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植物抗逆性研究的新方法与应用案例植物是地球上最重要的生物资源之一，它们不仅提供人类所需的食物、纤维和药物，还能够改善环境和气候。
然而，全球气候变化和环境恶化等因素对植物的生长和发育造成了严重的威胁。
为了帮助植物更好地适应各种逆境，研究人员提出了许多新的方法和技术。
本文将介绍一些有关植物抗逆性研究的新方法和应用案例。
一、分子生物学方法分子生物学方法是研究植物抗逆性的重要手段之一。
通过研究植物的基因表达和功能，可以揭示植物如何适应环境变化，并提高其抗逆性。
例如，利用基因工程技术，科学家们可以将抗逆基因导入植物中，从而使其对干旱、盐碱等逆境具有更强的抵抗能力。
此外，利用转录组学和代谢组学等高通量技术，可以全面分析植物在逆境条件下基因的表达和代谢的变化，从而深入了解植物的应激反应机制。
二、激素调控方法激素是植物生长和发育的重要调节因子，也能够参与植物的抗逆性调控。
目前，研究人员发现通过调节植物的内源激素含量和信号传导途径，可以显著提高植物对逆境的抵抗能力。
例如，植物激素脱落酸（ABA）在干旱胁迫下的积累，能够促进植物的闭气孔、减少水分蒸腾，增加植物的抗旱性。
此外，利用激素信号转导途径的调控，还可以增加植物对盐碱、低温等逆境的耐受性。
三、遗传改良方法遗传改良是提高植物抗逆性的重要手段之一。
通过人工选育和遗传改造，科学家们培育出了许多对逆境具有良好适应性的植物品种。
例如，抗病虫害和耐盐碱性强的水稻、抗旱性强的玉米等，都是通过选择和杂交育种等方法培育而成的。
近年来，利用CRISPR-Cas9等基因编辑技术，研究人员能够精确改变植物基因组中的特定位点，从而培育出更加耐逆的植物品种。
四、生理与生化方法生理与生化方法是研究植物抗逆性的重要手段之一。
通过研究植物的生理和生化参数，可以了解植物在逆境条件下的生理状态和适应机制。
例如，测定植物的叶绿素含量和光合作用速率等参数，可以评估植物的抗旱和耐盐能力。
此外，通过测定植物的抗氧化酶活性和非酶抗氧化物质含量等，可以研究植物的抗氧化适应机制。
转录因子bZIP60调控植物抗病抗逆的研究进展
江连强;宫燕伟;刘东阳;刘国;申莉莉
【期刊名称】《四川农业科技》
【年(卷),期】2024()2
【摘 要】未折叠蛋白反应(UPR)在植物的逆境胁迫、病原物侵染、生长发育中发挥
重要作用,转录因子bZIP60是UPR信号之一。在明确了拟南芥、水稻、玉米、小
麦等内质网应激时需肌醇酶(IRE1)介导bZIP60 mRNA剪接激活的基础上,归纳了
bZIP60对逆境和病原物的响应机制,总结了IRE1/bZIP60信号在植物抗病抗逆中
的研究进展。正常生长条件下,以前体蛋白bZIP60U的形式跨内质网膜。发生应激
时,IRE1识别并剪切bZIP60 mRNA的双茎环结构,产生含转录激活域和核定位信
号的活性蛋白bZIP60S,并在细胞核内形成二聚体,结合到应激反应相关基因的启动
子,通过上调胁迫应答相关基因提高植株抗性。
【总页数】6页(P57-62)
【作 者】江连强;宫燕伟;刘东阳;刘国;申莉莉
【作者单位】四川省烟草公司凉山州公司;中国农业科学院烟草研究所
【正文语种】中 文
【中图分类】S51
【相关文献】
1.bHLH转录因子研究进展及其在植物抗逆中的应用2.bZIP转录因子在植物激素
介导的抗病抗逆途径中的作用3.WRKY转录因子在植物抗逆生理中的研究进展
4.MYB类转录因子调控植物耐逆机制的研究进展5.转录因子TCP4参与植物生长
发育和抗逆调节研究进展
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植物学报 Chinese Bulletin of Botany 2020, 55 (6): 777–787, doi: 10.11983/CBB20020 ——————————————————收稿日期: 2020-02-10; 接受日期: 2020-05-08基金项目: 国家重点研发计划(No.2018YFD1000300)、现代种业重大科技专项(No.2018B02020-2005)和广东省现代农业产业技术体系创新团队建设专项(No.2019KJ109) † 共同第一作者* 通讯作者。
