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盐生植物及其耐盐机理

分子生物学发展与植物抗逆机制研究

分子生物学发展与植物抗逆机制研究姓名：郑生伟学号：ZB1106044 专业：生物化学与分子生物学学院：生物学院近年来，由于环境变化加剧，对世界范围内的作物生长带来了巨大的影响．据统计，在世界范围内，适于耕种的土地不足1 0 ％，大部分土地处于干旱、盐渍、沼泽、冷土等逆境中．在各种非生物胁迫逆境中，干旱胁迫、盐胁迫、低温胁迫对植物的影响尤为突出．而且，因人口的不断增长对粮食需求的压力越来越大，迫切需要培育出在各种逆境下生长的经济作物．分子生物学在从50年代初到70年代初有了长远的发展，以1953年Watson和Crick提出的DNA双螺旋结构模型作为现代分子生物学诞生的里程碑,开创了分子遗传学基本理论建立和发展的黄金。DNA 双螺旋发现的最深刻意义在于：确立了核酸作为信息分子的结构基础；提出碱基配对是核酸复制、遗传信息传递的基本方式；从而最后确定了核酸是遗传的物质基础，为认识核酸与蛋白质的关系及其生命中的作用打下了最重要的基础。在此期间的主要进展包括：遗传信息传递中心法则的建立; 在发现DNA双螺旋结构同时，Watson和Crick就提出DNA复制的可能模型。其后在1956年A.Kornbery首先发现DNA聚合酶；1958年Meselson及Stahl同位素标记和超速离心分离实验为DNA半保留模

型提出了证明；1968年Okazaki（冈畸）提出DNA不连续复制模型；1972年证实了DNA复制开始需要RNA作为引物；70年代初获得DNA拓扑异构酶，并对真核DNA聚合酶特性做了分析研究；这些都逐渐完善了对DNA复制机理的认识;在研究DNA复制将遗传信息传给子代的同时，提出了RNA在遗传信息传到蛋白质过程中起着中介作用的假说。1958年Weiss及Hurwitz等发现依赖于DNA的RNA 聚合酶；1961年Hall和Spiege-lman用RNA-DNA杂增色证明mRNA 与DNA序列互补；逐步阐明了RNA转录合成的机理。随着分子生物学技术的不断发展，对植物适应逆境机制的研究也从生理水平步入分子水平，研究的目的不仅在于从分子水平上解释植物适应逆境的机制而且更希望获得各种抗逆基因，用于作物的抗逆育种．目前，已获得了许多与抗性有关的基因，为植物抗逆性的生物工程提供了可靠的理论依据和实践基础．对植物抗逆性的分子机制研究表明，植物的抗逆性是由多基因控制的，而且许多胁迫因子对植物的害结果具有一致性，如盐胁迫与干旱胁迫引起组织脱水．有些基因是冷诱导专一性基因，而另一些基因除对低温响应外，还能被干旱、高盐、A B A等胁迫诱导，如脯氨酸的诱导合成．研究者发现，植物在低温和干旱条件下反应的分子机理非常相似，许多基因如R D、E R D、C O R、L T I及K I N均受低温和干旱诱导. 分子生物学的迅速发展为作物的抗逆基因工程创造了基础条件．近年来发展的差异表达基因分离的技术方法，为成功地分离植物

植物对盐胁迫的反应

植物对盐胁迫的反应植物对盐胁迫的反应及其抗盐机理研究进展杨晓慧1，2，蒋卫杰1*，魏珉2，余宏军1 （1.中国农业科学院蔬菜花卉研究所，北京100081；2.山东农业大学园艺科学与工程学院，山东泰安271018） REVIEW ON PLANT RESPONSE AND RESISTANCE MECHANISM TO SALT STRESS YANG Xiao-hui1，2,JIANG Wei-jie1*,WEI Min2,YU Hong-jun1（ 1.Institute of Vegetables and Flowers，Chinese Academy of Agricultural Science,Beijing100081，China；2.College of Horticulture Science and Engineering,Shandong Agriculture University，Taian 271018，China） Key words：Iron stress,Osmotic stress,Salt resistant mechanism,Plant 摘要：本文从植物形态发育、质膜透性、光合和呼吸作用以及能量代谢等方面概述了盐胁迫下植物的生理生化反应，分析了盐害条件下离子胁迫和渗透胁迫作用机理以及植物的耐盐机制：植物小分子物质的积累、离子摄入和区域化、基因表达和大分子蛋白质的合成等，并简要综述了植物抗盐的分子生物学研究进展。关键词：离子胁迫；渗透胁迫；耐盐机制；植物中图分类号：S601文献标识码：A文章编号：1000-2324（2006）

