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植物应答逆境胁迫分子机制的研究进展作者：许存宾来源：《种子科技》 2018年第9期摘要：植物在生长过程中经常遭受各种胁迫因子的影响，随着分子生物学技术的发展，植物适应逆境的机制研究也从生理水平步入分子水平。
对植物应答逆境胁迫的转录组、蛋白组和调控分子机制3个方面的研究进行了概述。
关键词：植物；应答逆境胁迫；分子机制；研究进展植物经常遭受各种逆境胁迫，对生长发育造成不利影响，甚至引起死亡。
植物的逆境胁迫通常包括非生物胁迫和生物胁迫，前者主要由一定的物理或化学条件引发，如高温、干旱、冷害、高盐、重金属、机械损伤等，后者主要由各种生物因子引发，如真菌、细菌、病毒、线虫和菟丝子等引起的病虫害[1]。
植物为了适应逆境环境，会在分子、细胞、器官、生理生化等水平上作出及时调节[2～3]。
植物对逆境胁迫的响应是一个非常复杂的生命过程，其分子机制至今尚未完全阐明。
随着全球环境的日益恶化，各种逆境胁迫对植物生长发育带来的影响也日渐严重，成为制约现代农业发展的重要因素，各国学者对植物逆境应答机制的研究也投入了越来越多的力量[4]。
早期科学家们对植物在不利环境中的形态变化和生理指标变化研究较多，随着分子生物学技术的不断发展，对植物适应逆境机制的研究从生理水平进入分子水平，使得植物在逆境胁迫条件下的代谢机理研究取得了重要进展。
植物受到逆境刺激后，通过系列信号分子对相关抗逆基因和蛋白的表达进行调节，进而改变自身形态和生理生化水平来适应逆境[5]。
此研究不仅能探索生命现象的本质，而且能更好地进行分子育种和植物次生代谢产物合成研究。
本文就植物应答逆境胁迫的转录组学、蛋白组学和分子调控机制3个方面的研究进展进行了概述。
1植物应答逆境胁迫的转录组学研究进展转录组学（transcriptomics）是一门在RNA水平上研究生物体中基因转录的情况及转录调控规律的学科，即从RNA水平研究基因表达的情况。
转录组学可定量分析生物体不同组织、不同发育阶段和不同环境条件下的基因表达变化情况。
植物蛋白质在调控植物抗逆的作用植物是重要的生态系统组成部分，他们是生命存在的基石。
同时，植物也面临着各种生态和环境压力。
比如说，干旱、盐碱、低温和高温等都是植物不得不面对的抗逆性挑战。
为了确保植物的生存和生长，现代农业需要依靠大规模的种植和耕作。
植物抗逆性的提高是现代农业研究的重点之一。
这其中，植物蛋白质是非常关键的组成部分。
植物蛋白质对植物的生长和发育有着重要的影响，此外它也能调节植物的抗逆性。
本文将会探讨植物蛋白质在调控植物抗逆性方面的作用。
1. 植物蛋白质是调节植物抗逆性关键因素植物蛋白质是植物体内重要的调节因子，它通过调节植物生理生化代谢和信号转导通路，影响植物的生长和发育。
同时，植物蛋白质在调节植物抗逆性方面也有着重要的影响。
近年来的一些研究表明，植物蛋白质能够参与到植物的抗逆性调节中，对干旱、盐碱、低温、高温等方面的胁迫具有一定的调节作用。
2. 植物蛋白质在干旱抗逆性中的作用干旱是植物生长和发育中的一个重要胁迫因子。
研究表明，植物蛋白质代表的信号通路能够参与干旱反应和适应的过程中。
比如说，ERF (Ethylene Response Factor) 这一家族的蛋白质能够调控植物的干旱胁迫响应和适应。
此外，MYB和WRKY等蛋白质也能够调节植物的干旱适应。
现有的研究表明，植物蛋白质的调节作用能够促进逆境适应，改善植物的干旱抗性。
3. 植物蛋白质在盐碱抗逆性中的作用盐碱是制约植物生长的重要因素，其胁迫破坏了植物体液平衡和代谢过程。
植物蛋白质也被发现在盐碱逆境中发挥着重要的调节作用。
近年来的研究表明，HKT (High-Affinity K+ Transporter) 这一蛋白质家族能够影响植物对盐碱胁迫的响应，提高植物对盐碱胁迫的抵御能力。