E-mail:**************.cn木葡聚糖及其在植物抗逆过程中的功能研究进展肖银燕†, 袁伟娜†, 刘静, 孟建, 盛奇明, 谭烨欢, 徐春香*华南农业大学园艺学院, 广州 510642摘要 木葡聚糖(XyG)是一种存在于所有陆生植物细胞壁中的基质多糖, 是双子叶植物初生细胞壁中含量(20%–25%,w/w)最丰富的半纤维素成分。
作为细胞壁的组分, XyG 不仅与植物的生长发育密切相关, 还在植物抵抗各种生物和非生物逆境过程中发挥重要作用。
XyG 代谢相关基因主要通过改变植物细胞壁的组成以及对细胞壁进行重排进而改变细胞壁的弹性/硬度等特性, 影响植物的抗逆性。
XyG 及其寡糖也可能作为信号分子, 或与其它信号分子协同作用应对逆境胁迫。
该文概述了XyG 的结构与类型及参与XyG 生物合成与降解的相关基因, 重点阐述XyG 相关基因应答生物和非生物胁迫的作用机制。
关键词 半纤维素, 木葡聚糖代谢, 生物胁迫, 非生物胁迫, 抗性肖银燕, 袁伟娜, 刘静, 孟建, 盛奇明, 谭烨欢, 徐春香 (2020). 木葡聚糖及其在植物抗逆过程中的功能研究进展. 植物学报 55, 777–787.植物细胞壁是围绕在植物原生质体外的一种细胞结构, 由初生细胞壁和次生细胞壁组成。
初生细胞壁位于外层, 是由纤维素、半纤维素和果胶等多糖及结构蛋白组成的一种复杂网络结构。
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。
基因转移技术对植物抗逆性状的改良和应用研究进展植物面临着来自环境的各种压力和逆境，如高温、干旱、盐碱、病虫害等，这些逆境对植物的生长和发育产生了不利的影响。
为了提高植物的抗逆性状，科学家们采用了基因转移技术，通过转移外源基因来改变植物的性状，并在最近的几十年取得了显著的研究进展。
基因转移技术是指将来自其他物种的基因转移到目标植物中，使其表达特定的基因产物，以达到改变植物性状的目的。
该技术的主要方法有农杆菌介导转化和基因枪法。
农杆菌介导转化是一种常用的基因转移技术。
研究人员通过将待转基因植物组织接种到含有特定外源基因的农杆菌培养基中，利用螺旋体农杆菌的植物感染能力使外源基因转移到植物基因组中。
这种方法可以用于许多植物物种，且转化效率较高。
基因枪法是另一种常用的基因转移技术。
该方法将外源基因载体（如质粒DNA）与微金属颗粒（如金属微粒）共同导入目标植物组织中，通过利用高压气体或爆炸力驱使基因载体和目标植物组织发生物理碰撞，使外源基因转移到植物细胞中。
这种方法适用于多种植物物种，且对于难以通过农杆菌介导转化的植物也具有较高的转化效率。
基因转移技术在植物抗逆性状的改良中发挥了重要的作用。
通过转移具有抗逆相关基因的外源基因，可以使植物获得新的抗逆性状。
例如，转移呼吸途径相关基因到植物中，可以增强植物的呼吸作用，提高其抗干旱和高温胁迫的能力。
转移盐胁迫相关基因到植物中，可以增加植物对盐碱胁迫的耐受性。
此外，还可以通过转移抗病虫害基因来提高植物的抗病虫虫害能力。
近年来，基因转移技术在植物的抗逆性状改良与应用方面取得了重要的研究进展。
研究人员通过转移调控基因来增强植物的抗逆能力和适应性。
例如，研究人员转移了一些转录因子基因来调节植物的抗逆响应。
这些转录因子能够参与调控植物的生长发育和抗逆反应，并提高植物对逆境的反应能力。
此外，研究人员还通过转移蛋白质编码基因来增强植物对逆境的抵抗力。
例如，转移LEA蛋白基因能够增加植物的耐旱性能，而转移抗冻蛋白基因能够提高植物的耐寒性。
.. ;. 植物抗逆机制研究进展