喜盐及耐盐植物

WOIRD格式喜盐及耐盐植物名录刘庆华2007.6.25 中文名拉丁学名生态习性科名 1獐毛Aeluropuslittoralisvar.sinensis喜盐植物禾本科 2海蓬子Salicorniaeuropaea喜盐植物藜料 3白刺Nitrariatangutorum喜盐植物蒺藜科 4盐地碱蓬Suaedaheteroptea极耐盐碱藜科 5新疆杨Populusalbacy耐盐渍杨柳科 6柽柳Tamarixchinensis耐盐碱土柽柳科 7紫穗槐Amorphafruticosa耐盐碱土豆科 8单叶蔓荆Viiiexirifoliavarsimplicifolia耐盐碱，马鞭草科9毛叶黄栌Cotinuscoggygria耐盐碱漆树科 10榆树Ulmuspumila耐盐碱榆科 11枸杞Lyciumchinense耐碱土茄科 12沙枣Hippophaerhamnoides耐盐碱胡颓子科 13罗布麻Apocynumvenetum耐盐碱夹竹桃科 14凤尾兰Yuccagloriosa耐盐碱百合科 15黑松Pinusthunbergii耐盐碱松科 16银边翠Euphorbiamarginata耐盐碱大戟科 17盐生蓼PolygonumCorrigioloidesJaub.耐重盐碱蓼科 18白蜡Fraxinusvelutina较耐盐碱木犀科 19木槿Hibiscussyriacus较耐盐碱锦葵科 20毛白杨Populustomentosa耐酸、碱杨柳科 21合欢Albiziajulibrssin耐轻度盐碱豆科 22龙桑Morusalbacv.Pendula耐轻盐碱桑科 23滨藜属AtriplexL.耐重盐碱藜科 24芦苇Phragmitesaustralis较耐盐碱禾本科 Rosachinasis耐盐碱蔷薇科 25耐盐月季品种 26转基因杨耐盐碱杨柳科 27紫藤WisteriasinensisSweet较耐盐碱豆科 28火炬树RhustyphinaL.耐盐碱漆树科 29喜盐鸢尾IrishalophilaPall耐盐碱鸢尾科 30风毛菊属SaussureaL.较耐盐碱菊科 31蒲公英属TaraxacumL.较耐盐碱菊科 34国槐Sophorajaponia较耐盐碱豆科 35结缕草Zoysiajaponica耐盐碱禾本科 36二色补血草Limoniumbicolor(Bge.)耐盐碱蓝雪科 37狗牙根Cynodondactylon耐盐碱禾本科 38马蔺IrisensataThunb耐盐碱鸢尾科 39筛草CarexkobomugiOhwi耐盐碱禾本科 40地肤Sansevieriatrifasciata耐碱土藜科 41马尼拉Poapratensis适应性强禾本科

植物耐盐性研究进展3

第5卷第3期北华大学学报(自然科学版)Vol.5No.3 2004年6月JOURNAL OF BEIHUA UN IV ERSIT Y(Natural Science)J un.2004 文章编号:100924822(2004)0320257207 植物耐盐性研究进展于海武1,李　莹2 (1.北京林业大学生物科学与技术学院,北京　100083;2.北华大学林学院,吉林吉林　132013) 摘要:综述了植物的耐盐机理和植物耐盐育种的研究情况,讨论了耐盐基因工程研究中存在的一些问题,并重点对现有植物的耐盐性筛选和抗渗透胁迫基因工程中的诱导渗透调节剂合成做了论述. 关键词:耐盐性;耐盐机理;基因工程;渗透调节剂中图分类号:S332.6 文献标识码:A　盐碱土是陆地上分布广泛的一种土壤类型,约占陆地总面积的25%.在我国,从滨海到内陆,从低地到高原都分布着不同类型的盐碱土壤[1],我国盐碱土的总面积约有3000多万hm2,其中已开垦的有600多万hm2,还有2000多万hm2盐荒地等待开垦利用[1].此外,全国约有600多万hm2,约占耕地总面积10%的次生盐渍化土壤.盐碱土主要分布在平原地区,地形平坦,土层深厚,一般都有较丰富的地下水源,对发展农业生产,尤其对于实现农业机械化、水利化极为有利,是一类潜力很大的土壤资源.目前,人们主要通过2种方式来利用盐碱地:1是通过合理的排灌、淡水洗涤、施用化学改良药剂来改造土壤[2],为植物创造有利的生长环境.实践证明,这种方法成本高,效果也不理想;2是选育和培育耐盐植物品种来适应盐渍环境并最终达到改善环境的目的,此方法更加具有应用前景. 1　植物的耐盐机理植物耐盐性差别很大.根据植物耐盐能力的不同,可将植物分成非盐生和盐生植物2类.赵可夫等又将盐生植物分为3类:真盐生植物、泌盐盐生植物和假盐生植物[1].目前大部分的耐盐性研究工作都是以真盐生植物为基础开展的,所以对它的耐盐机理也就研究得比较多.近年来,在筛选和培育耐盐细胞系、转移渗透调节剂合成基因、合理利用盐诱导基因等方面都开展了许多研究工作,并取得了一些成果.许多研究表明:植物要适应盐渍化的生境,必须具备克服盐离子毒害(离子胁迫)和抵抗低水势(渗透胁迫)的能力,否则就无法生存[3,4].马建华等认为:植物在高盐土壤中主要先受到水分胁迫,而后就是离子胁迫[5].所以在耐盐机理中人们对离子区隔化和渗透调节做了相对较多的研究. 1.1　离子区隔化许多真盐生植物通过调节离子的吸收和区隔化来抵抗或减轻盐胁迫.在植物体内积累过多的盐离子就会给细胞内的酶类造成伤害,干扰细胞的正常代谢.研究表明,盐胁迫条件下,植物细胞中积累的大部分无机离子被运输并贮藏在液泡中,使得植物因为渗透势降低而吸收水分,同时,避免了过量的无机离子对代谢造成的伤害,这就是离子的区隔化.在耐盐植物和非耐盐植物中都存在离子区隔化,这说明离子区隔化可能是植物所普遍具有的能力[6].盐的区隔化作用主要是依赖位于膜上的“泵”实现离子跨膜运输完成的[7,8].这种运输系统需要A TP酶,A TP水解产生能量将H+“泵”到液泡膜外,造成质子电化学梯度,驱动钠离子的跨膜运输,从而实现盐离子的区隔化.Na+积累于液泡维持了细胞质中较低的Na+/K+比例也是植物耐盐的特点之一[9]. 收稿日期:2003212204 基金项目:国家“973”计划项目(G1999016005) 作者简介:于海武(1977-),男,在读硕士,主要从事杨树抗逆性育种研究.

