植物抗逆機制研究進展

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1、植物抗逆機制研究進展摘要：隨著全球性生態(tài)環(huán)境日漸惡化，各種各樣的環(huán)境脅迫對植物的正常生長帶來了不同程度的影響。中國是一個農(nóng)業(yè)大國，每年因各種環(huán)境因素及土地條件所導致的產(chǎn)量和經(jīng)濟損失巨大，因此植物整體抗逆性研究愈來愈受到重視。本文以干旱脅迫、鹽脅迫及低溫脅迫為切入口，詳細論述了不同因素對植物的影響以及植物對抗的脅迫的機制。同時介紹了基因組學在植物抗逆性基因研究中的應用。為將來的研究提供新的思路。關鍵詞：抗逆機制；基因組學背景植物生存的環(huán)境并不總是適宜的，經(jīng)常受到復雜多變的逆境脅迫，植物的環(huán)境脅迫因素

2、分物理、化學和生物3大類。其中，物理類有:干旱、熱害、冷害、凍害、淹水(澇，漬)、光輻射、機械損傷、電傷害、磁傷害、風害；化學類有:元素缺乏、元素過剩、低pH、高pH、鹽堿、空氣污染、殺蟲劑和除草劑、毒素、生化互作物質(zhì)；生物類有：競爭、抑制、生化互作、共生微生物缺乏、人類活動、病蟲害、動物危害、有害微生物[張正斌,植物對環(huán)境脅迫整體抗逆性研究若干問題,西北農(nóng)業(yè)學報[J].2000,9(3):112～116.]。我國是農(nóng)業(yè)大國，干旱、鹽堿和低溫等逆境每年都會嚴重影響農(nóng)作物的正常生長發(fā)育和產(chǎn)量。隨著分

3、子生物學技術的不斷發(fā)展，植物抗逆性機制成為當前研究的熱點，對植物適應逆境機制的研究從生理水平步入分子水平，甚至利用基因組學等技術，進行新的抗逆性基因的篩選，為抗逆性植物的雜交提供新思路。1植物抗逆性舉例1.1干旱對植物的影響及植物的抗旱機制植物在自然界中生長時，由于氣候環(huán)境等因素，會出現(xiàn)植物耗水量大于吸水量的情況，此時植物體內(nèi)水分虧缺，即為干旱缺水脅迫[齊宏飛,陽小成,植物抗逆性研究概述,安徽農(nóng)業(yè)科學[J],2008,36(32):13943-13946.]。根據(jù)水分虧缺的原因，可以將干旱脅迫分成

4、三類:1、大氣干旱。空氣濕度降低或是烈日炙烤，加劇植物蒸騰作用，此為植物失水量大于根系吸水量而導致的缺水；2、土壤干旱。由于土壤中缺乏水分，導致植物根系吸水困難，無法供應生長代謝及蒸騰作用所需水分；3、生理干旱。土壤溫度過低或土壤中化肥、有毒物質(zhì)濃度過高，導致植物根系不能從土壤中吸收水分。干旱時，原生質(zhì)仍保有一部分束縛水，使得其不至于變性凝聚，從而避免了機械損傷的發(fā)生。干旱條件下，植物細胞內(nèi)會大量聚集海藻糖、蔗糖、麥芽糖等糖類物質(zhì)，它們會發(fā)生玻璃溶膠化，充滿細胞的原生質(zhì)，起到一定的保水作用，同時還

5、增加了原生質(zhì)的黏性，限制了大分子的混合，保持了細胞的相對穩(wěn)態(tài)[姜立智,梁宗鎖.干旱脅迫對植物基因的誘導及基因產(chǎn)物的變化[J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究,2001,19(3):87-91.]。同時為保護細胞內(nèi)水分平衡，植物通過無機離子和小分子有機代謝產(chǎn)物的積累﹑轉(zhuǎn)運和區(qū)域化等機制解除滲透脅迫。如H+-ATPase是質(zhì)膜與液泡膜上的一種H+泵，可維持細胞質(zhì)Na+﹑Cl-濃度。Na+/H+逆向轉(zhuǎn)運蛋白則在外界環(huán)境的Na+濃度提高時，通過Na+/H+逆向轉(zhuǎn)移將Na+轉(zhuǎn)運到液泡中，從而減少細胞質(zhì)中的Na+濃度[高銀

6、,植物抗逆機制與基因工程研究進展[J].內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)科技2007(5):75~78.]。1.2鹽脅迫對植物的影響及植物抗鹽機制土壤鹽分過多會對植物造成鹽脅迫。當土壤含鹽量超過0.20%～0.25%時，我們認為就會引發(fā)鹽脅迫。鹽脅迫對植物傷害很大，一類是鹽離子本身對植物的毒害，包括對質(zhì)膜的破壞和對代謝的干擾；另一類是鹽離子引發(fā)的2次毒害如滲透脅迫和營養(yǎng)缺乏脅迫。孫黎[孫黎,劉士輝,師向東,等.10種藜科鹽生植物的抗鹽生理生化特征[J].干旱區(qū)研究,2006,23(2):310-312.]等在對藜科植物

7、抗鹽性研究中發(fā)現(xiàn)，SOD、過氧化物酶(POD)、丙二醛(MAD)在鹽脅迫下可將質(zhì)膜中自由基維持在較低水平，防止膜脂過氧化，保持質(zhì)膜穩(wěn)定性。鹽區(qū)分化也可降低鹽脅迫危害。鹽生植物和耐鹽植物可通過液泡膜H+-ATPase、液泡膜焦磷酸酶(TP-H+-PPase)和Na+/H+反向運輸系統(tǒng)將細胞內(nèi)的Na+和Cl-吸收到液泡內(nèi)，一方面降低了細胞的水勢，產(chǎn)生了促進植物體吸收水分的水勢梯度；另一方面也維持了胞質(zhì)溶膠和各細胞器的低鹽環(huán)境，使細胞躲避了鹽害[茹巧美,鄭海雷,肖強.紅樹植物耐鹽機理研究進展[J].云南

8、植物研究,2006,28(1):78-84.]。滲透調(diào)節(jié)作用也是植物抗?jié)B透壓脅迫的一種機制，積累一些小分子有機物，如脯氨酸﹑甘氨酸﹑甜菜堿﹑山梨醇﹑甘露醇等滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，緩解鹽脅迫帶來的生理干旱[陳托兄,張金林,陸妮,等.不同類型抗鹽植物整株水平游離脯氨酸的分配[J].草業(yè)學報,2006,15(1):36-41.]。1.3植物抗低溫脅迫機制冷害發(fā)生時，植物體主要通過產(chǎn)生各種功能分子或改變某些分子的狀態(tài)來對抗低溫。低溫時，質(zhì)膜上的脂類發(fā)生了變化，磷脂和游離甾醇含量增加，減少了甾醇糖苷