转录因子是杨树干旱胁迫应答分子调控网络中的重要组成部分之一,通过特异性结合干旱响应相关基因启动子区的顺式作用元件,调控下游靶基因的转录表达,从而参与杨树干旱胁迫响应过程。杨树WRKY、NAC、bZIP、MYB和AP2/ERF是干旱胁迫响应分子机制研究中最主要的五大转录因子家族,每个家族拥有超过80个成员。本文简要介绍了杨树干旱胁迫转录组学研究进展,系统总结和概括了杨树这五类转录因子的结构特征与亚家族分类、调控下游靶基因表达的方式及其在参与调控干旱信号转导网络中的作用等方面的研究进展,并对存在的问题与未来研究进行展望,旨在深入了解杨树耐旱分子机理,为培育抗旱型杨树新品种提供参考。

树木在干旱胁迫下的死亡是一个重要的生理生态过程，不仅可以改变森林的结构和功能，还可能影响森林管理决策。在干旱胁迫条件下，树木体内水分代谢与碳代谢会出现失效现象，从而导致树木的死亡。但是在干旱胁迫环境下，树木死亡的生理机制以及干旱—复水过程中树木各个器官的生理生态响应还未探明，这一科学问题也是当前世界的前沿问题。树木的干旱致死机制至少有3种假说：水力失效、碳饥饿和生物攻击假说。水力失效假说认为在干旱胁迫环境下，树木木质部栓塞达到阈值后无法恢复水分传导从而使得树木脱水干燥死亡；碳饥饿假说认为树木在干旱胁迫环境下，气孔紧缩甚至关闭，树木不能进行光合作用产生有机物，但树木为了维持自身正常的生长发育及新陈代谢，使得树木自身可利用碳耗竭；生物攻击假说认为干旱胁迫影响生物因子的分布及生长速率等，使得树木易受到昆虫和病原体的攻击，从而导致树木的死亡。3种假说都已经被证实可以解释一部分树木死亡的现象，但是又不足以解释所有树木在干旱胁迫环境下死亡的现象，特别是非结构性碳水化合物的损耗在死亡过程中的作用仍不清楚。本文介绍干旱胁迫下的水分关系，对水力失效假说中木质部栓塞具体的生理过程进行整体阐述。然后，讨论长期干旱胁迫对树木生长发育、蒸腾作用的影响，以及由此产生的非结构性碳水化合物动态变化，探讨干旱致死过程中树木各个器官生理机制，并总结干旱—复水过程中树木的生理生态变化的研究进展。研究表明，水力失效假说仍然是干旱胁迫下树木死亡的主要假说，而树木体内非结构性有机碳的变化对树木死亡的贡献率未确定。干旱后复水能够使植物的生理功能得到恢复，可在一定程度上弥补干旱对植物造成的伤害,对树木的形态特征、生理特征都造成影响。本文还对未来树木死亡的研究方向提出建议，旨在为今后树木的合理种植经营提供建议。

ERF(Ethylene responsive factors)转录因子广泛存在于各类植物中,通过识别和结合不同的顺式元件参与植物逆境胁迫的应答。主要介绍ERF转录因子结构特征及其功能特性,在植物应答生物和非生物的胁迫中可能的调控机制,并讨论了今后的研究重点。

【目的】探讨枳氮素含量在干旱条件下的变化,以及氮代谢途径枳亚硝酸还原酶基因(NiR)和NLP转录因子的响应表达,分析确定枳NLP转录因子与NiR启动子区域硝酸盐响应顺式作用元件(nitrate-responsive cis-element,NRE)位点绑定互作。【方法】以一年生的砧木枳为试验材料,进行干旱处理直至植株叶片开始萎蔫,并设置对照。利用凯氏定氮仪检测干旱条件下枳叶片和侧根的全氮含量,并同步利用实时荧光定量PCR(RT-qPCR)和2-ΔΔCT法分析PtNiR、PtNLP2、PtNLP4、PtNLP7及PtNLP8在枳叶片和侧根的表达情况。通过基因克隆并检索与比对分析,获取PtNiR启动子区域的硝酸盐响应顺式作用元件序列,之后利用同源克隆方法构建用于酵母单杂交的pHIS2-4×NRE和p GADT7-Rec-NLP载体,将构建的pHIS2-4×NRE和p GADT7-Rec-NLP载体质粒共同转化到酵母菌株Y187中,在氨基酸缺失培养基(SD/-Trp/-Leu,以及SD/-His/-Trp/-Leu/+120 mmol·L~(-1) 3-氨基三唑)上30℃恒温培养3—5 d,观察酵母的生长情况,以确定枳NLP转录因子(PtNLP2、PtNLP4、PtNLP7及PtNLP8)与NRE的互作关系。【结果】受干旱的影响,枳叶片全氮含量表现出先升高再下降的趋势,而侧根中全氮含量则显著下降;在对照中,枳叶片和侧根全氮含量均显著上升。RT-qPCR分析表明,PtNiR的表达水平在叶片中先上调然后再显著下调,而在侧根中则随着干旱程度的增加显著下调;PtNLP2、PtNLP4及PtNLP7在枳叶片和侧根中的表达也均呈现不同程度的先上调然后再受到抑制的规律,而PtNLP8在枳叶片和侧根中的表达则在一定程度上受到干旱抑制。通过克隆测序分析,在枳NiR启动子区域-196至-154的位置发现了疑似NRE。酵母单杂交分析表明,转化pHIS2-4×NRE-HIS3载体和p GADT7-Rec-NLP载体的Y187酵母在对照培养基(-Trp/-Leu)和含有120 mmol·L~(-1) 3-氨基三唑的三缺培养基(-His/-Trp/-Leu)上均能正常生长。【结论】枳侧根中的全氮含量受干旱的影响而显著下降,以对照为参比,枳侧根和叶片中的全氮含量均随着干旱时间的延长而相对减少。氮代谢途径的枳NiR和NLP转录因子在叶片和侧根中的表达对干旱有不同程度的响应。PtNLP2、PtNLP4、PtNLP7及PtNLP8转录因子均能与PtNiR启动子中的硝酸盐响应顺式作用元件(NRE)位点绑定互作,从而激活下游基因的表达。