作物耐盐性研究

作物耐盐性研究 Company number：【WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998】

作物耐盐性状研究进展 l 耐盐性含义和耐盐机制种类由于土壤中可溶性盐类过量对作物造成的盐害，称为盐害或盐胁迫，包括渗透胁迫和离子效应两种类型。前者由于土壤中可溶性盐过多，土壤渗透势增高而水势降低，造成作物的吸水困难，即生理干旱；后者由于离子的拮抗作用，吸收盐类过多而排斥了对另一些营养元素的吸收，影响正常的代谢作用。作物对盐害的耐性称为耐盐性，把碳酸钠与碳酸氢钠为主的土壤称为碱土，把氯化钠与硫酸钠为主的土壤称为盐土，实际上难以绝对划分，把盐分过多的土壤称为盐碱土，简称盐土，相应的对耐盐碱性称为耐盐性[1]。耐盐机制可分为6种：拒盐型、聚盐型、泌盐型、稀盐型、避盐型、活性氧清除等[2]。⑥有活性氧清除系统的植物通过SOD(超氧化物歧化酶)、POD(过氧化物酶)、CAT (过氧化氢酶)将活性氧清除出去，免受盐胁迫一般盐土含盐量在%～%时就已对植物生长不利，而盐土表层含盐量往往可达%～10%。丙二醛时植物器官在逆境条件下发生膜脂过氧化作用的产物，可用于表示植物对逆境条件反应的强弱，从实验中也可证明小麦幼

苗叶片中MDA含量随NaCl浓度的增加而增加，说明高浓度盐对植物生长产生了严重的伤害。。 2 耐盐性的鉴定技术和指标耐盐鉴定技术有直接鉴定法，如发芽鉴定(发芽率、发芽势)、形态鉴定(出苗率、盐害级别、苗期死叶率、相对生长量)和产量鉴定等；间接法有脯氨酸、甜菜碱、糖醇、多胺物质、钠钾离子含量的测定和酶活性的测定以及花粉萌发试验等。按照耐盐试验的地点分为水培、盐池、重盐碱大田。耐盐实验的对象又可分为群体、个体和单株和细胞。品种耐盐指标：耐盐系数、耐盐力(生物耐盐力、农业耐盐力)[4]。群体耐盐指标：发芽率、发芽势、盐害指数、成活苗率、相对成活苗率。目前，国内学术界一般把土壤基质含盐量达0．4％作为棉花耐盐鉴定的通用浓度[5]。叶武威等[6]采用盐池鉴定法，统计各材料在施盐10 d后(3叶期)的相对成活苗率(以生长点活为标准)来判断棉花的耐盐性，将棉花的耐盐性分为4级，即不耐(0-49．9％)、耐(50．0％一74．9％)、抗(75．0％一89．9％)、高抗(>90％)。 3 对耐盐机制的研究

