木本植物低温胁迫生理及分子机制研究进展

低温胁迫限制了许多野生植物和作物的地理分布,降低了生产率。植物在低温胁迫下生存能力差别很大,来源于热带和亚热带的冷敏感植物在温度高于冰点的低温条件下会发生不可逆的伤害,而温带地区的植物能够承受极端的冰冻条件。近年来有关冷敏感植物和温带植物低温胁迫下生理生化响应特征,转录组学、蛋白质组学和代谢组学分析取得了较快进展,从不同层次阐明了木本植物调节低温反应和抗冷（冻）性的生理和分子机制,为利用抗冷（冻）相关基因进行林木抗（冷）冻分子育种提供了重要参考。冷敏感树木在1~10℃的低温胁迫下,会出现水分状况、矿质营养、光合作用、呼吸作用和新陈代谢等生理过程的紊乱,造成冷害甚至死亡。钙信号途径是低温应答过程中重要的信号转导途径。ABA通过ABA依赖的转录因子的转录激活参与植物胁迫响应基因的调节。低温响应转录调控分为CBF途径和非CBF途径。CBF调控下游基因的表达过程：植物细胞膜相关受体首先感知环境信号并传送到细胞核,通过Ca2＋和MAPKs等感知和传导信号,诱导转录因子CBF的表达,从而激活冷响应基因的启动子,触发冷响应机制（基因激活）,转录的mRNA被翻译成不同的蛋白质。这些基因产物参与改变膜质成分组成、抗氧化酶活性、渗透物质含量等生理过程,从而提高抗冷性。另外,CBF基因表达也受到上游一些转录因子的调节,包括钙离子信号途径和ICE1-CBF-寒冷响应途径。树木抗冷锻炼和抗冻锻炼的机制与代谢途径有许多相似之处,但后者可能更复杂,因为它需要面对极端的低温和不正常的温度波动。抗冻锻炼期间低温诱导的抗冻蛋白具有较强的抑制冰晶重结晶的活性;脱水蛋白和胚胎后期丰富蛋白（LEA）通过渗透调节保护细胞;热休克蛋白（HSPs）调节蛋白质的折叠和运输,恢复钝化酶的活性;抗氧化酶系统清除氧自由基和过氧化氢;早期光诱导蛋白参与高光胁迫适应过程,这些蛋白在树木抗冻机制中具有重要作用。在树木抗冷（冻）领域,未来应加强对控制抗冷（冻）生理变化的转录因子及关键功能基因的全面解析,深入探讨光、温度等环境信号诱导抗冻性形成机制,使用蛋白质组学方法与其他技术相结合阐明低温胁迫下重要蛋白质表达机制和功能,完整地揭示木本植物在低温逆境下的生存机制。

蛋白质泛素化介导的植物低温胁迫反应

低温胁迫限制植物的生长发育及其地理分布。不同物种在低温胁迫反应过程中发生了重大的转录组重新编程,许多蛋白质被认为是这种适应性反应的重要因子。泛素化是一种翻译后修饰,能够调控蛋白的丰度、活性、亚细胞区隔和转运,并参与低温应答过程。E3是泛素-蛋白酶体系统的主要组成部分,识别目标蛋白,并将泛素从E2上转移到目标蛋白上。由于E3具有底物识别的特异性,从而调控植物多种低温胁迫反应相关的信号通路。以此为基础,总结了参与泛素-蛋白酶体系统的组成成分,并详细阐述了E3在低温胁迫反应中的作用。

不同抽薹特性白菜品种低温诱导的抗氧化酶活性

比较白菜不同抽薹特性品种在低温冷诱导下活性氧清除系统的变化,为白菜抗逆生理育种以及栽培提供理论依据,以11个不同抽薹特性(耐抽薹、中等抽薹和易抽薹)的结球白菜品种为材料,测定低温处理后叶片SOD(超氧化物歧化酶)、POD(过氧化物酶)和CAT(过氧化氢酶)活性以及MDA(丙二醛)含量。结果表明,低温诱导下耐抽薹品种的SOD、POD、CAT活性值分别为22.14U/g FW、131.32U/g FW和162.06U/(g FW·min),均高于中等及易抽薹类型,膜脂过氧化产物MDA含量为13.84nmol/g FW,低于中等及易抽薹类型品种。结论:耐抽薹品种在低温胁迫下具有较强的活性氧清除能力,表现出较强的低温逆境适应性。

