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植物抗逆性的研究

花匠小妙招
2024-10-05 03:13

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Rubisco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