植物对盐胁迫的反应及其抗盐机理研究进展

山东农业大学学报(自然科学版),2006,37(2):302~305 Journa l of Shandong Agricu lt ura lUn i versity(Natura l Sc i ence) 文#献#综#述植物对盐胁迫的反应及其抗盐机理研究进展杨晓慧1,2,蒋卫杰1*,魏珉2,余宏军1 (1.中国农业科学院蔬菜花卉研究所,北京100081;2.山东农业大学园艺科学与工程学院,山东泰安271018) REV IE W ON PLANT RESPONSE AND RE SISTANCE M ECHAN IS M TO S ALT STRESS YANG X i a o-hu i1,2,JI A NG We i-jie1*,WE IM i n2,Y U H ong-jun1 (1.I n stitute ofV egetab l es and Flo wers,Ch inese A cade m y ofAgricu l tural Sci ence,Beijing100081,Ch i na; 2.Coll ege ofH orti cu lt u re Science and Engi n eeri ng,Shandong Agricu l tureU n i versit y,Ta i an271018,Ch i na) K ey words:Iron stress,Os motic stress,Salt resistantm echan i s m,Plant 摘要:本文从植物形态发育、质膜透性、光合和呼吸作用以及能量代谢等方面概述了盐胁迫下植物的生理生化反应,分析了盐害条件下离子胁迫和渗透胁迫作用机理以及植物的耐盐机制:植物小分子物质的积累、离子摄入和区域化、基因表达和大分子蛋白质的合成等,并简要综述了植物抗盐的分子生物学研究进展。关键词:离子胁迫;渗透胁迫;耐盐机制;植物中图分类号:S601文献标识码:A文章编号:1000-2324(2006)02-0302-04 1植物对盐胁迫的反应 1.1盐胁迫对植物形态发育的影响盐胁迫对植物个体形态发育的整体表现为抑制组织和器官的生长,加速发育过程,缩短营养生长和开花期。P laut等(1985)研究发现,90mmol/L NaC l胁迫抑制甜菜块根的干物质积累,但低浓度NaC l可增加叶面积。Nunes(1984)认为这主要是细胞体积增加而不是细胞分裂的结果。盐分对佛手瓜的生长及腋芽的萌动均有抑制作用,幼苗的生长速度与中期细胞指数的变化具有一致性,说明盐分影响植物生长的途径是通过细胞的有丝分裂来完成的[2]。在NaC l胁迫(0.1%、0. 2%、0.3%、0.4%)条件下,马铃薯试管苗生长受到显著抑制,且随着盐浓度的增加,各处理间差异加大[3]。戴伟民等[4]研究发现,随盐浓度的增加,番茄幼苗的下胚轴粗度、侧根数逐渐减少,根干重逐渐降低。根据牟永花的研究,50、100mm ol/L NaC l使番茄株高和干物质积累均有不同程度的降低,但对根冠比无影响[5]。用25、50mmol/L NaC l处理黄瓜幼苗,发现植株株高、鲜重和干重均降低[6]。杨秀玲等[7]也发现,随着N aC l浓度(75、100、125、150mm ol/L)的增高,黄瓜幼苗地上和地下部鲜重以及根冠比(R/T)也均表现为下降。 1.2盐胁迫对植物生理生化代谢的影响 1.2.1水分平衡与质膜透性Levltt在1980年即指出,不同环境胁迫作用于植物时都会发生水胁迫。在盐胁迫下,植物细胞脱水,膜系统破坏,位于膜上的酶功能紊乱,各种代谢无序进行,导致质膜透性的改变。而且,高浓度NaC l可置换细胞膜结合的Ca2+,使膜结合Na+增加,膜结构和功能破坏,细胞内的K+、磷和有机溶质外渗。 1.2.2光合作用盐胁迫下,植物组织因缺水而引起气孔关闭,叶绿体受损,光合相关酶失活或变性,光合速率下降,同化产物合成减少。叶绿体是植物光合作用的主要场所,而类囊体膜是光能吸收、传递和转换的结构基础,植物进行光能吸收、传递和转换的各种色素蛋白复合体都分布在类囊体膜上。盐胁迫下,过量盐离子积累使类囊体膜糖脂含量显著下降,不饱和脂肪酸含量降低,而饱和脂肪酸含量升高,从而影响细胞膜的光合特性。叶绿素是类囊体膜上色素蛋白复合体的重要组成部分,所以盐胁迫下叶绿素含量的降低必将影响色素蛋白复合体的功能,使垛叠状态的类囊体膜比例减小,叶绿体中基粒数量和质量下降,光合强度降低[8]。 R ub isco(核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶)和PEP(磷酸烯醇式丙酮酸)羧化酶是光合作用的两种重要酶。盐胁迫下,收稿日期:2005-06-25 基金项目:基金项目:国家863项目(2004AA247030,2004AA247010);国家科技攻关项目(2004BA521B01);农业部蔬菜遗传与生理重点开放实验室项目. 作者简介:杨晓慧(1980-),女,硕士研究生,从事设施园艺与无土栽培. *通讯作者:Aut hor f or correspo ndence.E-m a i:l ji ang w@j m ai.l https://www.sodocs.net/doc/867923365.html,

植物耐盐基因的研究

植物耐盐基因的研究说明世界上有1/3的农田因含过高的盐分，而导致农作物的生长不良甚至减产。目前，Purdue 大学的科研小组发现植物体基因及其蛋白质产物与盐分吸收有关。这个结果给培育耐盐作物带来突破性进展。该研究由美国国家科学基金赞助，发表在2001年11月20日的美国科学院院报上（PNAS），并在十月份一个由西班牙马德里的Juan March研究所赞助的国际会议上获得最高研究奖，会议的记录将在明年春季由欧洲分子生物学协会出版（EMBO）。Purdue 大学研究基金会已申请该基因的临时性专利权。Ray Bressan教授说数十年来，人们一直在研究有关盐分对植物体的毒害机理，相关论文也数以千计，但对钠盐是通过什么途径进入植物体这个最根本的问题，以前还一无所知。因而这篇论文是首次揭示了植物体的蛋白质与盐分的运输关系，其中的一些生化实验已证实蛋白质是钠盐转运蛋白,但还不清楚它在耐受钠盐毒性中是否有作用。高盐分对农作物的毒害在灌溉发达地区尤为突出，如加州的一些高价值农作物，按照美国农业局盐碱地研究实验室统计，每年约有两千五百万英亩的土地因为被灌溉高盐分的水而不能种植作物；在使用地下水灌溉的地区，危害也相当大,如埃及和以色列，甚至在一些地方，由于过高的盐分已使农作物无法生长。尽管育种家数十年的努力，但能耐盐的品种寥寥无几，这正说明对盐碱机理研究的重要性。Bressan发现了钠盐通过其它途径也可进入植物体内，正是由于钠盐进入植物体有多种途径，因此在不了解耐盐机理之前，育种家只能培育出对盐分有一定耐受性的品种，而无法培育出对之完全耐受的品种。但随着对机理的研究深入，当所有与耐盐相关的基因被定位、克隆时,育种家有可能培育出完全耐盐的品种，而这种情形离现在越来越近了。另一位园艺学教授及首席耐盐机理研究者Mike Hasegawa认为，随着研究的突破，科学家开始了解植物是怎样耐受盐分的毒害。这项研究结果就是一个重大突破，虽然目前还没有很耐受盐分的植物，但从植物体内发现有蛋白质运输钠盐的系统说明植物体有办法去克服对盐分的毒害。与钠盐运输相关的转运蛋白称为AtHKT1，它通过与盐离子结合在后转运到植物细胞内。众所周知，只有当基因表达时，基因才能通过转录、翻译合成蛋白质；在基因沉默时，生物体无法合成蛋白质。为了确定蛋白质AtHKT1在植物中是否是钠盐的转运蛋白，博士后研究者Ana Rus以模式植物拟南芥作为研究对象进行研究。她在拟南芥突变体中寻找能把盐分敏感的植株转变成如正常植株一样耐盐的基因，在筛选了65,000个突变体中，发现一个突变体只能吸收很少量的盐分，生长速度同正常植株相似。对这株植株研究后发现该植株不能合成AtHKT1蛋白,也就是说该突变体中的合成AtHKT1蛋白的基因已被敲除了。但这一植株在高浓度盐中仍不能生长,可能是因为植株体内盐分的运输由多基因控制，这也是耐盐机理研究进展如此缓慢的原因。另一