除此之外，SNF1-related kinase1 (SnRK1) 这一调控氧化还原及代谢的蛋白质也显著提高了植物对盐碱胁迫的耐受性。
4. 植物蛋白质在低温抗逆性中的作用低温胁迫是限制植物生长和发育的重要因素之一，它可以造成植物的冻害和低温休眠。
机械强度对植物生长发育及其逆境响应的调控机制研究植物是地球生态系统的重要组成部分，其生长发育不仅受到内部基因调控，还受到环境因素的影响。
机械强度作为植物生长环境的重要因素，对植物生长发育及逆境响应有着重要的调控作用。
一、机械强度与植物生长发育植物生长发育是一个复杂的过程，不同生长阶段需要不同的机械环境。
在种子发芽时，种子需要适当的机械强度来刺激根发芽。
而在根系生长时，过强或过弱的机械强度都会影响根系的发育和功能。
适当的机械刺激可以促进植物生长、增加产量和抗逆能力。
植物细胞壁是重要的机械支撑结构，其主要由纤维素、半纤维素、木质素和蛋白等构成。
细胞壁的形态以及质地对植物的机械性质有着决定性的影响。
植物细胞壁的改变不仅会影响植物生长发育，还会影响植物的逆境响应。
二、机械强度与植物逆境响应机械强度对植物逆境响应的影响主要表现在以下方面：1、机械强度与生物膜透性的改变逆境环境下，生物膜的透性会发生改变，导致细胞内部环境的变化。
而机械强度可以通过改变细胞膜的张力和蛋白质的构象，从而间接影响细胞的渗透压和细胞内部环境的稳态调整能力。
研究表明，机械刺激可以促进水稻叶片的叶绿素荧光，从而提高了植物的光合作用能力。
2、机械强度与植物重金属响应重金属胁迫是影响植物生长和发育的重要因素。
机械强度可以影响植物对重金属的吸收和抗性。
研究表明，适当的机械强度可以提高植物在重金属胁迫下的生理反应和抗性。
3、机械强度与植物生物学钟响应植物生活在一定的日夜节律环境中，植物生物学钟可调控植物的生长发育和逆境响应。
机械强度可以通过影响植物生物学钟的表达和调控机制，从而影响植物的生长发育和逆境响应。
研究表明，机械刺激可以影响水稻生物钟基因的表达和蛋白质相互作用，从而调控水稻的生物钟响应。
三、机械强度调控机制研究目前，机械强度作用于植物细胞及其相关组织和器官后所引起的生物学响应的调控机制研究已成为植物生物学研究的热点之一。
主要研究方法包括基因组学、转录组学、蛋白组学等生物学和生物化学技术手段。
植物抵抗非生物胁迫的分子机制植物作为生物体系中的一种重要组成部分，为人类提供了许多重要资源，如粮食、药材等。
但是，由于环境的变化和非生物胁迫的影响，植物的生长和发育常常受到影响，导致减产甚至死亡。
因此，研究植物抵抗非生物胁迫的分子机制具有重要的科学意义和实际价值。
非生物胁迫是指来自环境的各种压力，如高温、低温、干旱、盐胁迫、重金属污染等。
这些胁迫会对植物的生理生化过程产生不良影响，严重时会导致细胞和组织的死亡，从而影响植物的生长发育。
植物抵抗非生物胁迫的分子机制一般包括两个方面：第一，植物细胞的感应与信号传递机制；第二，防御性基因的表达和功能。
植物细胞的感应与信号传递机制是植物抵抗非生物胁迫的重要组成部分。
当植物受到非生物胁迫时，通过激活细胞中一系列蛋白质激酶和蛋白质磷酸酶进行信号传递，进而激活负责对抗非生物胁迫的信号通路。
这些信号通路与植物细胞器的运作、细胞壁的形成、植物光合作用和响应等生理生化过程密切相关，从而起到抵御非生物胁迫的作用。
防御性基因的表达和功能是植物抵抗非生物胁迫的另一个重要组成部分。
植物抗非生物胁迫的防御性基因包括转录因子、酶、蛋白激酶、金属离子转运蛋白等。
这些基因在植物受到非生物胁迫时被激活，并参与一系列生物学过程，如激活植物生长素逆转运输、增强抗氧化能力、促进脂质类机构在细胞膜中的重组等，从而增强植物的抗非生物胁迫能力。
在植物抗非生物胁迫的分子机制研究中已经发现了许多重要的分子途径和基因。
例如，植物抗非生物胁迫过程中与拟南芥类黄酮甙合成相关的基因F3'H，具有非常重要的生理生化功能，其推荐红娘&谈恋爱在哪播放过程中能够增强植物抗氧化和化学防御能力。
