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1、第28卷第6期世界科技研究与发展Vol.28No.62006年12月33-40页WORLDSCI2TECHR&DDec.2006pp.33-40植物抗旱分子机理研究进展1,213刘华玲马欣荣(1.中国科学院成都生物研究所,成都610041;2.中国科学院研究生院,北京100039)摘要:干旱胁迫是影响植物生长发育的主要逆境因子之一,高等植物在长期进化过程中,逐渐演变产生了对干旱胁迫的防御机制,以最大限度减轻干旱胁迫造成的伤害。本文概述了植物耐旱生理及其分子机制。关键词:抗旱机制信号传导转录因子Molecular
2、MechanismofDroughtResistanceinPlants1,213LIUHualingMAXinrong(1.ChengduInstituteofBiology,ChineseAcademyofSciences,Chengdu610041;2.GraduateUniversityoftheChineseAcademyofSciences,Beijing100039)Abstract:Droughtstressaffectsplantgrowthanddevelopmentseriously.Hi
3、gherplantgraduallyformsadroughttolerancemechanismintheevolutiontoalleviatethedamage.Thisarticlereviewedthephysiologicalandmolecularmechanismofplantdrought2resistant.Keywords:drought2resistantmechanism,signaltransduction,transcriptionfactor植物在生长发育过程中,常遭受许多非生物
4、逆节:一是细胞对环境信号的感知转导,产生胞间信境如干旱、盐渍、低温等的影响。干旱胁迫是各种环使;二是胞间信使在细胞或组织间传递,并最终到达境胁迫中最普遍的逆境因子之一。在长期的进化过受体细胞的作用位点;三是受体细胞对胞间信使的程中,高等植物逐渐演变产生了一套感受和传导干接受转导和反应,导致受体组织中生理生化和功能旱信号的系统,并形成一系列生理或发育的机制来的最优化组合,最终体现为植物对环境刺激或逆境[6]响应环境中的这种胁迫,最大限度地减轻干旱胁迫的适应或抗性。[7,8]造成的伤害。植物的这种生物适应现象极为复
5、杂,Yamaguchi—Shinozaki等根据多年对拟南在形态上,涉及到许多不同的细胞形态和结构性状;芥的研究,认为逆境信号转导是受多条途径调控的,在生理上,涉及许多重要的生化代谢途径;在分子生在植物中可分为依赖ABA和不依赖ABA的两类途物学上,涉及包括从信号传导到基因转录控制的系径,参与水分胁迫诱导基因的表达,不同的传递途径列基因表达[1～3]。之间存在交叉转导作用。途径如图1所示。随着现代分子生物学与生物技术的发展,植物1.1水分胁迫信号的感知如何通过细胞感受逆境信号,传导逆境刺激,激活一关于植物细胞如
6、何感知周围水分胁迫变化,一系列分子途径并调控相关基因表达和生理反应以适般认为是周围水分亏缺造成植物细胞失水,导致跨应逆境,已成为科学家研究的热点[1～5]。膜渗透势的改变,从而触发植物水分胁迫应答,即水分胁迫信号转化为渗透作用,再借助“渗透感受器”1植物对水分胁迫的感知与信号传递而被识别。研究表明,典型的“渗透感受器”是一种植物个体以细胞为单位感受并传递各种环境刺“双组分系统(two2componentsystem)”,在细菌中广激(如干旱、高盐、养分亏缺等),进而做出适当反应泛存在,其中组氨酸蛋白激酶(his
7、tidineproteinki2以维持其生存。从环境刺激到植物对逆境作出反应nase,HK)作为感应器可以自身磷酸化,同时也具有是一系列复杂的信号传导过程,它包括以下三个环磷酸转移酶的活性;而响应调节蛋白(responseregu2latorprotein,RR)作为反应调节器,能接受来自HK的磷而被磷酸化,作为转录因子而将来自HK的信3通讯作者:马欣荣,Tel:028285252387;E2mail:maxr@cib.ac.cn号输出[10]。真核生物的双组分信号系统进化为多www.globesci.com第
8、33页植物学与生物学世界科技研究与发展2006年12月另外有一类信号转导对ABA没有反应。水分胁迫被细胞膜上“渗透感应器”感知,不通过ABA介导直接触发第二信号传递系统,最终激活相应的转录因子而导致特定基因表达。在ABA缺乏(aba)或者ABA不敏感(abi)的拟南芥突变体中,在干旱、高盐或冷胁迫下,一些胁迫诱导的基因不需要内源[7,16,17]ABA的积累就能被诱导表达,证明了这些基