植物抗盐性研究综述解读

!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 2.3.2生态区间差别不同生态区的调查样本对有机、无机肥的投入量差异也很大(表7,3个生态区表现无机肥的投入大于有机肥,其中沿黄灌区的无机肥投入大于定西地区和陇东地区。定西地区的调查农户施用有机肥的比例相对最高,由有机肥而来的氮磷钾分别为48.05、22.42、47.78kg/hm 2,分别占到该区小杂粮氮磷钾总投入量的19.7%、9.2%和19.6%;陇东地区和沿黄灌区的小杂粮种植均未施用有机肥,这可能与区域间的施肥习惯有关,定西地区多施有机肥可以发挥肥料的长期效益,而陇东地区和沿黄灌区的农民为了得到短期效益而多以无机肥料为主。 3 小结调查结果表明,甘肃省种植的小杂粮肥料投入明显不足,且投入比例不协调。调查区农户对小杂粮的施肥主要采用基肥或种肥的方式,追肥量较少。追肥多以氮肥为主,忽略了对于磷钾肥的后期投入。调查区对有机肥的投入比例较小,并且区域间极不平衡,定西地区施用有机肥的比例和面积相对较大,而灌溉条件充足的陇东地区和沿黄灌区施用有机肥的比例和面积相对较小,甚至不施用有机肥。参考文献: [1]姬永莲,吴丽岗.甘肃小杂粮生产现状及发展前景[J ]. 调查研究,2009(6:39-40. [2]任瑞玉,杨天育,何继红,等.甘肃省小杂粮生产优势与发展对策[J ].中国农业资源与区划,2009(2:68-70.[3]吴国忠.甘肃省小杂粮生产现状及发展措施[J ].甘肃农业科技,2003(3:19-21.

[4]赵有彪.关于甘肃小杂粮产业化开发的思考[J ].甘肃科技,2007(1:17-18;89. [5]吴朝霞,丁霞.杂粮的营养价值及杂粮保健食品的开发和利用[J ].杂粮作物,2001,21(5:48-50.[6]黎青慧.陕西省黄瓜西红柿施肥调查[J ].西北农林科技大学学报(自然科学版,2003,31 (增刊:73-78.(本文责编:郑立龙定西地区16.66 19.49048.0522.4247.78陇东地区72.5900000沿黄灌区136.62 79.99 0表7小杂粮区域间有机肥和无机肥投入量kg/hm 2 作物无机肥有机肥N P 2O 5K 2O N P 2O 5K 2O 摘要:综述了盐分胁迫对植物的危害和机理,以及植物的抗盐性基本机理和提高植物抗盐性的途径。关键词:盐分胁迫;伤害机理;抗盐机理;植物抗盐性中图分类号:S156.4 文献标识码:A 文章编号:1001-1463(201102-0029-05 植物抗盐性研究综述

盐胁迫对植物的影响及植物的抗盐机理

盐胁迫对植物的影响及植物的抗盐机理摘要: 盐是影响植物生长和产量的主要环境因子之一, 根据国内外最新的研究资料, 从盐胁迫对植物的生长、水分关系、叶片解剖学、光和色素及蛋白、脂类、离子水平、抗氧化酶及抗氧化剂、氮素代谢、苹果酸盐代谢、叶绿体超微结构的影响, 及影响光合作用的机制等方面入手, 对植物盐胁迫研究现状及进展情况进行了综述, 旨在为开展植物抗盐机理研究、选育培育耐盐植物新品种提供依据。关键词: 植物盐胁迫抗盐性机理 Effects of Salt Stress on Plants and the Mechanism of Salt Tolerance Abstract: Salinity is the major environmental factor limit ing plant growth and productivity. According to the documents and data at home and abroad, the research currents of salt stress in plants were summarized including the effect on plant growth, the water relations, leaf anatomy, photosynthetic pigments and proteins, lipids, ion levels, antioxidative enzymes and antioxidants etc. This r eview may help to study the salt2toler ant mechanism and breeding new salt-toler ant plants. Key words: plant, salt2stress, salt2tolerant, mechanism 目前, 受全球气候变化、人口不断增长的影响,土壤盐碱化日趋严重。盐分是影响植物生长和产量的一个重要环境因子, 高盐会造成植物减产或死亡。过去的二十年已有很多有关盐胁迫生物学及植物对高盐反应的报道。这些研究涉及到胁迫相关的生物学、生理学、生化及植物对盐胁迫产生的一些复杂的反应等很多方面。本文分别在盐胁迫对植物产生的影响、植物抗盐途径、抗盐的生理基础和分子机制等方面进行了综述。 1 盐胁迫对植物的影响各种盐类都是由阴阳离子组成的, 盐碱土中所含的盐类, 主要是由四种阴离子(Cl- 、SO42- 、CO32- 、HCO3- ) 和三种阳离子( Na+ 、Ca2+ 、Mg2+ ) 组合而成。阳离子与Cl- 、SO42- 所形成的盐为中性盐; 阳离子与CO32- 、HCO3- 所形成的盐为碱性盐, 其中对植物危害的盐类主要为Na 盐和Ca 盐, 其中以Na盐的危害最为普遍。盐胁迫下, 所有植物的生长都会受到抑制, 不同植物对于致死盐浓度的耐受水平和生长降低率不同。盐胁迫几乎影响植物所有的重要生命过程, 如生长、光合、蛋白合成、能量和脂类代谢。 1. 1 对生长及植株形态的影响盐胁迫会造成植物发育迟缓, 抑制植物组织和器官的生长和分化, 使植物的发育进程提前。植物被转移到盐逆境中几分钟后, 生长速率即有所下降,其下降程度与根际渗透压呈正比。最初盐胁迫造成植物叶面积扩展速率降低, 随着含盐量的增加, 叶面积停止增加, 叶、茎和根的鲜重及干重降低。盐分主要是通过减少单株植物的光合面积而造成植物碳同化量的减少。在控制条件下测试了11 种木麻黄属植物以后, 发现木麻黄的发芽率和生长速率随NaCl浓度的增加而降低[1] 。植物叶片中Na+ 的过量积累常见叶尖和叶缘焦枯( 钠灼伤) , 而且会抑制对钙的吸收, 造成植物的缺钙现象, 新叶抽出困难, 早衰, 结实少或不结实; Ca2+ 过量可能导致缺乏硼、铁、锌、锰等养分;Mg2+过量则会使植物叶缘焦枯, 导致缺钾, 老叶叶尖叶缘开始失绿黄化, 直至焦枯。SO2-4 离子浓度高也会引起缺钙, 使植物的叶片发黄, 从叶柄处脱落。氯离子的过量积累也会引起氧灼伤, 植株生长停滞、叶片黄化, 叶缘似烧伤, 早熟性发黄及叶片脱落, 而且还会影响硝态氮的吸收和利用。 1. 2 对水分关系的影响植物的水势和渗透压势与盐分的增加呈负相关, 而细胞膨胀压则会随着盐分的增加而升高。

