和高盐等非生物逆境胁迫是农业生产中严重
的自然灾害ꎬ严重影响了植物的生长发育及农作物的产量ꎮ
农业与技术 第33卷 第1期 2013年1月
10 AGRICULTURE AND LTECHNOLOGY逆境胁迫下植物的生理生态过程响应机制研究
廖吉庆，章开灵
（江西省林学会森林资源监测与评估中心，江西 南昌 330038）
摘 要：在我国荒漠绿洲和林地草地交错带都不同程度的存在退化趋势，面对更严苛的气候条件以及强烈的人类活动造成地下水位的
波动，已经成为重要的生态环境问题，因此了解植物在逆境胁迫下的生理生态响应和抗逆机制就显得尤为重要。本文主要探讨了植
物的水势和渗透调节、气孔调节等水分生理特征和光系统Ⅱ对逆境胁迫的响。
关键词：逆境胁迫；植物生理；生理生态响应
中图分类号：S181 文献标识码：A
在我国荒漠绿洲和林地草地交错带都不同程度的存在退化
趋势，面对更严苛的气候条件以及强烈的人类活动造成地下水
位的波动，已经成为重要的生态环境问题，因此了解植物在逆
境胁迫下的生理生态响应和抗逆机制就显得尤为重要。
1 逆境胁迫下植物的水分生理特征
1.1 水势和渗透调节
自Scholaner等创立这项技术以来，P~V技术在植物水分
状况的研究中颇受重视，通过对植物水势、水分关系参数等的
水分生理指标变化特性目前广泛应用于干早条件下植物水分关
系变化的研究中。在水分胁迫下，植物通过许多生理生化代谢
途径在低水势下忍耐脱水，以保持或吸收水分，保护叶绿体功
能和维持体内离子平衡，这时的渗透调节作用成为主要的耐旱
生理机制。Busch等用P~V技术研究了北美柽柳的渗透势，结
果显示柽柳具有较高的细胞溶质浓度，在膨压为零和完全膨压
时的渗透势远低于其他植物，具有较强的抗旱性。在干早胁迫
下，渗透势的降低，尤其是IIp值，有助于植物在低水势下保
持膨压和从土壤中吸取水分。李向义等通过研究绿洲~荒漠
过渡带四种多年生植物的水分状况发现骆驼刺、头状沙拐枣和
胡杨的渗透势，基本呈下降的趋势，有利于植物吸收水分和防
止细胞过度脱水；增强了植物对干早胁迫的抵御能力。4 种植
植物逆境响应机制的分子调控
随着全球气候变化和人类活动的不断加剧，植物逆境面临的挑战日益严峻。逆境环境，如高温、干旱、盐胁迫等，会对植物的生长和发展产生严重的影响，甚至导致植物死亡。为了适应这些挑战，植物必须依靠复杂的逆境响应机制来调节自身的生理状态。这些逆境响应机制主要通过逆境信号的传递和下游逆境响应基因的调控来实现，其中分子调控起着重要的作用。
一、逆境信号的传递机制
逆境信号的传递是植物逆境响应机制中非常重要的一环。在逆境环境下，植物会发生一系列生化反应和信号传递过程，使其能够快速适应新的生长条件。逆境信号的传递通常从逆境感受器开始。逆境感受器是一种能够识别逆境信号的蛋白质，可以感知逆境环境的变化，并将信号传递给下游的逆境响应途径，以调整植物的生长和发育。
逆境感受器的种类很多，其中比较重要的包括钙感受器、膜蛋白受体、转录因子和逆境相关酶等。这些感受器可以在逆境环境下识别相应的信号，例如膜蛋白受体可以识别逆境环境下植物细胞外的杀菌素和荷尔蒙分子，从而引发一系列反应。
二、逆境响应基因的调控机制
逆境信号传递的下一个步骤便是逆境响应基因的调控。在植物逆境响应中，逆境响应基因是最主要的一类调控基因。它们可以通过编码逆境蛋白、合成逆境相关蛋白和调节逆境代谢等方式来参与逆境响应的过程。
在逆境响应基因的调控中，许多转录因子扮演着重要角色。这些转录因子可以通过与DNA结合来控制基因的转录。其中有一些转录因子被称为转录激活因子(TFs)，它们可以激活逆境响应基因的转录，而其他一些转录因子则被称为转录抑制因子(TFRs)，它们可以阻止逆境响应基因的转录。此外，还有一类转录因子被称为共同作用因子(Co-TFs)，它们可以与TFs和TFRs一起合作，调节逆境响应基因的转录。
三、分子调控的重要性和应用前景
可以看出，分子调控在植物逆境响应机制中扮演着重要的角色。逆境响应基因的调控涉及复杂的信号传递、转录因子的作用和共同作用因子的合作等多个环节。因此，深入了解植物逆境响应的分子调控机制对于培育逆境耐受植物、提高农作物的品质和产量等方面具有重要的理论和应用价值。
植物生理学研究中的逆境适应和抗性
植物是生命中最适应各种环境的生物之一。它们在面对各种逆境时表现出了很高的适应性和抗性。逆境是指环境中存在的各种威胁，例如高温、低温、干旱、寒冷、盐碱等条件。植物界的逆境适应和抗性是指植物如何适应这些威胁并生长存活。植物的这种适应性和抗性与其生理和分子机制密切相关。
逆境适应是指植物在逆境条件下调节其生理和代谢以维持生命。逆境适应可以分为两类：一类是植物与逆境环境相协同适应，另一类则是植物必须通过调节其生理和代谢来适应。例如，植物在高盐环境下会积累更多的盐分以抵御环境压力。但是，如果盐分过高则会直接影响植物的生长和发育。因此，植物必须通过调节其代谢来适应高盐环境下的压力。
植物逆境抗性是指植物与逆境环境抗争的能力。这种抗性通常表现为植物具有更高的耐受性和适应性并能克服逆境的影响。植物逆境抗性是通过一系列生理和分子机制调节的。植物逆境抗性的基本模式是植物生长和发育的一系列适应措施和生物化学反应通过调节植物的代谢产生能量，从而帮助植物克服不利环境。
植物逆境适应和抗性的生理机制主要包括调节植物的生长、发育和繁殖、调节各种代谢通路、调节植物的生理和分子水平以及植物与环境的交流和相互作用。例如，夜间灌溉可以提高水分利用效率和热量辐射，从而优化植物的生长和发育，并减轻逆境影响。此外，未来的研究可能会注意到植物逆境适应和抗性的基本分子机制，例如调节植物与环境交流和相互作用以及分子水平上的生物改造和基因调控等。
总结起来，植物生理学研究中的逆境适应和抗性是一个非常重要的课题。逆境适应和抗性是植物与环境互动的结果。这种互动通过调节植物的代谢、基因表达和分子水平达到。未来，植物生理学将继续探索植物逆境适应和抗性的基本分子机制，并且这种研究有望带来植物生长和发展方面的重大突破。
