木本植物响应干旱胁迫的研究现状

为深入了解木本植物响应干旱胁迫的分子机理，本文系统的从木本植物对干旱信号的感知、信号转导到转录调控、生理生化反应以及表型变化等方面总结了木本植物对干旱胁迫可能的响应过程.认为木本植物由于其固着根生的特点，不得不进化出相应的机制来应对不断变化的环境.当遭受干旱胁迫时，木本植物根系细胞膜上的感受器首先感知到土壤水分状态的变化，细胞内的蛋白质和激素调控系统触发相应的干旱适应反应.干旱信号通过细胞间的信号传导路径传递到植物体内的各个部位，主要的信号传导途径包括Ca²⁺信号、激素信号和转录因子调控等.一些关键基因和信号通路，如脱落酸(ABA)信号通路、DREB蛋白家族等也参与调控植物的干旱适应性.木本植物也会发生形态和解剖上的变化来减少水分蒸发和增强根系的吸水能力.本文可为抗旱型木本植物选育提供见解.     

油菜素甾族化合物对植物干旱适应性的影响及调控机理

总结了油菜素甾族化合物对植物渗透系统、保水性、抗氧化系统及生长和发育的生理效应的最新进展,并概括了这些现象的生理和分子调控机制.综述了BR调节植物干旱适应性的基因应答路径,这些路径与其他主要干旱胁迫激素(如脱落酸)之间存在复杂的"信号交互"效应,共同对植物生长发育起到系统调控作用.该方面的创新研究将是BR在生产应用上取得突破的理论基础.     

丙酮酸转运体AtMPC3介导植物干旱胁迫响应机理研究

在干旱胁迫下,植物通过自身复杂而有效的应对机制减少水分散失,其中关闭植物气孔降低蒸腾作用是一个重要环节。脱落酸(ABA)是植物响应干旱胁迫产生的可以诱导气孔关闭、减少水分散失的重要植物激素。丙酮酸是光合作用糖酵解的产物,需要借助线粒体丙酮酸转运体(MPCs)进入线粒体中进行后续物质和能量代谢。本研究发现拟南芥线粒体丙酮酸转运体AtMPC3参与介导植物干旱胁迫响应,在外源施加ABA条件下,AtMPC3基因缺失突变体的气孔较野生型开度更小,植物失水率更低,表现出更强的抗旱能力。结果说明AtMPC3在脱落酸促进植物气孔关闭及干旱应答过程中的重要作用,对于提高植物抗旱能力以及作物产量提升具有潜在应用价值及重要意义。     

水分胁迫下植物体内的信号传递

本文综述了水分胁迫下植物体内的干旱信号传递，包括水分胁迫下信号的识别、信号通过第二信使、蛋白磷酸化/去磷酸化参与的胞内传递，水分胁迫下木质部汁液中蛋白质、pH值的变化及化学物质脱落酸(ABA)、茉莉酸(JA)等参与的化学信号传递等。     

CBL-CIPK信号系统在植物应答逆境胁迫中的作用与机制

植物在长期适应中演化形成感知、传导和应答逆境胁迫的精细调控机制,CBL—CIPK信号系统是近年来兴起、植物特有的依赖于Ca2＋信号参与逆境胁迫调控的信号网络．CBLs感知逆境Ca2＋信号,结合Ca2＋后与蛋白激酶CIPKs特异作用,激活的CBL—CIPK复合体通过翻译后磷酸化下游靶蛋白,或调节转录因子及胁迫应答基因,实现不同细胞水平、组织部位抗逆性的调控．该系统具有特异性、多样性和复杂性,同时存在不同信号途径的交叉作用．目前响应高盐、低K＋和高pHCBL～CIPK信号途径研究取得重要进展,有望通过基因工程结合分子设计育种途径快速高效提高作物抗逆性．但仍有待于鉴定出更多的CBL—CIPK信号成分,特别是鉴定特殊生境植物的信号成分,并解析其在逆境胁迫响应中的功能．     

脱落酸ABA受体的功能以及翻译后修饰研究进展

脱落酸(Abscisic Acid, ABA)作为植物六大激素之一，在植物应对干旱、渗透等逆境胁迫条件下，维持植物体本身内环境的稳态中都起重要作用. ABA受体RCARs/PYR/PYLs结合ABA后抑制PP2C的活性来激活ABA信号转导途径. ABA受体作为ABA信号传递中的核心成员，其翻译后修饰对其功能有重要意义.本文主要总结了ABA受体的功能以及泛素化、硝基化和磷酸化修饰对其功能的精细调控的研究进展，并对该领域需解决的问题进行了展望.总结发现，ABA受体的不同修饰对其功能的影响不同，因此其翻译后修饰的研究可能对培育抗逆农作物品种具有理论指导意义.     