NO与植物抗逆的关系

文献综述题目NO与植物抗逆性研究学院生命科学技术学院学号107330902034 专业发育生物学班级09级研究生姓名安梅指导老师赵兴绪 2011年12月

NO与植物抗逆性研究安梅甘肃农业大学生命科学技术学院，甘肃兰州730070 弗奇戈特、伊格纳罗和穆拉德等因在动物NO信号途径的突出贡献而获得1998年诺贝尔生理学医学奖。NO不仅调节动物的生理过程如平滑肌的松弛、免疫调节和细胞凋亡等（Schmidt and Walter,1994），也参与调节植物的生理过程，早在1979年就已经发现植物可以释放NO及NO对植物生长的促进作用（Anderson and Mansfield,1979和Klepper,1979）。直到Delledonne等（1998）和Durner（1998）的2篇描述NO对植物防御反应作用的文章发表后，NO植物学的研究才引起国际植物学界的密切关注，一些有关NO在植物中作用的文章也相继出现。 1. NO的理化性质及其来源 NO是一种气体自由基，在π2轨道上具有未配对的电子，容易得到或失去一个电子，因而能以一氧化氮自由基（NO.）、亚硝酸正离子（nitrosonium cation,NO+）和硝酰自由基（nitroxyl radical,NO-）3种形式存在（Wojtaszek,2000）。NO微溶于水（0.047cm3/ cm3H2O,20℃,1 atm）,铁盐可以增强其水溶性，无论是在细胞的水溶性的原生质还是在脂溶性的膜系统，NO都能扩散移动（Anderson and Mansfield,1979）。因此，NO一旦产生，就很容易在细胞内和细胞间扩散。NO在植物中的半衰期为3-5s（Henry et al.,1997;Tuteja et al.,2004）,比其他的活性氧长的多。NO能与O2快速反应生产NO2，然后快速降解为硝酸根离子（NO3-）和亚硝酸根离子（NO2-）。NO广泛存在于生物体内（臧梦维等1996），是一种细胞间和细胞内信息传递的信使分子。近年来认为NO是一种在植物中普遍存在的关键信号分子（Durner et al.,1998;Wendehenne et al.,2004）,NO的作用范围主要是产生NO的细胞和邻近的细胞（Neill et al.,2003）。在植物中有几条潜在的产生NO的途径，包括一氧化氮合成酶（nitric oxide synathase,NOS）、硝酸还原酶（nireate reductase,NR）、黄嘌呤氧化还原酶（xanthine oxidoreductase,XOR）和非酶促反应途径。NO非酶促反应则主要是一些硝基类化合物的硝化及反硝化过程（Wojtaszek 2000）。

作物耐盐性研究

作物耐盐性状研究进展 l 耐盐性含义和耐盐机制种类由于土壤中可溶性盐类过量对作物造成的盐害，称为盐害或盐胁迫，包括渗透胁迫和离子效应两种类型。前者由于土壤中可溶性盐过多，土壤渗透势增高而水势降低，造成作物的吸水困难，即生理干旱；后者由于离子的拮抗作用，吸收盐类过多而排斥了对另一些营养元素的吸收，影响正常的代谢作用。作物对盐害的耐性称为耐盐性，把碳酸钠与碳酸氢钠为主的土壤称为碱土，把氯化钠与硫酸钠为主的土壤称为盐土，实际上难以绝对划分，把盐分过多的土壤称为盐碱土，简称盐土，相应的对耐盐碱性称为耐盐性[1]。耐盐机制可分为6种：拒盐型、聚盐型、泌盐型、稀盐型、避盐型、活性氧清除等[2]。⑥有活性氧清除系统的植物通过SOD(超氧化物歧化酶)、POD(过氧化物酶)、CAT (过氧化氢酶)将活性氧清除出去，免受盐胁迫一般盐土含盐量在0.2%～0.5%时就已对植物生长不利，而盐土表层含盐量往往可达0.6%～10%。丙二醛时植物器官在逆境条件下发生膜脂过氧化作用的产物，可用于表示植物对逆境条件反应的强弱，从实验中也可证明小麦幼苗叶片中MDA含量随NaCl浓度的增加而增加，说明高浓度盐对植物生长产生了严重的伤害。