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...

低温胁迫严重影响植物的生长发育及作物的产量。为了生存,植物形成了复杂而高效的调控网络以抵御和适应低温胁迫,其中转录调控起关键作用。转录因子通过结合启动子区域的顺式作用元件,调控一系列基因的表达,在植物非生物逆境应答网络中起着关键作用。文章全面综述了参与调控植物低温胁迫应答的转录因子,包括AP2/ERF(APETALA2/ethylene responsive factor)、MYB(myeloblastosis)、bHLH(basic helix-loop-helix)、NAC(NAM、ATAF1、ATAF2和CUC2)、ZFP(zinc finger protein)、WRKY、VOZ(va...

【目的】探究干旱胁迫对晋西黄土区刺槐人工林蒸腾耗水的影响，揭示干旱胁迫下环境和生理对刺槐蒸腾耗水的调控机制，为晋西黄土区刺槐人工林的经营和水分管理提供理论依据。【方法】以晋西黄土区刺槐人工林为研究对象，通过降雨拦截试验（整个生长季减雨50%），连续监测刺槐的树干液流变化，并同步监测环境因子和水分生理变化，分析环境和水分生理对树干液流的影响。【结果】（1）干旱处理显著降低了刺槐的液流速率（J_s），干旱处理下平均J_s(0.92 g/（cm_2·h））显著低于对照处理下的平均J_s (1.87 g/（cm_2·h）），但其变化规律相似。（2）干旱处理影响了刺槐的枝、叶相对含水量，且随着干旱处理时间的延长，枝、叶相对含水量降低。不同处理条件下，刺槐枝、叶水势和水容均呈“V”字型变化，干旱处理下的枝、叶片水势（-1.22 MPa、-0.72 MPa）低于对照处理（-1.15 MPa、-0.60 MPa）。干旱处理下枝、叶水容降低，分别为0.52 g/（cm_3·MPa）和1.05×10_-~2 g/（cm_2·MPa）。（3）刺槐树干液流的变化受气象因子、土壤水分条件和水分生理因子的共同影响，不同处理条件下蒸散的主控因子均为太阳总辐射，干旱处理下枝、叶水容对刺槐树干液流速率的影响减弱，表明相较于干旱处理，对照条件下刺槐更依赖于组织水容储水来满足蒸腾耗水。【结论】研究揭示了干旱胁迫显著降低了刺槐液流速率，但未改变其液流活动规律。刺槐人工林树干液流变化受多种因子的共同影响，主导因子依次为气象因子、土壤水分和水分生理因子。研究结果有助于深入理解干旱条件下人工林的蒸腾耗水过程的变化特征，对评估气候变化条件下黄土区人工林生态系统的稳定性和生态水文过程具有重要意义。

