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树木分子生物学—植物逆境胁迫.pptx

花匠小妙招
2024-11-18 11:23

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