植物耐受低温胁迫研究进展

低温是影响植物生长、发育和地理分布的重要因素。在简要介绍低温胁迫对细胞膜和质膜物质影响基础上,综述了CBF/DREB转录因子与低温调控相关的基因及影响低温胁迫的相关因素,阐述了与RNA结合的耐受低温蛋白和耐受低温有关的酶类等对植物抗冻性有关的植物抗冻蛋白;最后介绍了DNA甲基化、MicroRNA、光周期等与抗冷性的关系。

雪松、海桐等几种常绿园林树种的电解质外渗率与抗冻性

四月中旬,选取雪松等五种常绿园林树种的离体叶片,经两种不同的温度处理后测其电解质外渗率(%)值。实验结果表明,不同的植物材料,其电解质外渗率(%)值不同,经低温处理后,其电解质外渗率(%)变化的幅度一般针叶树较阔叶树小。低温胁迫使细胞的透性变大,电解质外渗率(%)增大。在春末,电解质外渗率(%)的增减,能从总体上反映出所测试材料的抗冻性,即针叶树较阔叶树抗冻。

水分胁迫对莴苣直根低温忍耐性的影响(英文)

比利时莴苣的肉质直根是在第一个生长季采收的 ,经过一段时间的冷藏后 ,根被沙培或水培在黑暗的条件下使其产生一个大的可食用的叶球。根的冷藏温度直接影响到莴苣菜的品质 ,本文研究了比利时莴苣生长过程中不同水分条件对其根的生长及对贮藏低温耐受性的关系。结果表明 :生长期间的水分胁迫可降低莴苣根和叶的鲜重 ,提高根的干重。低温下根内钾离子渗漏量随温度的降低 (0℃ ,- 1℃ ,- 3℃ )而增加 ,根组织钾离子渗漏量甚至达到 80 %时 ,根依然是存活的 ,说明根组织中钾离子渗漏量与莴苣根细胞的死亡无直接关系。生长期间的水分胁迫可明显增强比利时莴苣根对低温胁迫的耐受性 ,使其对低温的忍耐界限降至 -

9种草坪草抗寒性评价

选取了南方地区常见的暖季型草坪草和具有较优良潜质旳野生草共9种,利用自然低温霜冻的田间试验方法,通过测定生理反应指标与受寒害观察相结合。结果表明,在低温条件下,相对电导率和可溶性糖含量升高,光合速率下降,寒害率增加。并对草种抗寒性进行综合比较,作出初步评价:野生假俭草11号抗寒性强,海滨雀稗、野生假俭草6号抗寒性较强,台湾草、兰引3号、钝叶草抗寒性中等,野生狗牙根5号和天堂419号抗寒性较弱,地毯草抗寒性弱。

低温胁迫对马铃薯幼苗抗寒相关生理指标的影响

对5份马铃薯抗寒野生种Solanum commersonii(CM)材料及1份不抗寒栽培种Solanum phureja(DM)材料进行了抗寒性表型鉴定及相关生理指标的测定.结果表明:在低温胁迫下,CM中超氧化物歧化酶(SOD)活性显著增加,在-4℃处理6 h时达到峰值,而DM的SOD活性显著降低;脯氨酸含量在低温胁迫下整体呈现增加趋势,但抗寒材料中的含量显著高于不抗寒材料;过氧化物酶活性、可溶性蛋白含量和可溶性糖含量在低温胁迫后在多数材料中都有一定程度的增加,但不同材料响应模式不同,整体上抗寒种质的生理指标值普遍高于栽培种DM.研究结果表明CM可以通过提高SOD活性、脯氨酸含量和可溶性糖含量等来抵御寒冷.