在葡萄生长发育过程中,常常面临干旱、盐、热及冷胁迫等非生物胁迫影响。其中,干旱胁迫是抑制葡萄营养生长与生殖生长最重要的非生物胁迫之一。尽管葡萄属于较为耐旱的果树作物,但我国主要葡萄栽培区域约一半地区属于干旱及半干旱气候,在这些地区干旱胁迫往往威胁到葡萄的正常生长,是制约葡萄产业发展的主要因素之一。为了保障我国葡萄的健康发展,目前,针对干旱胁迫对葡萄影响的研究、合理灌溉制度的制定、抗旱品种的选育已成为近年来的研究热点。介于干旱胁迫对葡萄较为广泛的影响,为了应对干旱胁迫,葡萄进化出了一系列调控机制来平衡干旱胁迫带来的影响,本文首先从葡萄耗水规律分析了葡萄不同生育期对水分的需求程度,其次,分析干旱胁迫对光合作用、渗透调节、活性氧调节的影响,从生理角度探讨了干旱胁迫对葡萄主要理化指标的影响,且通过对干旱胁迫下对葡萄果实的品质与产量进行分析,综述了干旱胁迫对葡萄果实品质的影响。并对如何合理利用干旱胁迫提升葡萄品质等问题,以及进一步研究葡萄响应干旱胁迫的分子机制进行了展望。

非生物胁迫是造成全球粮食减产的主要因素之一。研究植物逆境相关蛋白的功能及应答机制，对于提高作物抗逆性具有重要意义。三角状五肽重复（PPR）蛋白属于高等植物中最大的核编码蛋白家族，因其包含高度特异性的PPR基序而得名。依据基序类型及其排列，PPR蛋白可分为P和PLS两类，PLS类蛋白又可以根据其羧基末端的结构域进一步分为PLS、E、E+、DYW等亚类。PPR蛋白广泛分布于陆生植物中，主要定位于叶绿体和线粒体，亦有少数定位于细胞核中。作为序列特异性RNA结合蛋白，PPR蛋白参与植物RNA加工的多个方面，包括RNA编辑、RNA剪接、RNA稳定和RNA翻译。PPR蛋白在植物的整个生命进程中发挥多种重要作用，但对其在植物抗逆性中的作用机制还不清楚。本文在总结已有报道的非生物胁迫相关PPR蛋白定位和功能的基础上，重点综述了PPR蛋白参与调控植物非生物胁迫的作用机制（包括转录后调控和逆行信号），并对其进行讨论。转录后调控与PPR蛋白参与RNA转录后的修饰作用有关，其一般被认为通过结合RNA并调节细胞器RNA代谢来调控逆境相关基因的表达，从而影响植物抗逆性。逆行信号方面，PPR蛋白的损伤导致线粒体或叶绿体功能受损，然后产生各类逆行信号（如ROS），进而调控相关基因表达，抵御逆境。然而，由于质体中的逆行信号会受到许多环境因素的影响，这些因素部分还未明确，导致PPR蛋白在逆行信号中的作用机制仍有很多问题有待阐明。此外，PPR蛋白存在一因多效性，部分蛋白在作用于抗逆性的同时，还会对植物的生长和生殖产生重要影响。最后，本文阐述了利用PPR蛋白作为RNA编辑工具的研究现状，探讨了目前PPR蛋白响应植物非生物胁迫方面尚待解决的问题及研究前景，提出了未来研究仍需关注的重点和难点，为深入研究PPR蛋白的功能和作物非生物胁迫抗性育种提供参考。

多胺是一类广泛存在于生物体内的低分子量脂肪族聚合物。植物体内多胺的平衡与植物体包括胁迫响应等诸多生理功能密切相关。综述了植物多胺的合成与分解代谢进程研究进展,并对其在植物抵御包括盐、干旱与低温等非生物胁迫以及抗病与抗虫等生物胁迫方面功能的研究进行概述。指出多胺代谢途径的调节是提高植物抗逆性的有效途径,利用基因工程技术影响多胺平衡在植物抗性育种中具有广阔的应用前景。

近年来,土壤重金属污染已成为严重的环境问题,对作物生产、粮食安全和人类健康构成巨大威胁。镉(Cd)由于在环境中具有潜在的毒性和高流动性,使其成为重金属中毒性最大、分布最广泛的污染物之一。玉米作为我国和世界上主要的农作物,具有生物量大,叶片、茎秆Cd富集能力高,其向籽粒转运能力较低的特点,是比较理想的Cd污染土壤修复植物。玉米生长会受到Cd胁迫浓度、胁迫时期及环境条件的影响,且品种间存在差异,不同品种对Cd毒害的耐受性不同。本文在介绍玉米对Cd吸收、转运方式及其在不同器官分布的基础上,着重阐述了Cd对玉米生长发育和对水分代谢、矿质养分代谢、光合作用和呼吸作用等主要代谢过程的影响;并从耐逆性和避逆性两方面探讨了玉米对Cd的耐受机制。结合已有研究发现,现阶段主要以不同玉米品种对Cd胁迫的生理生化响应及其耐Cd差异比较研究为主,对其存在差异的生理、尤其分子机制还缺乏深入研究;同时,对玉米Cd耐受性评价标准不一致,是以生长受到影响的程度还是以器官中镉含量作为品种对镉耐受性的判断标准还有待于商榷。未来这些问题的解决将为利用生物技术手段培育适合不同Cd污染区域的玉米品种,实现玉米产业的可持续发展奠定基础。