拟南芥CARK家族响应脱落酸信号的研究

植物激素脱落酸(Abscisic acid,ABA)在植物应对生物和非生物胁迫中起着重要作用.本研究利用以carks单基因突变体为亲本,构建双重突变体来检测CARKs在ABA信号途径中的功能.然后,分析多重突变体在ABA处理下,种子萌发率和子叶变绿的响应.结果显示:单基因突变体和双重变体与野生型相比,萌发率更高,双重突变体的子叶绿芽率高于单基因突变体.以上结果表明,CARKs家族基因在ABA信号途径中起正调控作用,而且它们的功能是冗余的.     

植物激素对胁迫反应调控的研究进展

植物激素可作为介导植物胁迫反应的关键内源因子,是植物应对环境刺激的整合中心,在植物的防卫反应中发挥重要作用,通过不同激素信号途径之间复杂的信号网络和错综纷呈的交叉对话实现对胁迫反应的精细调控.植物生长反应的调整和胁迫抗性水平的提升对其生存至关重要.脱落酸(ABA)通常负责植物对非生物因素的胁迫反应;水杨酸(SA)参与对活体和半活体营养型病原菌防卫反应的激活,茉莉酸(JA)和乙烯(ET)则负责对死体营养型病原菌和食草昆虫的防卫反应的激活.赤霉素(GA)和ABA之间的相互作用由DELLA蛋白所介导,对种子休眠和萌发之间平衡的调控,是植物规避早期非生物胁迫条件的关键机制.NPR1和WRKY70转录因子是介导SA和JA之间拮抗作用的关键组分.JA和ET信号途径对昆虫和食草动物攻击起拮抗作用.ET可抑制ABA的合成、促进ABA的失活、拮抗ABA信号转导,从而影响非生物胁迫反应.ET对侧根形成的正控和对不定根形成的负控是通过调节生长素运输实现的.SA和细胞分裂素(CK)之间协同作用以一种OsNPR1和WRKY45依赖的方式增强对病菌的抗性.CK也可拮抗ABA而负控干旱等非生物胁迫反应.GA通过刺激DELLA蛋白的降解,与SA、JA/ET交叉对话而调节病原菌的防御反应和盐胁迫耐受性.对生长素、ABA、GA、SA、JA、ET、CK等主要植物激素在调控非生物和生物胁迫反应中的作用及不同激素之间交叉对话的最新进展进行综述,旨在深化对植物激素调控胁迫反应分子机制的认识,为作物胁迫耐受性的遗传改良提供新思路.     

植物角质层蜡质组成、生物合成及响应外界胁迫功能研究进展

为了探讨植物角质层蜡质在植物响应生物胁迫与非生物胁迫中的功能，为改良植物性状、提高作物品质及作物遗传育种提供新的资源，对植物角质层蜡质的组成、生物合成途径及功能进行综述：植物角质层蜡质主要由长链脂肪酸及其衍生物即烷烃、醛类、酮类、初级醇、次级醇和蜡酯等组成；生物合成途径可分为3个步骤，即C16、 C18脂肪酸的从头合成、 C16、 C18脂肪酸延伸形成长链脂肪酸和长链脂肪酸通过酰基还原途径和脱羰基；植物角质层蜡质在植物响应干旱、紫外线辐射和抗病虫害等非生物和生物胁迫中发挥重要功能。指出利用新的生物技术对蜡质功能及作用机制进行深入研究，探讨植物的抗逆性，是今后的研究方向。     

水杨酸信号转导及其在植物抵御生物胁迫中的作用

水杨酸(SA)是植物防卫反应的重要内源信号分子,在植物抵御生物性胁迫中发挥重要作用.近年来,SA信号转导研究取得了较大进展,确定了以NPR1为中心组分的信号转导途径.同时发现,SA介导的植物抗逆途径与其他信号转导途径间还存在着复杂的对话机制.文中介绍了生物胁迫诱导引起PR-1基因表达的SA信号转导途径中的重要组分及其可能的模式,以及SA与其他信号分子如茉莉酸(JA)、脱落酸(ABA)和一氧化氮(NO)等之间的互作关系,并对这一领域今后的研究进行了展望.     