此外，还有诸如CBL、CIPK家族及其底物，ERF、NAC、MYB转录因子及其下游基因，WRKY转录因子等等。
这些基因和基因途径在植物抵抗非生物胁迫的分子机制中发挥重要作用。
总之，植物抵抗非生物胁迫的分子机制包含两个方面：植物细胞的感应与信号传递机制和防御性基因的表达和功能。
论述植物如何在逆境中生存
植物在逆境中生存的能力是由其进化和适应环境的机制所决定的。
以下是关于植物如何在逆境中生存的几个重要方面：
1. 抗逆性状：植物具备各种抗逆性状，如耐旱性、耐寒性、耐盐性等。
这些性状可以通过遗传变异、自然选择和适应过程来发展。
例如，一些植物能够调节根系结构和功能，以提高对干旱条件下的水分吸收和储存能力。
2. 保护机制：植物通过一系列保护机制来应对逆境。
例如，它们可以产生特殊的化合物，如抗氧化剂和胁迫蛋白，以防止细胞损伤和氧化应激。
此外，植物还能产生抗逆酶和其他物质，以增强对逆境因子的耐受性。
3. 调节生长和发育：植物可以调节其生长和发育以适应不同的逆境条件。
它们可以通过改变根系和茎叶比例、延缓生长速度、调整开花时间等方式来适应环境的变化。
这种调节能力使植物能够在不同逆境条件下保持生存和繁衍。
4. 合作互助：植物之间存在着复杂的相互作用和合作关系，可以帮助它们共同应对逆境。
例如，一些植物通过根际共生菌与微生物合作，促进营养吸收、提高抗病能力。
此外，植物还通过释放化学信号来与相邻的植物进行通讯，以协
调抵抗逆境的策略。
总之，植物通过各种机制来适应和应对逆境条件，从而实现生存和繁衍。
它们的抗逆性状、保护机制、调节生长发育以及合作互助等方面的特征，使其能够在极端环境中生存并维持生态系统的平衡。
第十一章植物的抗逆生理思考题与答案(一) 解释名词?逆境(environmental stress) 对植物生存生长不利的各种环境因素的总称。
逆境的种类可分为生物逆境、理化逆境等类型。
抗性(resistance) 植物对逆境的抵抗和忍耐能力。
包括避逆性、御逆性和耐逆性。
逆境逃避(stress avoidance) 植物通过各种方式，设置某种屏障，从而避开或减少逆境对植物组织施加影响的抗性方式，包括避逆性和御逆性，在这种抗性方式下，植物无需在能量或代谢上对逆境产生相应反应的抵抗。
逆境忍耐(stress tolerance) 植物组织虽经受逆境对它的影响，但它可通过代谢反应阻止、降低或修复由逆境造成的损伤，使其仍保持正常的生理活动的抗性方式。
胁变(strain) 植物体受到胁迫后产生的相应变化，这种变化可表现在形态上和生理生化变化两个方面。
据胁变的程度大小可分为弹性胁变和塑性胁变，前者指解除胁迫后又能复原，而后者则不能。
渗透调节(osmoregulation，osmotic adjusment) 通过提高细胞液浓度、降低渗透势表现出的调节作用。
逆境蛋白(stress proteins) 由逆境因素如高温、低温、干旱、病原菌、化学物质、缺氧、紫外线等所诱导植物体形成的新的蛋白质（酶）。
冷害(chilling injury) 冰点以上低温对植物的危害。
冷害主要由低温引起生物膜的膜相变与膜透性改变，造成新陈代谢紊乱引起的。
冻害(freezing injury) 冰点以下低温对植物的危害。
冻害主要由细胞间或细胞内发生结冰、生物膜和蛋白质结构被破坏引起的。
巯基(-SH)假说(sulfhydryl group hypothesis) 莱维特（Levitt）1962年提出植物细胞结冰引起蛋白质损伤的假说。
他认为组织结冰脱水时，蛋白质分子逐渐相互接近，邻近蛋白质分子通过-SH氧化形成-S-S-键，蛋白质分子凝聚失去活性，当解冻再度吸水时，肽链松散，氢键断裂，但-S-S-键还保存，肽链的空间位置发生变化，破坏了蛋白质分子的空间构型，进而引起细胞的伤害和死亡。