摘要：随着全球性生态环境日渐恶化，各种各样的环境胁迫对植物的正常生长带来了不同程度的影响。中国是一个农业大国，每年因各种环境因素及土地条件所导致的产量和经济损失巨大，因此植物整体抗逆性研究愈来愈受到重视。本文以干旱胁迫、盐胁迫及低温胁迫为切入口，详细论述了不同因素对植物的影响以及植物对抗的胁迫的机制。同时介绍了基因组学在植物抗逆性基因研究中的应用。为将来的研究提供新的思路。 关键词：抗逆机制；基因组学
背景 植物生存的环境并不总是适宜的，经常受到复杂多变的逆境胁迫，植物的环境胁迫因素分物理、化学和生物3大类。其中，物理类有:干旱、热害、冷害、冻害、淹水(涝，渍)、光辐射、机械损伤、电伤害、磁伤害、风害；化学类有:元素缺乏、元素过剩、低pH、高pH、盐碱、空气污染、杀虫剂和除草剂、毒素、生化互作物质；生物类有：竞争、抑制、生化互作、共生微生物缺乏、人类活动、病虫害、动物危害、有害微生物[1]。我国是农业大国，干旱、盐碱和低温等逆境每年都会严重影响农作物的正常生长发育和产量。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，甚至利用基因组学等技术，进行新的抗逆性基因的筛选，为抗逆性植物的杂交提供新思路。
1 植物抗逆性举例 1.1 干旱对植物的影响及植物的抗旱机制 植物在自然界中生长时，由于气候环境等因素，会出现植物耗水量大于吸水量的情况，此时植物体内水分亏缺，即为干旱缺水胁迫[2]。根据水分亏缺的原因，可以将干旱胁迫分成三类:1、大气干旱。空气湿度降低或是烈日炙烤，加剧植物蒸腾作用，此为植物失水量大于根系吸水量而导致的缺水；2、土壤干旱。由于土壤中缺乏水分，导致植物根系吸水困难，无法供应生长代谢及蒸腾作用所需水分；3、生理干旱。土壤温度过低或土壤中化肥、有毒物质浓度过高，导致植物根系不能从土壤中吸收水分。 干旱时，原生质仍保有一部分束缚水，使得其不至于变性凝聚，从而避免了机械损伤的发生。干旱条件下，植物细胞内会大量聚集海藻糖、蔗糖、麦芽糖等糖类物质，它们会发生玻璃溶胶化，充满细胞的原生质，起到一定的保水作用，同时还增加了原生质的黏性，限制了大分子的混合，保持了细胞的相对稳态[3]。同时为保护细胞内水分平衡，植物通过无机离子和小分子有机代谢产物的积累﹑转运和区域化等机制解除渗透胁迫。如H+-ATPase是质膜与液泡膜上的一种H+泵，可维持细胞质Na+﹑Cl-浓度。Na+/H+逆向转运蛋白则在外界环境的Na+浓度提高时，通过Na+/H+逆向转移将Na+转运到液泡中，从而减少细胞质中的Na+浓度[4]。
1.2 盐胁迫对植物的影响及植物抗盐机制 土壤盐分过多会对植物造成盐胁迫。当土壤含盐量超过0.20%～0.25%时，我们认为就会引发盐胁迫。盐胁迫对植物伤害很大，一类是盐离子本身对植物的毒害，包括.. ;. 对质膜的破坏和对代谢的干扰；另一类是盐离子引发的2次毒害如渗透胁迫和营养缺乏胁迫。 孙黎[5]等在对藜科植物抗盐性研究中发现，SOD、过氧化物酶(POD)、丙二醛(MAD)在盐胁迫下可将质膜中自由基维持在较低水平，防止膜脂过氧化，保持质膜稳定性。盐区分化也可降低盐胁迫危害。盐生植物和耐盐植物可通过液泡膜H+-ATPase、液泡膜焦磷酸酶(TP-H+-PPase)和Na+/H+反向运输系统将细胞内的Na+和Cl-吸收到液泡内，一方面降低了细胞的水势，产生了促进植物体吸收水分的水势梯度；另一方面也维持了胞质溶胶和各细胞器的低盐环境，使细胞躲避了盐害[6]。渗透调节作用也是植物抗渗透压胁迫的一种机制，积累一些小分子有机物，如脯氨酸﹑甘氨酸﹑甜菜碱﹑山梨醇﹑甘露醇等渗透调节物质，缓解盐胁迫带来的生理干旱[7]。
1.3 植物抗低温胁迫机制 冷害发生时，植物体主要通过产生各种功能分子或改变某些分子的状态来对抗低温。低温时，质膜上的脂类发生了变化，磷脂和游离甾醇含量增加，减少了甾醇糖苷、酰基甾醇糖苷和葡萄糖苷脂酶。陈娜等指出膜脂不饱和脂肪酸的含量越高，膜脂相变温度越低，植物的抗冷性也就随之提高[8]。低温条件下，细胞脱水引起原生质收缩，质膜也要随之收缩。为了不使质膜发生机械损伤，一部分膜脂被释放到质膜与细胞壁之间的空隙中，这些膜脂聚集成嗜锇颗粒依附于质膜的外表面，可以保持质膜稳定。
