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植物在自身的生活周期中往往面临着各种胁迫,在胁迫环境下,植物中特定的转录因子与抗逆基因上游的顺式作用元件结合,从而特异性地调控该基因在植物体内的表达,提高植物对环境胁迫的适应能力。因此,转录因子已成为近年来植物抗逆基因工程的研究热点。本文主要综述了植物抗逆相关转录因子的结构、调控机制、功能特性以及在植物抗病基因工程方面的研究成果,并展望了其应用前景。 相似文献
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林木非生物胁迫抗性基因工程研究进展 总被引：2，自引：0，他引：2
干旱、极端温度和盐害等非生物胁迫因子是制约林木生长的重要因素。由于林木生长周期长, 且抗逆机制极为复杂, 长期以来, 如何改良林木对非生物胁迫的抗性一直是育种学家的难题。然而, 随着基因工程技术的发展, 人们可以在基因水平上改造林木, 提高其抗逆能力。文中主要介绍了林木抗逆基因工程的研究进展, 探讨了目前基因工程技术应用于林木抗逆育种研究存在的问题, 并对其应用前景进行了展望。 相似文献
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多胺在植物抗逆中的生理机制 总被引：2，自引：0，他引：2
多胺（PAs）是一类低分子量、聚阳离子、脂肪族含氮物质,是植物对逆境响应的重要物质。国内外众多研究表明,在逆境胁迫下,植物体内不同类型的PAs,例如腐胺（Put）、亚精胺（Spd）、精胺（Spm）的含量会发生变化,外源PAs会对植物的抗逆性产生不同的影响。但多胺的研究对象多集中在农作物,对木本植物的研究较少。PAs对植物抗逆的作用机制较为复杂,不同种类的多胺对植物的抗逆影响不同,PAs的代谢与参与逆境胁迫的其他代谢密切相关。文中主要综述PAs在植物抗干旱、低氧、高温、低温、盐、重金属过程中的变化及生理作用机制,以期为开展PAs与抗逆林木研究、栽培与抗逆育种研究提供参考。 相似文献
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《林业科学》2017,(7)
【目的】脯氨酸在植物对盐和干旱胁迫应答中起重要的渗透调节作用,增加植物体内脯氨酸含量可以提高植物抗逆性。吡咯啉-5-羧酸还原酶(P5CR)是合成脯氨酸的重要还原酶,本研究拟从抗旱耐盐植物刚毛柽柳中克隆获得1个ThP5CR基因,研究该基因的抗逆功能,为该基因用于林木基因工程育种奠定理论基础。【方法】以"Pyrroline 5 Carboxylate Reductase"作为关键词,对实验室前期构建的刚毛柽柳转录组序列进行比对查找获得ThP5CR基因c DNA序列,并通过RT-PCR和测序验证克隆获得的ThP5CR基因序列。利用生物信息学工具进行序列分析。利用Real time RT-PCR分析不同逆境处理下ThP5CR基因在刚毛柽柳根和叶中的表达情况。为了进一步分析ThP5CR基因的抗逆功能,构建了植物过表达载体pROKⅡ-ThP5CR,并进行刚毛柽柳瞬时转化,同时以pROKⅡ瞬时侵染刚毛柽柳作为对照。分析比较Na Cl和甘露醇胁迫后2种瞬时转化刚毛柽柳的脯氨酸、MDA、H2O2含量和二氨基联苯胺(DAB)、氯化硝基四氮唑蓝(NBT)及伊文思蓝(Evans blue)染色情况,以综合评定ThP5CR基因的抗逆功能。【结果】ThP5CR基因编码273个氨基酸,编码蛋白分子量为28.29 k Da,理论等电点为9.22。含有典型的NADP结构域和P5CR二聚体结构域。2种胁迫(Na Cl和PEG6000)和3种激素(ABA、GA3和JA)处理后,刚毛柽柳ThP5CR基因的表达都发生了不同程度的改变,且每种处理后至少有1个时间点发生了明显改变。此外,Na Cl胁迫、PEG6000胁迫和ABA激素处理对ThP5CR基因的表达产生的影响更为显著。对2种瞬时表达刚毛柽柳植株中ThP5CR基因的表达分析显示成功获得瞬时过表达转基因株系(标记为OX)。进一步的生理指标和生理染色结果显示,非胁迫条件下,过表达植株脯氨酸含量高于对照植株(标记为Con);150 mmol·L-1Na Cl和200 mmol·L-1甘露醇胁迫后,2种转基因株系脯氨酸含量差异则更显著;NBT、DAB染色和H2O2含量测定结果显示,OX植株的O-·2和H2O2含量明显低于对照;而Evans blue染色结果和MDA含量测定表明,与对照相比,过表达ThP5CR植株着色更浅、MDA含量更低。【结论】ThP5CR基因能对Na Cl、PEG胁迫和ABA等激素处理做出应答,可能参与了刚毛柽柳抗旱耐盐胁迫应答。在150 mmol·L-1Na Cl和200 mmol·L-1甘露醇胁迫下瞬时过表达ThP5CR植株可通过增加脯氨酸含量增强细胞内清除活性氧能力,使O-·2和H2O2的积累减少,从而减少细胞受损或细胞死亡,增强植物的抗逆性。本研究初步证实ThP5CR基因是一个逆境胁迫应答候选基因。 相似文献
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[目的]利用分子生物学技术探讨杜鹃红山茶CaAPX基因的表达模式及在模式植物烟草中所起的抗寒、耐热作用,为今后山茶花抗逆育种奠定基础。[方法]根据山茶花同源序列设计特异性引物,利用同源克隆和3’,5’-RACE技术,从杜鹃红山茶嫩叶组织中克隆出抗坏血酸过氧化物酶(APX),命名为CaAPX,基因全长1 097 bp,开放阅读框753 bp,编码250个氨基酸。实时荧光定量PCR对杜鹃红山茶7种组织和温度胁迫下该基因的表达模式进行分析。[结果]表明:CaAPX基因在杜鹃红山茶7种组织中均得到表达,但表达水平不一,表达量由高到低依次为:未成熟果实嫩叶花苞叶芽种胚花瓣花芽,其中,未成熟果实中的表达量是其它组织的2.6811.44倍;温度胁迫处理8 h后该基因呈上调表达,CaAPX基因表达量分别是0 h的3.49和2.67倍。CaAPX基因转化烟草分析表明,过量表达CaAPX基因后,APX活性提高了2.58 4.09倍,抗坏血酸(As A)含量提高了2.673.56倍,并且转基因烟草植株的抗寒、耐热能力也获得提高。[结论]通过过量表达CaAPX基因能够提高烟草植株的抗寒、耐热性,为山茶花抗逆育种提供了科学依据。 相似文献
