簡述植物抗冷性分子機理

《簡述植物抗冷性分子機理》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在教育資源-天天文庫。

1、植物分子生物學論文學院：班級：學號：姓名：簡述植物抗冷性分子機理摘要：在這篇文章中，筆者簡單地概述了關于植物抗冷性方面幾種已經(jīng)研究成功的分子學說。尤其是在植物抗冷性上起重要作用的膜脂，抗氧化酶，冷誘導蛋白和鈣信號系統(tǒng)。同時也概述了幾種使用分子生物學角度的策略和方法。關鍵詞：植物抗冷性膜脂抗氧化酶冷誘導蛋白鈣信號系統(tǒng)摘要：Inthisreview，theauthorbrieflygivesanoverviewofmoleculartheoriesthathavebeensucessfullytakeninstudiesonplantcoldresistan

2、ce.Inparticular,themembranelipid,antioxdantenzymes,coldregulatoryproteinsandcalciummessengersystemplayanimportantroleontheregulationofplantresistancetocold.Strategiesandperspectivesinusingmolecularbiologytoimproveresistancetocoldofplantsareoutlined.關鍵詞：resistancetocold，membraneli

3、pid，antioxdantenzymes，coldregulatoryproteins，calciummessengersystem引言溫度是植物生長的必要條件之一,也是植物自然地理分布的主要限制因素。低溫會引起植物的寒害。我國和全世界,每年由于寒害造成糧食作物、蔬菜、果樹及經(jīng)濟作物的損失是十分巨大的。因此加強對植物抗冷性分子機理的研究以及根據(jù)作物品種的抗冷性科學地確定其種植地區(qū)和播種期，已經(jīng)成為了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的重要問題之一。本文對今年來植物抗冷性分子機理研究的最新進展進行了簡單的介紹膜脂與植物抗冷性的關系細胞膜的流動性和穩(wěn)定性是細胞乃至整個植物體賴以生

4、存的基礎.1973年,Lyons根據(jù)細胞膜結構功能與抗冷性的關系,提出著名的“膜脂相變冷害”假說[1].認為溫帶植物遭受零上低溫時,只要降到一定的溫度,生物膜首先發(fā)生膜脂的物相變化,這時膜脂從液晶相變?yōu)槟z相,膜脂的脂肪酸鏈由無序排列變?yōu)橛行?膜的外型和厚度也發(fā)生變化,可能使膜發(fā)生收縮,出現(xiàn)孔道或龜裂,因而膜的透性增大,膜內(nèi)可溶性物質、電解質大量向膜外滲漏,破壞了細胞內(nèi)外的離子平衡,同時膜上結合酶的活力降低,酶促反應失調.表現(xiàn)出呼吸作用下降,能量供應減少,植物體內(nèi)積累了有毒物質.Lyons認為植物遭受冷害后出現(xiàn)的種種代謝變化都是次生或伴生的,而冷害的原初

5、反應是發(fā)生在生物膜的類脂分子上。當膜脂發(fā)生降解時,就會發(fā)生組織受害死亡,因此,Lyons將膜脂降解作為冷害不可逆的生理指標.膜脂相變轉換溫度與膜脂脂肪酸的不飽和程度密切相關.膜脂中所含的脂肪酸飽和度大,膜脂相變溫度相應升高;反之,則降低.因此,圍繞著不飽和脂肪酸與植物低溫的耐性之間否存在因果關系曾作了大量的研究。主要的結果有:（1）冷敏感植物與抗冷植物相比,飽脂肪酸含量要高;(2)在冷馴化過程中,植物細胞不飽和脂肪酸含量升高;（3）與以上實驗結相反,認為植物的抗冷性與不飽和脂肪酸含量無關。近年來,應用生物技術,使植物耐冷性與膜脂脂肪酸飽和度的關系的研究取

6、得了突破性的進展[2]。下面簡單介紹兩個重要研究成果。第一是藍細菌desA基因與其抗冷性關系的研究結果.Los等陰發(fā)現(xiàn)藍細菌的desA在環(huán)境溫度由36℃下降到2℃時,該基因的表達在lh內(nèi)就增加10倍,返回36℃后的30分鐘內(nèi),其表達又恢復到原來水平[3]。另外就是三烯脂肪酸（18:3和16:3）在植物抗冷性中作用的研究。來源于一系列三烯脂肪酸合成有缺陷的擬南芥突變體（fad）對低溫的反應.fad7突變體由于三烯脂肪酸含量的下降,變得對冷更為敏感,將能夠對afd7突變起到互補作用的葉綠體,3脂肪酸去飽和酶的基因導入煙草,轉化株的18:3和16:3含量升高而

7、相應18:3和16:3含量下降,轉化株的抗冷力得到了提高.膜脂降解與植物抗冷力關系的證據(jù)主要來源于對磷脂酶D（PLD）的研究。PLD是催化膜脂分解的主要酶之一冷脅迫增加了由PLD介導的膜磷脂的分解,Zhou等將編碼PLD和反義PLD的基因分別轉入煙草,轉反義PLD轉化株抗冷力獲得提高,而轉PLD轉化株抗冷力下降[4]。綜上所述,不飽和脂肪酸特別是某些膜脂中的不飽和脂肪酸分子種(PG分子種)對植物抗冷性的形成無疑具有重要的作用,而且通過對脂肪酸的去飽和作或抑制膜脂的降解進行遺傳操作已證明可以改變植物的冷敏感性.因此,膜脂脂肪酸的去飽作用是調節(jié)植物抗冷性的一

8、個重要機制。這將為最終改良植物,增強植物抗冷性提供了研究方向。細胞抗氧化能力與植