2植物抗逆机制的总结 2.1离子平衡与渗透调节 主要通过无机离子和小分子代谢产物的积累、转运和区域化等机制解除渗透胁迫。渗透调节物质的作用至少有三个方面，一是保持胞内渗透平衡，二是保护细胞免受胁迫损伤，三是保护酶的活性。这些小分子物质在正常情况下含量往往很低，在逆境胁迫时合成反应被激活，是植物抗逆的重要原因[9]。
2.2胁迫相关蛋白表达 植物应对环境胁迫时会大量合成胁迫相关蛋白(stress-associatedprotein)，如水通道蛋白（aquaporin，AQP)、抗冻蛋白(antifreezeprotein，AFP)等。 水通道蛋白(AQP)又称水孔蛋白，是植物中分子量为26~34kD、选择性强、能够高效转运水分子的膜蛋白[10]在拟南芥和其他植物中，已有研究报道指出这些水合蛋白分子受胁迫调控表达，其详尽的功能还有待进一步验证[11]。零下低温会引起细胞内外水分结冰，冰晶向四周伸展，会损伤细胞，破坏生物有序隔离。研究表明抗冻蛋白(AFP)具有降低溶液冰点，修饰冰晶形态，抑制重结晶等功能[12]
2.3抗氧化防御系统 植物在逆境下通常伴随大量活性氧的产生，如果不及时清除将会造成线粒体和叶绿体、细胞膜和一些大分子物质的破坏，使细胞产生氧化损伤。植物在抵御氧化胁迫时会形成一些能清除活性氧的酶系和抗氧化物质。抗氧化酶系包括超氧化物歧化酶(SOD)﹑过氧化氢酶(CAT)﹑抗坏血酸过氧化物酶(APX)等；非酶类抗氧化物质有类黄酮、α-生育酚﹑抗坏血酸﹑谷胱甘肽﹑胡萝卜素等[13]，它们能有效清除活性氧，提高植物抗逆性。
2.4信号转导与转录因子调控 植物体感受外界胁迫信号，启动或关闭某些相关基因，以达到抵御逆境的目的。.. ;. 与植物干旱、高盐应答有关的植物蛋白激酶主要有：与感受发育和环境胁迫信号有关的受体蛋白激酶(RPK)、与植物对干旱、高盐、低温等反应的信号传递有关的促分裂原活化蛋白激酶(MAPK)及钙依赖而钙调素不依赖的蛋白激酶(CDPK)等[14]
3基因组学技术研究植物抗逆基因 3.1结构基因组学(Structural Genomics) 规模基因组或cDNA序列测定势必可以挖掘大量的基因，包括抗逆基因。对拟南芥119Mb的基因组的分析显示约14%的基因与抗病性具有潜在的关系[15]对植物抗病基因研究表明尽管具NBS(Nucleotide Binding Site)结构特性的基因未必都是抗病基因，但NBS却是一类常见的抗病基因结构特征。从拟南芥一半的基因组(约67Mb)的测序分析中检测到120个具NBS结构特征的基因[16]。
3.2比较基因组学(Comparative Genomics) 模式植物的研究中获得的遗传信息可以推广到其他基因组较复杂的植物上。通过对拟南芥和水稻等遗传作图和基因组组成的详细研究，揭示被子植物的基因组框架的保守性，从而便于研究植物基因组结构与功能的进化；而且可以通过基因的共线性结合EST的作图结果有助于对在大而复杂基因组中某些基因的定位，进而图位克隆[17]。
4结束语 近年来，环境问题已越来越受到全世界的关注，运用抗污染植物去除空气、土壤、水体中的重金属、有机磷等污染，已成为各国环境保护工作的重要措施。如利用凤眼莲等大型水生植物去除环境废水中的酚、镉等污染物，已被证明具有良好效果。利用植物处理污染，可以避免影响生态平衡或造成新的污染，并能形成新的良性循环。这正是环境保护工作的目标所在[18,19,20]。人类的发展离不开与环境的协调，了解植物与环境的关系，研究植物对待环境变化进行自我保护的机制，能有助于我们进一步了解人类与环境的关系。
1 张正斌, 植物对环境胁迫整体抗逆性研究若干问题, 西北农业学报[J]. 2000,9(3): 112～116.
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