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刚毛柽柳NAC24基因的表达及抗逆功能分析 总被引：2，自引：0，他引：2
【目的】NAC类转录因子是植物特有的最大的转录因子家族之一,广泛参与植物的生长发育过程,并在植物响应盐、干旱等多种非生物胁迫的过程中发挥至关重要的调控作用。本研究拟从盐生木本植物刚毛柽柳中克隆获得一个NAC转录因子基因,研究该基因的耐盐、抗旱功能,以期为研究木本植物NAC转录因子的抗逆分子机制奠定理论基础。【方法】在刚毛柽柳NaHCO_3胁迫转录组数据库中筛选获得一个NAC转录因子基因,将其命名为ThNAC24(GenBank登陆号:KF031949)。利用生物信息学工具将其与其他9个物种的NAC蛋白进行多序列比对,与拟南芥105个NAC蛋白进行进化树分析。分别用300 mmol·L-1 NaCl和400 mmol·L-1甘露醇对刚毛柽柳进行胁迫,在胁迫6、12、24和48 h后分别取刚毛柽柳根及叶组织。通过实时荧光定量RT-PCR(qRT-PCR)技术分析盐、干旱胁迫下ThNAC24基因在不同胁迫时间点及不同组织的表达情况,初步鉴定其是否响应盐、干旱胁迫。为进一步研究ThNAC24基因的抗逆功能,分别构建植物过表达(pROKⅡ-ThNAC24)及抑制表达(pFGC5941-ThNAC24)载体。利用农杆菌介导的高效瞬时遗传转化体系获得ThNAC24基因瞬时过表达(OE)、抑制表达(IE)及对照(Control)刚毛柽柳植株。在盐、干旱胁迫下分析比较了ThNAC24基因瞬时过表达、抑制表达及对照刚毛柽柳植株的二氨基联苯胺(DAB)和氯化硝基四氮唑蓝(NBT)染色情况,过氧化物酶(POD)和超氧化物歧化酶(SOD)活性,及电解质渗透率、失水率及丙二醛(MDA)含量,鉴定ThNAC24基因的耐盐、抗旱功能。【结果】ThNAC24基因的开放阅读框为1 023 bp,编码340个氨基酸。多序列比对结果显示ThNAC24在N端的氨基酸序列相似度比较高,具有NAC家族的序列特征;系统进化树分析结果显示ThNAC24与ANAC103和ANAC082的亲缘关系较近。qRT-PCR结果显示:盐胁迫下,ThNAC24基因上调表达,在根组织中胁迫12 h表达量最高,而叶组织中胁迫24 h的表达量最高;干旱胁迫下,ThNAC24基因上调表达,在根组织中胁迫6 h表达量最高,在叶组织中胁迫12 h的表达量最高。ThNAC24基因在刚毛柽柳根和叶组织中均有表达且响应盐和干旱胁迫。过表达ThNAC24基因显著降低了刚毛柽柳H_2O_2和超氧阴离子含量,增强了POD和SOD酶的活性,从而减少活性氧(ROS)的积累。过表达ThNAC24基因能够降低刚毛柽柳在逆境胁迫下的电解质渗透率、失水率及MDA的积累,从而保护细胞膜结构的完整性。【结论】刚毛柽柳ThNAC24基因能够响应盐、干旱胁迫,过表达ThNAC24基因植株通过增强POD和SOD活性,进而提高ROS清除能力,减少细胞受损或死亡,从而提高刚毛柽柳的耐盐及抗旱能力。 相似文献
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植物非生物逆境胁迫DREB/CBF转录因子的研究进展 总被引：4，自引：0，他引：4
综述近十几年来,特别是近5年来国内外DREB/CBF转录因子的研究进展,主要包括DREB/CBF转录因子的结构特点,DREB/CBF基因的克隆、表达调控及其在植物抗逆基因工程中的作用,以及DREB/CBF转录因子研究中的问题与展望,旨在为植物抗逆育种提供理论依据.DREB/CBF类转录因子即干旱应答元件结合蛋白质/C-重复序列结合子,是AP2/EREBP转录因子家族的一个亚家族,拥有保守的AP2结构域,能够特异性地与抗逆基因启动子区域的DRE/CRT顺式作用元件相结合,在干旱、低温和高盐等条件下调节一系列下游逆境应答基因的表达,是植物逆境适应中的关键性调节因子.目前,已从拟南芥、欧洲油菜、水稻、玉米、小麦、陆地棉、大豆和番茄等几十种植物中分离并鉴定出调控干旱、高盐及低温耐性的DREB/CBF基因,并利用这些基因得到抗逆性增强的拟南芥、欧洲油菜、番茄、小麦以及杨树等转基因植株.转基因结果表明,DREB/CBF转录因子家族在植物抗逆品种改良中具有重要的应用价值. 相似文献
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低温胁迫下外源有机酸对长白落叶松幼苗生理生化特性的影响 总被引：1，自引：0，他引：1
根据东北林区森林凋落物淋洗液中草酸、柠檬酸和苹果酸的浓度范围,用不同浓度的上述3种外源有机酸溶液叶面喷施长白落叶松幼苗,再置于4℃下进行低温胁迫,研究有机酸对低温逆境条件下长白落叶松幼苗多种生理生化指标的影响,探讨低温胁迫下外源有机酸对苗木抗寒性的调控机制。结果表明:适当浓度的3种有机酸均降低低温胁迫后长白落叶松的质膜透性和MDA含量,不同程度提高SOD,POD,APX和CAT等多种抗氧化酶活性及脯氨酸和可溶性蛋白含量,减缓叶绿素的下降趋势。外源有机酸能通过促进长白落叶松体内保护酶活性提高,降低膜脂过氧化程度,增强渗透调节能力和细胞清除活性氧的能力,最终明显提高其低温抵御能力。3种有机酸对上述生理生化特性的影响强弱表现为:柠檬酸>苹果酸>草酸,适宜的最佳使用浓度为5.0mmol.L-1。 相似文献
