文档介绍：植物耐盐生理及耐盐机理研究进展
农业生物技术
杨俊:130901Z1210015
指导导师:马启林
盐害的影响和现状
全世界约有1/ 3 的盐渍化土壤, 严重制约着农业生产, 是影响生态环境的重要因素之一. 我国约有250 多万公顷的各种盐渍土壤, 而且还有逐年上升的趋势, 因此植物耐盐机理和耐盐作物品种的培育已成为当前的研究热点之一.
植物的耐盐性是由多基因决定的数量性状, 是多种耐盐性状的综合体现. 人们一直尝试通过多种方法培育耐盐作物, 近几年来, 随着植物抗渗透胁迫基因工程的迅速发展, 新的耐盐相关基因不断被发现, 但由于对植物耐盐机理的了解还不够深入, 因此到目前为止尚未培育出一种能在盐碱地上高产的作物品种. 遗传学家和生理学家一致认为应首先弄清楚植物的耐盐机理,有目的地进行耐盐作物育种. 本文拟就盐胁迫下植物的生理、相关的耐盐机理、胁迫信号传导等方面的研究进展进行评述.
植物耐盐的生理
Ⅰ.盐胁迫对膜结构的影响
Ⅱ.盐胁迫诱导的氧化胁迫对植物的影响
活性氧的产生
活性氧对植物的影响
植物生长在含盐较高的土壤中, 首先面临的问题就是原有的水分平衡被打破。盐胁迫对植物的伤害称为盐害, 包括原初盐害和次生盐害。原初盐害是指盐离子的直接作用, 对细胞膜的伤害极大。次生盐害是指盐离子的间接作用, 导致渗透胁迫,使植物根系吸水困难, 从而造成水分和营养的亏缺。
盐胁迫对膜结构的影响
盐胁迫直接影响细胞的膜脂和膜蛋白, 使脂膜透性增大和膜脂过氧化, 从而影响膜的正常生理功能。
正常情况下, 细胞壁和质膜互相接触, 细胞在失水时质膜收缩, 由于质膜与细胞壁的弹性不同, 质壁相互“撕扯”变形, 产生机械胁迫, 引起细胞内游离钙离子浓度增加, 诱导植物活性氧迸发。
盐胁迫使细胞失水, 引起细胞膨压和渗透势的变化。细胞的膨压是一种机械作用, 水分胁迫信号在某些情况下能转化为机械胁迫而被植物识别, 在另一些情况下则可转化为渗透作用, 并借助“渗透感受器”而被识别。
盐胁迫诱导的氧化胁迫对植物的影响
盐胁迫下, 植物体内积累较多的活性氧, 这些活性氧若不能及时清除就会造成氧化胁迫。活性氧代谢失调是逆境下需氧生物受害的普遍表现, 也是逆境损伤的重要原因之一。
活性氧的产生
活性氧形成与氧原子获得单一电子有关, 由酶促或氧化还原反应引起。植物活性氧来源于线粒体、叶绿体和某些酶促反应。
线粒体呼吸链传递电子时, 电子泄漏可生成O2•―,叶绿体的PS iv 在能量过剩时也可产生O2•―,激发态的叶绿体可生成¹O2, 胁迫下过剩的氧在叶绿体局部剧增, 引起氧的光还原, 这是叶绿体产生活性氧的主要方式之一。
活性氧对植物的影响
活性氧具有很强的氧化能力, 对不饱和脂、蛋白质、核酸等生物分子具有破坏作用, 可引起酶失活、色素脱色、蛋白降解和脂质过氧化等反应。
总之, 盐胁迫对植物的损伤是一个综合的过程, 而并非单因素简单作用的结果。研究盐胁迫下植物的生理生化变化对于判别盐害的程度, 植物对盐害的耐受情况, 发现耐盐相关基因, 进而揭示耐盐机理等方面有着重要意义。
植物耐盐的机理
渗透调节
调节矿质元素的吸收和分布
合成积累有机物质
水孔蛋白的调节作用
清除活性氧的膜保护体系
酶促保护系统
非酶促保护系统
渗透调节
渗透胁迫诱导植物产生胁变主要表现为细胞脱水。植物细胞避免脱水主要是靠增加细胞中的溶质含量进行渗透调节。
调节矿质元素的吸收和分布
高等植物的耐盐机制是靠维持细胞质内微环境的决定来调节无机离子的种类和数量的。正常情况下, 大多数植物细胞积累K+ 而排除Na+,植物细胞膜上至少存在2 种不同的钾吸收系统——低亲和K+ 吸收系统和高亲和K+ 吸收系统。低亲和K+ 吸收系统是一个K+ 通道, 只能顺浓度梯度由高向低运输K+,高亲和K+ 吸收系统则含有一个K+ ——H+ 同向运输装置, 由于和质子电化学梯度紧密偶联并由此获得能量, 因此可以逆着浓度梯度由低向高运输K+ 。在受到盐胁迫时, K+ 的吸收由低亲和K+ 吸收系统转为由高亲和K+ 吸收系统, 从而可以减少对Na+ 的吸收并增强植物对K+ 的吸收。