2 耐盐性的鉴定技术和指标耐盐鉴定技术有直接鉴定法，如发芽鉴定(发芽率、发芽势)、形态鉴定(出苗率、盐害级别、苗期死叶率、相对生长量)和产量鉴定等；间接法有脯氨酸、甜菜碱、糖醇、多胺物质、钠钾离子含量的测定和酶活性的测定以及花粉萌发试验等。按照耐盐试验的地点分为水培、盐池、重盐碱大田。耐盐实验的对象又可分为群体、个体和单株和细胞。品种耐盐指标：耐盐系数、耐盐力(生物耐盐力、农业耐盐力)[4]。群体耐盐指标：发芽率、发芽势、盐害指数、成活苗率、相对成活苗率。目前，国内学术界一般把土壤基质含盐量达0．4％作为棉花耐盐鉴定的通用浓度[5]。叶武威等[6]采用盐池鉴定法，统计各材料在施盐10 d后(3叶期)的相对成活苗率(以生长点活为标准)来判断棉花的耐盐性，将棉花的耐盐性分为4级，即不耐(0-49．9％)、耐(50．0％一74．9％)、抗(75．0％一89．9％)、高抗(>90％)。 3 对耐盐机制的研究泌盐是盐生植物适应盐渍环境的一条重要途径----滨藜、柽柳.盐腺的泌盐机理，是一个主动的生理过程。此类植物的叶片和茎部的表皮细胞在发育过程中分化成盐腺，通过盐腺把吸收到体内的盐分排出体

植物耐盐的分子机制及SOS信号转导详解

植物耐盐的分子机制及SOS信号转导详解过量Na＋对植物是有毒的，但可限制Na＋吸收、增加Na＋外排，同时保证K＋的吸收，来维持细胞质较低的Na＋/K＋比值，从而提高耐盐性。近年来，人们对盐胁迫下的植物维持离子平衡的机制进行了深入研究，发现植物细胞膜中一些载体、通道和信号系统控制K＋、Na＋等离子进出细胞，维持细胞的离子平衡，如高亲和K＋转运载体（high affinity K＋transporter，HKT）、非选择性阳离子通道（nonselective cation channel，NSCC）和盐超敏感信号转导途径（salt overly sensitive，SOS）等，盐胁迫过程中介导了Na+、K+和Ca2+的转运。目前已从拟南芥中定义了5个耐盐基因，其中SOS1、SOS2和SOS3三个基因参与介导了细胞内离子平衡的信号转导途径。SOS1基因编码质膜Na+/H+逆向转运因子(plasma membrane Na+/H+ antiporter)；SOS2基因编码丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶(serine/threonine kinase)；SOS3基因编码钙结合蛋白(Ca2+ - binding protein)。研究表明，SOS信号系统是指调控细胞内外离子均衡的信号转导途径的系统，盐胁迫下介导细胞内Na+的外排及向液泡内的区域化分布，调节离子稳态和提高耐盐性。Na+ 通过SOS1 Na+-H+ 的反向运输体穿过质膜外排，在高NaCl情况下，SOS1被激活，并且通过Ca2+信号转导的SOS途径介导（图12-13）。此外，还从冰草中分离到编码水通道蛋白（MIP）)基因。在盐胁迫下，MIP的基因转录水平大大提高，提高水通道蛋白的表达量和细胞膜的透性，便于水分的摄入，在没有蒸腾作用下，将水分迅速吸收到根中，并长距离运输到地上组织器官。这将是耐盐基因工程的一条新途径。图12-13 SOS信号转导途径、盐胁迫和钙浓度调节的离子平衡（改编自Taiz L & Zeiger E， 2006） SOS1，质膜Na+-H+反向运输体；SOS2，Ser/Thr激酶；SOS3，Ca2+结合蛋白；HKT1，钠内流转运体；AKT1，内向校正K+通道；NSCC，非选择性阳离子通道；NHX1,2和5，内膜Na+-H+