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以Hoagland完全营养液为基本培养液（ck），添加不同含量的NaCl、NaHCO3和SNP，共模拟设计出12种盐、碱度不同的胁迫处理，结果表明：在盐、碱单一胁迫或盐碱混合胁迫下，黄连MDA和Pro含量升高，Pr含量降低；SOD活性在盐胁迫下升高，在碱胁迫和盐碱混合胁迫下下降，POD和CAT活性在3种处理下均升高；伤害程度为盐胁迫〈碱胁迫〈混合盐碱胁迫，说明黄连耐盐性大于耐碱性，并且盐胁迫和碱胁迫有协同效应；SNP能明显缓解各生理指标的变化幅度，说明SNP能提高黄连的抗盐碱性；3个SNP浓度中，以0．1mmol／L SNP效果最佳。 相似文献
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《林业研究》2016,(3)
Sophora moorcroftiana is an endemic, droughtresistant shrub that grows in Tibet and has some degree of resistance to salt, cold, heat, and drought. In the present study, four dehydration responsive element-binding(DREB) genes(Sm DREB1, Sm DREB2, Sm DREB and Sm DREB1) were isolated from S. moorcroftiana for the first time and their expression and proline content under abiotic stress were analyzed. Proline accumulated in seedlings under drought, salt, cold, and heat stress treatments. The four genes were variously expressed in response to the four abiotic stresses. Sm DREB1 was induced by drought, cold, and heat stresses; Sm DREB2 and Sm DREB4 were both induced by salt, cold, and heat stresses, whereas Sm DREB3 was induced by drought and heat stresses. Thus, these four genes may participate in conferring tolerance to these four abiotic stresses and are candidate genes for genetic engineering in the future. 相似文献
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This paper presents the experimental evidence on the effects of desiccation, low and high temperatures, rough handling, root loss and storage between lifting and planting on plant quality and performance. The review concentrates on the impact of these stresses on outplanting performance; their effect on seedling properties, such as root growth potential and root electrolyte leakage, is also described. Stresses most often happen in combination but there is relatively little information on their interactions. Examples of desiccation plus rough handling, cold storage plus desiccation, frost damage plus freeze storage and the triple stress of desiccation, heating and rough handling are presented. The limited evidence on the cumulative effect of stresses suggests tentatively that damage from rough handling does not accumulate in the same way as damage from desiccation and prolonged storage. Factors affecting stress resistance are briefly reviewed.There are three impediments to producing a critical review of the literature: experimental treatments, particularly of desiccation and rough