拟南芥PAL基因家族鉴定及表达模式分析

为研究苯丙氨酸解氨酶（PAL）作为苯丙烷类代谢途径的关键酶,在植物响应环境胁迫过程中的重要作用,本研究利用HMMER、Pfam与SMART等工具,从拟南芥全基因组中筛选获得 9 个PAL成员,分析其编码酶蛋白的理化性质、二级结构与保守基序等信息.同时,结合转录组与定量PCR分析PAL成员在干旱与盐胁迫条件下的表达模式.结果表明,拟南芥PAL成员的二级结构主要由α-螺旋和无规则卷曲组成;亮氨酸和丙氨酸为含量较高的氨基酸残基;拟南芥PAL成员含有 20 种不同的保守基序,其中motif6含有ASG活性位点,为所有PAL成员所共有;较多PAL成员具有光响应、激素响应、胁迫响应和生长发育相关的顺式调控元件.转录组学与定量PCR分析发现,AT3G53260.1、AT3G53260.2与AT3G47660.1的mRNA表达水平在干旱与盐胁迫后发生显著变化,推测这 3 条基因可能参与拟南芥对干旱及盐胁迫的响应过程,表明PAL基因在调控植物生长发育与非生物胁迫响应过程中发挥重要作用.     

转录组分析揭示BAM1/2与SPL调控拟南芥花药发育的功能关系及调控网络

花药的正常发育对于植物正常繁衍和农作物产量都有着至关重要的作用.转录因子SPL及受体蛋白激酶BAM1和BAM2均在调控孢原细胞分化的过程中发挥重要作用.但迄今对其功能关系及下游信号途径仍缺乏深入研究.本文利用高通量转录组测序手段,通过对拟南芥spl、bam1、bam2、bam1bam2突变体花药的转录组对比分析,明确了:1)BAM1和BAM2功能冗余地调控花药绒毡层发育、脂质转运、花粉壁形成等方面,但两者在调控部分基因表达上存在亚功能化;2)SPL与BAM1/2共同调控791个花粉发育、脂类转运和细胞壁形成等过程相关基因的表达,同时BAM1/2特异调控326个脱落酸、水杨酸、茉莉酸信号途径以及水分、防御等胁迫刺激相关基因的表达,而SPL还单独调控3 789个基因的表达,主要参与到生长素合成和信号响应、水分、温度、光等相关的胁迫刺激.以上结果为生殖发育领域相关研究提供了重要参考.     

脱落酸对Bt基因抗虫棉产量和品质的影响(简报)

植物在长期进化中，对于干旱等胁迫从生理、生化和分子水平上产生了适应性变化，从而增加对逆境的适应能力。在这些响应过程中，脱落酸(ABA)起着极其重要的作用。在水分亏缺时，ABA重要的生理功能是促进离子流出保卫细胞和降低保卫细胞的膨压，诱导气孔关闭，从而降低水分消耗，增加植株在干旱条件下的保水能力引。通过ABA在Bt转基因抗虫棉上进行应用，     

ABA与Ca~(2+)-CaM对草莓叶片抗氧化防护酶系统影响

用外源植物激素脱落酸ABA(abscisic acid,ABA)处理草莓叶片,草莓体细胞的抗氧化防护酶活性升高,表明ABA作为植物信号分子可以诱导草莓这一对干旱较为敏感的植物的逆境响应.Fluridone处理未能抑制草莓细胞对外源ABA的响应.进一步研究表明,钙调素(Calmodulin,CaM)作为Ca2+传感蛋白,介导了草莓叶片细胞ABA的下游信号事件.     

