论作物的耐逆性和耐逆性育种的技术与方法.ppt

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1、论作物的耐逆性和耐逆性育种的技术与方法徐晓洋2011201043光氧化胁迫高温胁迫干旱胁迫盐胁迫空气污染机械损伤冷害非生物逆境：在作物生长、发育过程中，除了受到病虫等生物因素侵袭外，也常常受到不良气候和土壤因素的影响，而使产量和品质受到影响，这种不良影响称为环境胁迫或非生物逆境。一、作物的耐逆性环境、气候的变化：随着全球变暖，水资源短缺，土壤沙化、盐碱化，作物所经受的非生物胁迫会越来越频繁，程度越来越严重。在长期的进化过程中，植物遭受一系列非生物胁迫，已经进化了许多机制，通过生理适应和分子、细胞改变来增强对环境伤害的耐受性

2、。在胁迫发生时，细胞分子感知胁迫信号，接下来通过信号转导途径传递信息，这些途径最终导致植物生理改变，例如气孔关闭，抗逆基因表达等，从而导致分子和细胞过程的修饰，提高植物对逆境的耐受性。非生物胁迫通常不是单独作用的，它们经常同时作用植物。为了应对多种胁迫，植物也进化了不同的信号途径来应对这些胁迫，这些途径彼此合作来减轻胁迫带来的危害。植物抗非生物逆境的分子机制植物应对非生物胁迫反应过程的描述Ca2+ROS研究表明，植物非生物胁迫信号转导受多种方式的调控1.转录水平调控：Transcriptionalregulatorynet

3、workfunctioningindrought,salinityandcoldstressresponsesResponseoftranscriptionfactorstovariousstressesbZIPMYCMYBCBF/DREBNACWRKYZFP……Stressresponseofoverexpressingtranscriptionfactorsintransgenicplants……bZIPbHLHMYBCBF/DREBNACERFWRKYZFPFunctionalanalysisofaNAC-typet

4、ranscriptionfactorOsNAC6involvedinabioticandbioticstress-responsivegeneexpressioninriceThePlantJournal(2007)51,617–630ubiquitinpromoter–OsNAC6Q-PCRanalysisofOsNAC6expressionunderstressconditionsandhormonetreatmentsNakahsimaetalOsNAC6promoter–OsNAC6The14-day-oldpla

5、ntsweresoakedin250MmNaClsolutionfor3daysubiquitinpromoter–OsNAC6OsNAC6promoter–OsNAC6microRNAbiogenesisandpotentialstresspathwaysinteractions2.转录后水平调控：microRNAConservedmiRNAsinvolvedinresponsestoosmoticandcoldstress3.翻译后水平调控：磷酸化，组蛋白乙酰化Anoverviewofnuclearenzymesinv

6、olvedinphosphorylation/dephosphorylationoracetylation/deacetylationprocessesinresponsetovariousabioticstresses.Involvementofmethylationinsaltstressresponses甲基化SKB1Zhangetal.,2011PlantCell23:396-411Overallmodelofanabioticstressresponse二、耐逆性育种策略增强作物对非生物胁迫的抗性是今后育种家的主

7、要工作之一，对于非生物胁迫在模式植物拟南芥取得的研究成果可以在农作物上应用。当前，转基因增强作物抗非生物胁迫所使用的候选基因主要为转录因子等位于信号转导节点的基因。长时间异位表达以上基因确实可以提高作物对非生物胁迫的抗性，但也带来了产量降低、品质下降等负面影响。选择组织特异及诱导型启动子可以解决上述问题。然而，采取上述转基因策略提高作物对非生物胁迫的抗性，我们还需要更全面的考虑！1.实验室模拟逆境与大田自然逆境的差别？3.获得抗性的同时带来了其他的负面影响？(Larkindaleetal.,2005;Mittler,200

8、6)要解决以上问题，我们必须全面深入理解wholestress-responsesystem2.非生物胁迫之间以及其与生物胁迫之间信号转导途径的交叉？Designofstress-tolerantcrops孟山都抗旱玉米MON87460coldshockproteinB(CspB)fromBacillu