handling, can rarely be directly compared; the impact of stress treatments can be modified by a large number of factors, and the levels of stress have seldom been quantified in normal forestry practice. The first two problems also make it difficult to formulate general statements concerning critical thresholds for the stresses. However, instruments are now available for measuring and monitoring stresses between lifting and planting and it is, in theory, possible to model the effects of these stresses to take account of the many factors that modify their impact on seedling survival and growth. This offers the possibility of significant improvements in our ability to predict the effect of stresses between lifting and planting on seedling performance. 相似文献
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盐旱交叉胁迫对皂角幼苗保护酶活性的影响 总被引：4，自引：0，他引：4
以一年生皂角Gleditsia sinensis Lam.实生苗为材料,研究干旱和盐分交叉胁迫对其膜质过氧化和保护酶活性的影响.结果表明:盐旱交叉胁迫下,丙二醛(MDA)含量、膜透性呈上升趋势,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性先上升后下降;在相同的处理下,随着处理时间的延长,膜透性和MDA含量呈上升趋势,SOD、POD活性均下降,CAT活性先上升后下降.分析认为皂角幼苗在盐旱交叉胁迫下表现出交叉适应性,适度的干旱胁迫可增加皂角的抗盐能力. 相似文献
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Plantation forestry is one of the most important approaches to restoring forest cover in China. Of the remaining sites suitable for afforestation in China, 52?% are considered harsh and only 13?% considered good, which indicates that successfully establishing a plantation in the future will become more and more difficult. Seedling quality in terms of morphology, physiology, and viability is a critical aspect for successful plantation establishment. Due to a large area in need of afforestation, and because of its diverse harsh sites, many studies have focused on nursery techniques of promoting seedling stress resistance, including inoculating ectomycorrhizal fungi, applying plant growth regulators, use of fall fertilization, induced water stresses, or a combined use of these methods. Most of relevant results of this research have been published in Chinese, and are unknown to researchers from other countries. Moreover, no comprehensive review of stress resistance research in forest tree seedlings in China has been completed. Therefore, this review intends to provide a concise synthesis of literature related to plant manipulation techniques that offer seedling stress resistance in Chinese nurseries, discuss potential shortcomings of these studies, and define priorities for future seedling stress resistance research. With this paper we hope to enhance communication about nursery and plantation seedling culture among researchers from China and other countries. 相似文献
