植物抗逆性的研究

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1、植物抗逆性的研究摘要：干旱、高温、低温、高盐等极端条件对植物生长造成严重的危害，对农业生产造成相当大的影响。为了减轻其不利影响，目前采用分子生物学的方法，在基因组成、表达调控及信号转导等分子水平上认识植物抗逆机理，通过基因工程手段导入抗逆相关基因，改良作物的胁迫抗性。综述了植物抗逆相关基因的克隆、功能验证以及应用等方面的进展。关键词：植物；抗逆性；高温；低温；高盐；基因工程干旱、盐碱、金属离子和低温等逆境条件严重抑制植物生长发育，会引起植物植株生理生化、形态等方面的变化，甚至死亡。因此，开展抗逆研究、提高作物抗逆能力，能够使作物增产稳产。随着分子生物学的发展，借助分子生物学手

2、段，从基因组成、表达调控及信号转导等方面进行深入研究，揭示抗逆的分子机理，并导人相关基因改良作物的胁迫抗性，近年来取得较大进展，在农作物抗逆育种上展示出了广阔的应用前景。一、抗旱当植物耗水大于吸水时，会使组织内水分亏缺，过度水分亏缺的现象称为干旱。旱害则是指土壤水分缺乏或大气相对湿度过低对植物的危害。干旱对植物生产的不利影响主要有：(1)降低细胞含水量，破坏细胞膜系统；(2)增加透性，降低光合作用；(3)使植物的物质代谢生长发育迟缓、死亡。干旱胁迫可激活相关基因，如LEA蛋白、抗氧化酶和水孑L蛋白等的转录，并导致编码蛋白的积累。植物抵抗旱害的能力称为抗旱性。1．1晚期胚胎发生

3、富集蛋白(LEA蛋白)LEA蛋白在植物胚胎发育后期的种子中大量积累，低温、重金属、高盐，特别是干旱等逆境刺激均能诱导其转录和累积。LEA蛋白在逆境中有脱水保护、渗透调节和清除自由基活性等作用。LEA蛋白有LEA1～LEA66类，其中IEA1～LEA3与植物抗逆性相关。Cheng等[1利用基因枪法转化水稻成熟胚愈伤组织，获得转基因水稻株系，分析表明LEA2有较强的抗脱水作用。Straub等研究发现，大麦HVA1(LEA3同源蛋白)与种子的干旱脱水有关，且干旱、极端温度及盐胁迫均可诱导其迅速在幼苗中表达。Xu等[4]研究转HVA1基因水稻发现，T。代对快速水分胁迫和高盐的耐受性较

4、强，且与HVA1蛋白积累水平呈正相关，说明HVA1蛋白可防止干旱胁迫对细胞膜的损伤，有潜在的抗旱作用。1．2水分通道蛋白(Aquaporin)水孔蛋白存在于所有器官组织中，可分为4类[8]，同一器官可表达多种不同类型的水孔蛋白。水孔蛋白表达具有组织特异性，并受发育阶段和环境因素的调节。野生马铃薯水孔蛋白cPP2口基因mRNA与果实成熟中细胞的扩张作用相一致，冰草MIP2A可能控制水分从木质部薄壁细胞流向木质部导管腔。向日葵液泡水孔蛋白SunTIP7转录物在干旱胁迫下积累，表明其与干旱有关m]。Kaldenhoff等利用反义基因技术抑制拟南芥质膜PIPlb的表达，PIPla的表

5、达也被抑制，原生质体透性降低为对照的1／3，而量增加5倍，说明根量的增加弥补了水孔蛋白数量的不足和导水率的降低。PIP2在拟南芥根皮层中大量表达导致根皮层水导度、渗透作用及伤流降低。1．3Rubisco活化酶Rubisco5.1-9,,services,andmakethecitymoreattractive,strengtheningpublictransportinvestment,establishedasthebackboneoftheurbanrailtransitmulti-level,multi-functionalpublictransportsystem,t

6、husprotectingtheregionalpositionandachieve活化酶表达量的增加也可增强植物的抗旱性能。干旱情况下，植物体内的ATP含量降低，Rubisco活化酶活性也随之降低，为减小干旱造成的不利影响，Rubisco活化酶的表达增强。二、抗高温由高温引起植物伤害的现象称为热害，而植物对高温胁迫的适应则称为抗热性。植物受高温伤害后会出现各种症状：树干(特别是向阳部分)干燥、裂开；叶片出现死斑，叶色变褐、变黄；鲜果(如葡萄、番茄等)灼伤，后来受伤处与健康处之间形成木栓，有时甚至整个果实死亡；高温胁迫对植物生殖的危害尤甚，花粉发育对高夜温十分敏感，开花前7～

7、9d是对高夜温十分敏感的发育时期，导致雄性不育、花序或子房脱落等异常现象。不同植物能够忍耐的极限高温差异很大。甘蓝型油菜、玉米、西葫芦植株49~51℃10min致死，马铃薯叶42．5℃1h致死，苜蓿种子120℃30min致死，红松花粉7O℃1h致死。番茄开花、结果受高温影响最严重，高于26℃昼温／2O℃夜温结果等受到影响，高于35℃昼温／26℃夜温严重受影响。在高温环境中，植物体容易产生热激反应，从而诱导热激蛋白的产生。1984年Lin等将H尸基因转入大豆获得了具有耐热性的大豆植株，此后又相继从番茄、拟