植物逆境生理研究进展

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1、植物逆境生理研究进展植物逆境生理研究进展摘要：逆境是植物生长、发育的主要环境限制因索。近年来,植物逆境生理学在相邻学科的渗透及促进下高速发展。本文综述了该学科在盐胁迫、干旱胁迫、温度胁迫、生物协迫和金属污染胁迫等方面所取得的主要进展。关键词：逆境生理；研究进展生物与环境的关系是生态学研究的永恒主题。逆境(environmentalstress)是对植物生长和生存不利的各种环境因索的总称，又称胁迫。植物在逆境下的生理反应称为逆境生理。对逆境以及植物对逆境反应的研究已经构成了一门结合了植物生态学和植物生理学内容的，既交叉，又相对独立的一个分支学科。传统的逆境研究主要以水分逆境、温度逆境和

2、盐逆境为主。进入现代以来，随着环境污染和全球变化问题的出现，如酸雨、紫外线、重金属、有机污染物等逆境的种类日益增加,有关的研究也受到了重视。植物遭受严重胁迫后，在植物形态和生长方面的反应往往滞后于生理反应，一旦伤害已经造成，则难以恢复。研究植物对环境胁迫的生理反应，能有助于揭示植物适应逆境的生理机制，提高植物的抗逆性或保护植物免受伤害，为植物的生长创造有利条件。1.盐胁迫土壤屮盐分过多对植物生长发育造成的危害叫盐害(saltinjury)o植物对盐胁迫的生理反应有以下几个方血：产生渗透胁迫、离子失调、打破植物的能量平衡和有毒物质积累。盐胁迫是我国农作物生产面临的重大问题之一，了解植物

3、抗盐的分子遗传调控对农业生产是非常重耍的。中国科学院上海植物生理生态研究所林鸿萱研究组和美国加州大学奕升等用抗盐釉稻品种NonaNokra与盐敏感粳稻品利1KoShihikari杂交，经过多年的努力，建立了大量近等位基因系(NIL),鉴定出了与抗盐相关的数量性状(QTL)。其屮SH00TK+C0NIENT1(SKC1)位点维持植物在盐胁迫下的钾离子平衡,与抗盐有关。并通过图位克隆法分离到了SKC1基因。该基因在根部表达最高，受盐胁迫的诱导。兰州大学的张立新研究组首次报道在芦苇(phragmitescommunis)中，NO可作为第二信使诱导质膜H+-ATPase表达，参与盐胁迫的应答

4、。该研究组以两个不同生态型的芦苇愈伤组织为材料，研究植物对盐胁迫的影响。研究结果表明在抗盐反应中，NO作为信号分了，通过增加质膜H+-ATPase活性來增加钾钠比率，从而调节愈伤组织的抗盐害作用。该项研究还指出了用不同芦苇生态型来研究植物适应多种环境条件的价值外。中国科学院遗传与发育生物学研究所陈受宜研究组发现NAC家族除参与侧根发育外，还可能参与抗盐胁迫反应，并证明AtNAC对盐胁迫的反应受乙烯和生长素的调节，与ABA无关。另外，AtNAC可能作为转录因子环境反应与侧根的形成之间起协调作用。1.干旱胁迫在一定的环境条件下，当植物蒸腾消耗的水分大于吸收的水分时,植物体内就会出现水分亏

5、缺，即发生干旱胁迫(waterstress)o在干旱胁迫情况下，植物体内会发生一系列相应的生理生化变化，例如：植物4:长受到抑制，光合作用减弱，内源激素代谢失调，植物细胞内酶系统发生变化等。植物对干旱等环境胁迫的反应多是通过ABA、乙烯等植物激素信号转导途径來调控下游应答基因的表达來实现的。香港浸会大学的张建华与扬州大学的朱庆森等人合作对小麦灌浆期4种关键酶(ADpGICpyrophosphorylase、蔗糖合酶(SuSa.se)＞可溶性淀粉合酶(SSS)和淀粉分支酶(SBE)进行活性分析并研究它们与ABA关系，证明适当地缺水可以提高小麦的灌浆速度，而这主要是通过调节蔗糖到淀粉途径

6、中的关键酶(Susase,SSSandSBE),使库的活性增强來实现的，ABA在过程的调节中起关键性作用。2.金属污染胁迫由于人类的生产活动和全球工业化进程的加剧，重金属在土壤中产生的污染问题日趋严重，受到社会的普遍关注。重金属污染具有隐蔽性、稳定性等特点，重金属污染能引起植物体内代谢过程紊乱，阻碍植物体止常生长发育，或使植物光合作用受抑等。已有很多技术应用于治理污染土壤，如石灰改良法、化学淋洗法等，但都存在一些局限，或费用昂贵或造成土壤营养元素的沉淀，并可能造成二次污染。通过植物修复清除金属污染成为植物学新的研究热点。植物修复是一种利用自然生长的植物(主要是超积累植物)或遗传工程培

7、育植物修复被重金属污染环境的技术总称。一些植物在金属胁迫下的分了机理研究已在进展中，这些植物耐金属基因的研究及鉴定和功能描述对于植物修复污染土壤的研究很有意义。植物细胞耐金属毒害的机理有多种，其一是通过将离了保持在细胞壁，改变离了通道或将离了泵出细胞来维持细胞质的低有害离了浓度；其二是将细胞质屮的有毒离子通过鳌合、分隔化作用降低毒性或去毒。至今为止,多数转基因植物都是通过超表达金属结合蛋口或多肽，或者转入使毒性变小的基因获得的。中国科学院生态环境研究中心朱