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树木分子生物学—植物逆境胁迫.pptx

树木分子生物学;一、概念与分类;;二、逆境对植物生理代谢的影响;三、植物抗逆性;(2)逆境忍耐(耐逆性,stress tolerance) 植物处于不利环境时,通过代谢反应来阻止、 降低或修复由逆境造成的损伤,使其保持正常 的生理活动。如针叶树可以忍受-40℃~-70℃ 的低温。;四、植物对逆境的适应;2、生物膜与抗逆性 ? 液相(高温) 液晶相 (低温) 凝胶相 ? 磷脂含量高,抗冻性好; ? 糖脂含量低,抗盐性好 ; ? 饱和脂肪酸含量高,抗旱力好; ? 膜蛋白与抗寒性有关 。;3、胁迫蛋白与抗逆性;? 低温诱导蛋白:抗冻蛋白 ? 渗调蛋白:盐和干旱胁迫 ? 病程相关蛋白(PR):病原菌侵染 ? 其它逆境蛋白:缺氧环境下产生厌氧蛋白;紫 外线照射会产生紫外线诱导蛋白;施用化学试 剂会产生化学试剂诱导蛋白。;4、活性氧与抗逆性;? 植物体内的抗氧化防御系统: ?保护酶体系:超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶 (POD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶 (AsAPOD)、脱氢抗坏血酸还原酶(DHAR)、谷胱甘肽还原 酶(GR)、谷胱甘肽过氧化物酶(GP)、单脱氢抗坏血酸还原 酶(MDAR)、谷胱甘肽-S-转移酶(GsT)等 ?抗氧化物质(非酶促体系):还原性谷胱甘肽(GSH)、抗坏 血酸(AsA)、维生素(VE)、类胡萝卜素(CAR)、类黄酮(FLA)、 生物碱(ALK)、半胱氨酸(CyS)、氢醌(HQ)、甘露醇等。;;5、渗透调节与抗逆性;5、脱落酸与抗逆性;五、提高植物抗性的措施;六、分子育种;1、基因克隆;? 抗高温:HSP基因(大豆);?耐盐:;2、植物在干旱、盐、低温诱导的抗性方面具有 部分共同的基因作用机制: 例如,从冰叶日中花的cDNA文库中分离的肌 醇-O-甲基转移酶的基因(Imtl)已经得到克隆,可 在盐碱或干旱胁迫下诱导表达,其转基因植物对 盐害和干旱具有一定的抗性。;? 与渗透调节有关的小分子有机质的合成: ?氨基酸类(如 脯氨酸) ?糖类(如 甜菜碱、海藻糖) ?醇类(如 多元醇) 玉米、烟、草莓、水稻、八里庄杨;? 与抗逆相关的蛋白的合成: ?功能蛋白:水通道蛋白、LEA蛋白、抗冻蛋白、调渗 蛋白、抗氧化酶; ?调节蛋白:转录因子、蛋白激酶、磷脂酶C和一些信号 分子; 抗冻蛋白(Antifreeze proteins,AFPs)首先在动物中 发现,是一类能够抑制冰晶生长的蛋白质,可使细胞 避免冰晶所造成的物理性损伤。目前,已从冬黑麦、 沙冬青、胡萝卜、红景天等植物中发现存在AFPs。将 胡萝卜AFP转化烟草,获得的转基因烟草有很强的抗 冻性。;? 关于信号传导途径 ?蛋白激酶参与感应和转导胁迫信号,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)、钙依赖而钙调素不依赖的蛋白激酶(CDPK) 等; ?SOS信号传导途径:目前,已从拟南芥中克隆了Na+/H+ 运输载体基因AtNHX1,研究表明该基因在植物的耐盐 性方面具有重要功能。;例如,霜冻是一种严重的自然灾害,能够在短短几小时内 毁坏大片农作物,给农业生产造成重大损失。 在自然界广泛存在着冰核活性细菌(简称INA细菌),它可 在-2~-3℃诱发植物细胞水结冰而发生霜冻;无INA细菌存在 的植物,一般可耐-6~-7℃的低温不发生或发生轻微霜冻。 植物遭遇霜冻危害的轻重程度是由低温强度大小、植物 抗霜能力强弱和植物体上INA细菌数量多少这3个因素决定 的,因此防除INA细菌可减轻农作物霜冻危害。;目前已知有3个属19个种冰核细菌,其中有13个种为植物病 原细菌。 1983年Orser从E.herbicola克隆出了第一个冰核基因iccE之 后,目前已经从冰核细菌中克隆了7个冰蛋白基因并完成了测 序。 对6个冰蛋白基因的序列分析表明,冰蛋白基因间具有同源 性为65.8%~68.6%,冰蛋白的氨基酸相似性达82.5%~ 98.4%,已经明确了冰核活性物质是单个结构基因决定的,该 基因缺乏能使INA细菌冰核活性丧失。;冰核基因的显著特点是中间部分碱基周期性重复,每个 重复区含保守的24个碱基对序列,但并非完全保守: GCCGGTTATGGCAGCACTGACC,即在所有的这些基 因中发现了重复的八肽AGYGSTLT相对应的不完整的重 复DNA序列。 防霜措施: (1)药剂防霜; (2)生防方法防霜:拮抗菌防霜、基因工程菌防霜、噬 菌体防霜;(1)将外源基因导入原生质体或细胞、组织的方法: ? 叶盘法: 将植物的叶片、子叶、表皮薄壁细胞或其它组织进行 人为损伤(如切割),造成伤口后,放入农杆菌溶

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