6个大豆GmBES1基因干旱诱导表达及启动子分析

BES1/BZR1转录因子在油菜素内酯信号通路中发挥重要作用，该通路调控植物的生长发育及对各种胁迫的抗性。本研究对6个大豆GmBES1基因在干旱胁迫下的表达量进行检测，同时对6个Gm BES1基因启动子中的顺式作用元件进行预测分析。实时荧光定量PCR结果显示，6个GmBES1基因在干旱胁迫下的表达量随着时间存在不同程度的变化，其中GmBES1-9的表达量升高最明显。启动子序列预测分析结果显示，GmBES1-2/3/6/9/11/12启动子序列中分别含有3、6、4、3、4和7种激素及逆境响应相关顺式作用元件。这些结果为大豆GmBES1基因的抗旱机制研究及应用提供理论依据。     

ABA生理功能与信号转导相关综述

本文主要介绍了脱落酸(absicsic acid,ABA)作为一种重要植物激素,其发现历史,在植物体内的分布,对植物生长发育的生理作用。同时ABA对植物抵御非生物胁迫方面也有重要作用,因此本文还介绍了ABA诱导的逆境应答的主要基因及其功能,探讨了ABA响应基因与逆境胁迫关系,并对其信号转导途径和目前最新进展做了归纳和总结。     

一氧化氮与植物的逆境响应

综述了植物体内一氧化氮(NO)的来源及形成途径(即一氧化氮合酶途径、硝酸还原酶途径、亚硝酸还原酶途径和非酶途径),在生物和非生物胁迫条件下NO与过氧化氢,脱落酸,水杨酸等信号分子之间的相互关系及其信号转导途径等方面的研究进展。     

香蕉HOS15基因的鉴定及枯萎病菌胁迫下的表达分析

为了研究HOS15(HIGH EXPRESSION OF OSMOTICALLY RESPONSIVE GENES 15)是否参与香蕉抗性调控过程,利用拟南芥HOS15蛋白序列,采用多种生物信息学分析工具,对香蕉HOS15(MaHOS15)基因进行鉴定;以高抗品种‘南天黄’和易感品种‘威廉斯’为试验对象,研究MaHOS15在枯萎病菌胁迫下的表达分析及其调控植物病害的潜在机制。结果表明：MaHOS15蛋白中LisH结构域和WD40重复蛋白序列高度保守;MaHOS15蛋白二级结构具有α螺旋、β折叠、延伸链和无规卷曲结构,且以无规卷曲为主,占比为46.2%;亚细胞定位发现MaHOS15在细胞核内,推测MaHOS15可能在细胞核内参与香蕉枯萎病的调控;MaHOS15可能响应SA信号通路、MeJA信号通路和脱落酸反应;推测MaHOS15是在植物抗病过程中负调控植物对病原体防御的关键基因。     

藜麦CqNHX基因家族鉴定及表达模式分析

NHX基因亚家族在植物响应盐胁迫的过程中起到重要作用.本研究对藜麦CqNHX基因家族进行系统分析,结果表明:藜麦基因组中存在10个CqNHX基因家族成员,基于系统发育进化树被分为3组,每组的基因结构及功能相似;部分CqNHX基因的表达具有明显的组织特异性,且部分基因受到干旱和高温胁迫的调控.     

UV-B预处理对拟南芥uvr8-2突变体响应干旱胁迫的影响

以拟南芥uvr8-2突变体植株为材料,研究UV-B预处理对植株响应干旱胁迫的影响以及植物激素在此过程中的作用.实验结果表明:从形态观察到生理指标,UV-B预处理显著提高了拟南芥uvr8-2突变体的干旱适应性,与野生型Ler的结果一致;UV-B预处理显著提高了拟南芥uvr8-2突变体抗氧化酶SOD、POD、CAT活性,抗氧化酶基因POD和CAT的表达量,以及植物激素ABA、JA、SA的质量分数,降低了细胞膜受损程度.由此推测:UV-B预处理诱导uvr8-2植株的干旱适应性中存在一条不依赖于UVR8的信号转导途径,即通过增加植物逆境响应激素ABA、JA和SA的质量分数,调控抗氧化酶基因CAT和POD表达和增强抗氧化酶活性,从而缓解干旱胁迫下拟南芥的叶片萎焉、相对含水量下降等现象.