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世界林木树种抗逆性育种研究进展 总被引：1，自引：0，他引：1
随着世界人口迅猛增长和工业化及大都市化进程的加快, 原有的森林树种将会遇到与自然选择下有重大不同的环境胁迫压力。为保障人类生存环境和生活质量不再劣化, 人类必须学会协助林木去更好更快地适应所遇到的各种随人类社会现代化而加剧和新出现的环境胁迫因素。低质量立地的造林利用技术和抗逆性育种就是摆在当代林学家面前的两大艰巨研究命题。为吸收国际先进经验来推动我国林木抗逆性育种事业, 作者对近些年来国际林学界在这一领域取得的研究进展作了综述。 相似文献
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以在云南孟连县(源生地)和昆明市(引种地)培育的2年生巨龙竹(Dendrocalamus sinicus)实生苗为对象,研究了干旱胁迫对其生理特性的影响,并采用隶属函数法对两地培育的竹苗抗旱性进行综合评价。结果表明：随着干旱胁迫的增强,孟连苗和昆明苗的叶绿素含量逐渐下降,叶片相对含水量均呈先升高后下降的变化趋势;2种竹苗的细胞膜透性、可溶性蛋白和MDA含量均随着干旱胁迫的增强而升高,说明干旱胁迫对膜系统造成了损害;在干旱胁迫下,2种竹苗的SOD、CAT、APX酶活性均有显著变化,且在不同的胁迫水平下有显著差异(P>0.05)。采用隶属函数法对2种竹苗的抗旱能力进行综合评定显示,昆明苗的抗旱性优于孟连苗。 相似文献
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Forest trees are exposed to a myriad of single and combined stresses with varying strength and duration throughout their lifetime, and many of the simultaneous and successive stress factors strongly interact. While much progress has been achieved in understanding the effects of single stresses on tree performance, multiple interacting stress effects cannot be adequately assessed from combination of single factor analyses. In particular, global change brings about novel combinations of severity and timing of different stresses, the effects of which on tree performance are currently hard to predict. Furthermore, the combinations of stresses commonly sustained by trees change during tree ontogeny. In addition, tree photosynthesis and growth rates decline with increasing tree age and size, while support biomass in roots, stem and branches accumulates and the concentrations of non-structural carbohydrates increase, collectively resulting in an enhancement of non-structural carbon pools. In this review, tree physiological responses to key environmental stress factors and their combinations are analyzed from seedlings to mature trees. The key conclusions of this analysis are that combined stresses can influence survival of large trees even more than chronic exposure to a single predictable stress such as drought. In addition, tree tolerance to many environmental stresses increases throughout the ontogeny as the result of accumulation of non-structural carbon pools, implying major change in sensing, response and acclimation to single and multiple stresses in trees of different size and age. 相似文献