为了解植物对低温胁迫响应机制的研究现状，以“低温胁迫”、“CBF”、“抗寒性”为关键词，在Web of Science核心合集、SpringerLink与中国知网等数据库就2000—2022年已发表的文献进行检索，对研究植物低温胁迫响应机制的相关文献进行总结和分析，结果表明：1)研究植物对低温胁迫的响应机制有助于为提升植物低温抗性提供依据，对应对全球复杂气候变化有重要意义；2)植物发生低温胁迫时，生物膜系统会遭到损伤，细胞渗透调节物质含量会发生变化以维持正常渗透压，而抗氧化酶的活性一般会呈现先上升后下降的趋势；3)植物有一套复杂信号通路响应机制来抵御低温胁迫，CBF途径可以通过对一些关键蛋白的翻译后修饰来调控植物对低温胁迫的抵抗，在植物抵御低温胁迫时发挥重要作用；4)关于CBF不依赖途径、低温信号感受器和低温信号分子的研究仍有待深入。

鲍是重要海水养殖经济贝类之一。近年来，受夏季高温胁迫，养殖鲍时常发生大规模死亡，给养殖业者带来了巨大的经济损失。本文回顾了近年来发生的养殖鲍大规模死亡事件，并从鲍的生长、繁育、存活，代谢和酶的活力等生理生化指标，细胞免疫，抗氧化系统、热休克蛋白、调控细胞凋亡、NF-κB信号通路、PI3K-AKT信号通路等相关基因的表达，DNA甲基化和遗传多样性等方面总结了鲍高温胁迫响应机制的研究进展。现有研究表明，高温胁迫会引起鲍的摄食、新陈代谢等生理生化的异常，破坏其机体内环境的稳态，降低其抵抗病原入侵的能力和应对外部环境刺激的能力，从而对其生长、免疫等产生不良的影响，最终降低其生长速度、繁殖效率，甚至导致鲍的死亡。在此基础上，本文提出了鲍养殖生产中高温胁迫的预防调控措施，以期为了解鲍对高温胁迫的响应机制、开展鲍的耐高温品种选育研究、预防鲍夏季高温大规模死亡的发生等提供参考。

鲍养殖业已成为我国海洋经济发展中的重要组成部分。近年来，因低氧胁迫，特别是高温低氧联合胁迫而导致的养殖鲍大规模死亡的现象时常发生，给鲍养殖业带来了严重的经济损失，并已成为阻碍鲍养殖业健康可持续发展的重要环境因素。本文从鲍的生长、存活、生理生化指标（包括心率、代谢、酶的活力、pH等）、免疫机能、胁迫响应基因及其表达调控等方面综述了鲍低氧胁迫响应机制的研究进展，以期为进一步研究鲍的低氧胁迫响应机制、开展鲍耐低氧新品种的选育等提供参考。此外，本文还提出了鲍低氧胁迫的预防调控措施，希望对养殖业者减少因夏季低氧胁迫诱发的养殖鲍大规模死亡而造成的损失有所帮助。

为探究花丝对干旱胁迫的分子响应，以安农591和先玉335为材料，设置土壤含水量为80%田间持水量(CK)和60%田间持水量(DS)的2个处理，在玉米花丝伸长速增期取样，进行转录组测序。通过对比2个品种干旱组和对照组的基因表达差异，明确玉米花丝响应干旱的关键通路和相关候选基因。结果表明：苯丙烷类生物合成途径(ko00940)和淀粉和蔗糖代谢途径(ko00500)为玉米花丝响应干旱的关键通路。在苯丙烷类生物合成途径通路中编码4-香豆酸-辅酶A连接酶(4CL)、肉桂酰辅酶A还原酶(CCR)、肉桂醇脱氢酶(CAD)和过氧化物酶(POD)的基因在干旱的玉米花丝中低表达。相关分析表明，编码4CL、CCR、CAD和POD的基因下调与木质素含量降低有关。在淀粉和蔗糖代谢途径中转化酶和蔗糖合酶基因在干旱的玉米花丝中低表达；相关分析表明，转化酶和蔗糖合酶基因下调与蔗糖代谢有关。综上所述，本研究确定了参与蔗糖和木质素代谢的关键基因和代谢物，木质素合成可能与玉米花丝耐旱相关，4CL、CCR、CAD和POD是木质素合成通路中玉米花丝耐旱的候选基因；此外，淀粉和蔗糖代谢途径可能与花丝伸长和花丝耐旱有关，转化酶和蔗糖合酶可能是调控花丝耐旱的关键酶。