植物响应非生物胁迫的分子机制植物在生长过程中，经常要面临很多非生物胁迫，如低温、高温、干旱、盐碱等，这些胁迫条件都会对植物的生长和发育产生很大的影响。
为了应对这些胁迫条件，植物会通过一些分子机制来响应非生物胁迫，从而保持正常的生长和发育。
1. 激素参与的非生物胁迫响应植物激素是调节植物生长和发育的一种重要分子，不仅在正常生长和发育过程中发挥作用，而且在植物面对非生物胁迫时也会发挥作用。
例如，在植物受到干旱胁迫时，脱落酸、乙烯和ABA等激素的含量会明显增加，从而促进植物的抗旱能力；在植物受到盐胁迫时，植物会产生盐胁迫响应激素（Salt Stress Response Hormones，SSRH）来促进盐离子的转运和分配，以增强对盐胁迫的抗性。
在植物面临非生物胁迫的过程中，细胞内可能会产生很多活性氧（Reactive Oxygen Species，ROS），如超氧阴离子（O2-）、过氧化氢（H2O2）等。
ROS不仅是一种代表氧化损伤的有毒物质，而且还是植物信号转导中重要的信号分子。
研究表明，植物通过启动ROS信号通路来响应非生物胁迫，以增强植物的抗性。
如在植物受到干旱胁迫时，蛋白激酶OTA1会被激活并随后会触发ROS信号，从而抵御干旱胁迫。
钙是植物生长和发育中重要的离子，植物细胞内的钙离子含量是非常低的，但低量的钙离子可以引发许多植物响应机制。
当植物面临非生物胁迫时，细胞内的钙离子含量会显著增加，并启动钙信号通路。
钙信号通路参与非生物胁迫响应的机制还很不明确，但有研究发现，在植物受到盐胁迫时，细胞内的钙离子浓度会增加，并参与了植物对盐胁迫的响应。
总之，植物的响应非生物胁迫的分子机制是非常复杂的，其中包括激素参与的机制、ROS信号通路参与的机制和钙信号通路参与的机制等。
对于植物的生长和发育，非生物胁迫是不可避免的，但通过深入研究植物响应非生物胁迫的分子机制，可以为植物的生产和改良提供科学依据，进一步提高植物的抗逆性和适应性。
利用叶绿素荧光技术研究植物抗逆性植物是我们生存所需的重要资源之一。
然而，植物常常面临各种环境逆境的挑战，如干旱、高盐、低温等。
这些逆境会影响植物的生长和发育甚至损害其生命，因此如何提高植物的逆境抗性是人们一直研究的课题。
利用叶绿素荧光技术对植物的逆境抗性进行研究，是目前较为常用的方法。
叶绿素是植物生长和光合作用的重要物质，它的荧光是叶绿体功能状态的一种生物指示器。
植物在进行光合作用的时候，会光合成出ATP和NADPH，这两种物质都可以用于植物的生长和发育。
同时，叶绿素荧光也会随着光照的强弱、温度、土壤水分等环境因素的变化而发生不同的变化。
通过测量叶绿素荧光可以评估植物的光合作用效率和电子传递速率。
在逆境环境下，植物抗性下降，电子传递速率也会受到影响，表现为叶绿素荧光强度的变化。
因此，利用叶绿素荧光技术可以准确地评估植物在逆境环境下的生理状态和抗性。
具体来说，利用叶绿素荧光技术可以研究植物的逆境反应和逆境忍耐机制。
例如，在高盐环境下，叶绿素荧光特征表现为低光饱和度、高最大量子产量和高非光化学淬灭，这说明植物可以利用不同的途径来适应高盐环境。
此外，通过测量叶绿素荧光可以研究植物的修复机制。
例如，在干旱环境下，植物可以利用ABA信号途径和渐进性脱水等途径来维持光合作用效率，从而提高其逆境抗性。
利用叶绿素荧光技术研究植物逆境抗性的优点在于其非侵入性和非破坏性。
相比其他仪器设备，叶绿素荧光仪器成本较低，操作简便，同时能够进行实时监测和多场景应用。
因此，利用叶绿素荧光技术是一种可以快速准确评估植物逆境抗性的手段。
当然，叶绿素荧光技术也存在一些不足和限制。
首先，不同植物的叶绿素荧光特征有所差异，因此需要根据不同植物设计适合的测试方案。
其次，叶绿素荧光技术只能对叶绿体内部发生的现象进行评估，不能反映其他细胞器等的反应情况。
此外，叶绿素荧光测量过程中需要减少人为误差，保证数据的准确性。
总的来说，利用叶绿素荧光技术可以对植物在逆境环境下的生理状态和抗性进行准确评估。