盐碱土现状及植物耐盐性研究的意义

1 盐碱土现状及植物耐盐性研究的意义盐碱土是民间对盐土和碱土的统称。土壤含盐量在0.1%－0.2%以上，或者土壤胶体吸附一定数量的交换性钠，碱化度在15%－20%以上，对作物的正常生长产生严重影响，这样的土属于盐碱土，盐碱土又称盐渍土。在亚洲、非洲和北美西部地区有不同程度的分布，是一种重要的土地资源。按照形成原因，盐碱土包括原生盐渍化土地和次生盐渍土。据不完全统计，全世界大约有9.5亿公顷盐碱地[1-2]。由于世界范围内环境问题日益加剧，未经处理的工业废水乱排，工业垃圾废料不规范的堆积，世界范围内乱砍滥伐普遍存在，原始森林和原始湿地破坏严重，全球气候日趋异常；在农业生产中，节水农业尚未普及，大水漫灌等浇灌方式依然流行，在许多发展中国家，为了增加片面增加土地的单位面积产量，不合理的使用化肥，诸多自然或人为因素，导致世界范围内的次生盐渍土地日益增多，农业的可持续发展受到严重抑制[3-6]。中国的盐碱地主要分布在华北、东北和西北的内陆干旱、半干旱地区，东部沿海的滨海地区也有分布。世界人口逐年增多，可供耕地则因人为的不合理利用以及自然灾害频发而日渐减少，人均可耕地面积更是呈直线下降。然而，与此同时，世界范围内大面积的盐碱地仍未得到有效的利用。对盐碱地的综合开发利用日益走入人们的视野，人们试图从农业、化学、生物等方向对盐碱土地进行开发利用。依据改良措施的不同，对于盐碱地的开发利用可以取得不同的效果。改良盐土可以通过排水、洗盐等措施，或用种植绿肥、施有机肥或种水稻等农作物对其盐进行改良。这些方法对盐碱土的改良虽然有一定的效果，但是效果不稳定，并且在实践应用中，大量的人力、物力以及财力的投入无形中极大增加了该项措施的成本[7]。这种方法治标却不能治本。通过引种盐土植物，培育新的耐盐品种，利用盐生植物对盐碱土壤的改良作用，这种方式称为生物措施。生物措施可以将盐碱土中的盐分、离子富集在植物体中，从而从根本上解决盐碱土上植物无法正常生长的现状，选择适当的经济作物，既可以获得可观的经济效益，还能绿化环境，获得生态效益。由于盐渍化会降低作物的发芽率，普通作物在盐碱条件下难以生长存活，因此耐盐碱作物的引进及品种的培育，成为当前研究的热点[8]。种植植物可以增加盐碱地的植被覆盖面积，减少土壤水分蒸发，降低土壤盐分；另外利用某些植物

植物抗逆机制研究进展

植物抗逆机制研究进展摘要：随着全球性生态环境日渐恶化，各种各样的环境胁迫对植物的正常生长带来了不同程度的影响。中国是一个农业大国，每年因各种环境因素及土地条件所导致的产量和经济损失巨大，因此植物整体抗逆性研究愈来愈受到重视。本文以干旱胁迫、盐胁迫及低温胁迫为切入口，详细论述了不同因素对植物的影响以及植物对抗的胁迫的机制。同时介绍了基因组学在植物抗逆性基因研究中的应用。为将来的研究提供新的思路。关键词：抗逆机制；基因组学背景植物生存的环境并不总是适宜的，经常受到复杂多变的逆境胁迫，植物的环境胁迫因素分物理、化学和生物3大类。其中，物理类有:干旱、热害、冷害、冻害、淹水(涝，渍)、光辐射、机械损伤、电伤害、磁伤害、风害；化学类有:元素缺乏、元素过剩、低pH、高pH、盐碱、空气污染、杀虫剂和除草剂、毒素、生化互作物质；生物类有：竞争、抑制、生化互作、共生微生物缺乏、人类活动、病虫害、动物危害、有害微生物[1]。我国是农业大国，干旱、盐碱和低温等逆境每年都会严重影响农作物的正常生长发育和产量。随着分子生物学技术的不断发展，植物抗逆性机制成为当前研究的热点，对植物适应逆境机制的研究从生理水平步入分子水平，甚至利用基因组学等技术，进行新的抗逆性基因的筛选，为抗逆性植物的杂交提供新思路。 1 植物抗逆性举例 1.1 干旱对植物的影响及植物的抗旱机制植物在自然界中生长时，由于气候环境等因素，会出现植物耗水量大于吸水量的情况，此时植物体内水分亏缺，即为干旱缺水胁迫[2]。根据水分亏缺的原因，可以将干旱胁迫分成三类:1、大气干旱。空气湿度降低或是烈日炙烤，加剧植物蒸腾作用，此为植物失水量大于根系吸水量而导致的缺水；2、土壤干旱。由于土壤中缺乏水分，导致植物根系吸水困难，无法供应生长代谢及蒸腾作用所需水分；3、生理干旱。土壤温度过低或土壤中化肥、有毒物质浓度过高，导致植物根系不能从土壤中吸收水分。干旱时，原生质仍保有一部分束缚水，使得其不至于变性凝聚，从而避免了机械损伤的发生。干旱条件下，植物细胞内会大量聚集海藻糖、蔗糖、麦芽糖等糖类物质，它们会发生玻璃溶胶化，充满细胞的原生质，起到一定的保水作用，同时还增加了原生质的黏性，限制了大分子的混合，保持了细胞的相对稳态[3]。同时为保护细胞内水分平衡，植物通过无机离子和小分子有机代谢产物的积累﹑转运和区域化等机制解除渗透胁迫。如H+-ATPase是质膜与液泡膜上的一种H+泵，可维持细胞质Na+﹑Cl-浓度。Na+/H+逆向转运蛋白则在外界环境的Na+浓度提高时，通过Na+/H+逆向转移将Na+转运到液泡中，从而减少细胞质中的Na+浓度[4]。 1.2 盐胁迫对植物的影响及植物抗盐机制土壤盐分过多会对植物造成盐胁迫。当土壤含盐量超过0.20%～0.25%时，我们认为就会引发盐胁迫。盐胁迫对植物伤害很大，一类是盐离子本身对植物的毒害，包括

盐生植物及其耐盐机理

分子生物学发展与植物抗逆机制研究

植物对盐胁迫的反应

喜盐及耐盐植物

植物耐盐性研究进展3

作物耐盐性研究

植物对盐胁迫的反应及其抗盐机理研究进展

最新第十一章-植物的抗逆生理思考题与答案

植物耐盐基因的研究

植物抗盐性研究综述解读

盐胁迫对植物的影响及植物的抗盐机理

NO与植物抗逆的关系

作物耐盐性研究

植物耐盐的分子机制及SOS信号转导详解

盐碱土现状及植物耐盐性研究的意义

植物抗逆机制研究进展

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