农林学类论文-浅谈水杨酸在植物胁迫抗性中的作用机制.doc农林学类论文-浅谈水杨酸在植物胁迫抗性中的作用机制.doc

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农林学类论文浅谈水杨酸在植物胁迫抗性中的作用机制论文关键词水杨酸;生物胁迫;非生物胁迫;抗性论文摘要水杨酸(SA)是植物体内一种重要的内源信号分子,不仅能调节植物的一些生长发育过程,还在植物胁迫抗性中发挥着重要的作用。本文主要简要综述了SA在诱导植物抗性方面的作用,分析和揭示了水杨酸增强植物抗性的初步机理。水杨酸(SALICYLICACID,SA)的化学成分是邻羟基苯甲酸,是植物体内普遍存在的一种小分子酚类物质。1763年水杨酸被发现存在于柳树的树皮中。20世纪60年代以后,人们开始发现SA作为一种植物内源信号,对植物的许多生理过程起调控作用。关于水杨酸与植物抗逆的研究始于20世纪70年代,进入20世纪90年代后,SA应用于植物抗生物胁迫的研究逐渐成为植物抗逆性的热点。近十多年来,关于SA对植物抗病的诱导及其作用机制、SA转导途径等方面的研究业已取得重大进展。此外,SA用于植物抵抗非生物胁迫的研究也开始受到广泛关注。因此,深入研究SA在抗逆境胁迫方面的作用与机理,具有重要的理论与实际意义。1水杨酸与植物抗生物胁迫SA在植物抗病反应中作为信号分子,当植物受到病原微生物侵染后,会诱发SA的形成,同时在被侵染部位以局部组织迅速坏死的方式来阻止病害的扩散,即发生过敏性反应(HR);在一定时期内,当该植物体内再次经受同种病原微生物侵害时,不仅是侵染部位,未侵染部位也获得了对此种病原及一些类似病原的抗性,即产生系统获得性抗性(SAR)1,同时形成致病相关蛋白抵抗病原微生物,提高抗病能力。SA在植物抗病过程中起着重要的作用,主要体现在以下几个方面11外源SA可诱发植物积累致病相关蛋白(PRS)并产生抗病性。PRS是一类逆境蛋白,被认为在植物的抗病中起重要作用。实验证明,外施SA于烟草,浓度越高,致病相关蛋白质产生就越多,对花叶病病毒的抗性越强。12SA诱导植物产生SAR。以坏死型病原微生物接种或其他诱抗因子处理植株下部叶片,上部未处理叶片也能获得对2次接种病原物的抗性,这种抗病性即为SAR。把细菌中编码水杨酸羟化酶的NAHG基因转入烟草和拟南芥细胞后发现,病原物侵染后,这两种转基因植物的SA积累受到了抑制,从而削弱了它们限制病原物扩展和产生SAR的能力。213SA促进叶片中木质素含量的增加。植物受到病原物刺激后,会产生一种较为明显的防卫反应木质素沉积,这导致细胞壁的木质化,从而加强机械保护,阻止病害的进一步渗透。实验证明,这种防卫反应的发生与SA水平的升高密切相关,如用001MMOL/LSA处理后,叶片中木质素含量会迅速增加,抗病能力等到了显著的提高。314SA诱导植物保卫素(PA)的产生。PA是受病原侵染或某些非生物制剂处理后由植物合成的,并在植物组织内积累起来的对病原物有毒性的低分子量物质。PA的快速合成与积累是植物重要的抗病防卫反应。目前已在17种植物中发现并鉴定了200多种PA。一般抗病及感病植株中均可积累PA,但在抗病植株中形成速度快、数量大,均能起到及时防止病原侵染的效果。2水杨酸与植物非生物胁迫21水杨酸与植物抗盐性SA与植物抗盐性有关。盐胁迫引发氧化胁迫,引起细胞代谢紊乱,最终抑制植物生长。在植物抗病研究中发现,SA及其类似物往往能诱导植物产生抗盐性状,如诱导气孔关闭,降低叶片蒸腾强度,提高SOD、POD等抗氧化酶的活性,降低膜脂过氧化水平,改善细胞的代谢,最终缓解盐胁迫对种子发芽、幼苗生长的抑制作用。时丽冉等4对玉米的研究证实了这一点。22水杨酸与植物抗寒性在低温胁迫下,植物体内产生大量的超氧阴离子自由基,使植物膜系统受到伤害。由于植物体内SA受体蛋白基因与过氧化物酶基因高度同源,因此,外源SA进入体内能够激活SOD和POD的活性,如外源施加SA及其类似物均能减轻玉米幼苗遭受低温胁迫的毒害症状。冷害条件下外源SA能提高水稻种子和玉米种子发芽率、发芽指数和活性指数,降低低温胁迫对细胞膜的伤害。523水杨酸与植物抗旱性膜脂过氧化是造成水分胁迫下细胞膜系统受损伤的主要因素,与盐胁迫类似。SA作为植物内源信号分子组成部分,在植物细胞信息传递和代谢中,特别是干旱条件下,降低植物体自由基含量、减轻细胞膜脂过氧化、保护生物大分子、提高水分利用效率方面有重要作用。陶宗娅等6对小麦的研究表明,渗透胁迫下10MMOL/LSA能起到一定的缓解干旱的作用。24水杨酸与植物抗热性高温使植物硫代巴比妥酸水平升高并降低植物的存活率,外源SA等可以提高植物的耐热性,降低硫代巴比妥酸水平,提高植物的存活率。詹妍妮等7研究了外源SA对高温胁迫下葡萄细胞中细胞膜脂过氧化的影响。结果表明高温胁迫下葡萄叶肉细胞的MDA含量显著降低,SOD、CAT活性都明显升高,说明SA处理可提高植物的耐热性,可能通过降低膜脂过氧化水平来诱导植物体对热胁迫产生抗性。25水杨酸与植物抗重金属、铝毒、铁毒特性外施SA有助于缓解重金属毒害,增强植物的抗性反应。重金属可诱导植物体内抗氧化系统保护酶活性升高,触发热激蛋白、DNAJLIKE蛋白、几丁质酶、PRP、GRP和PR蛋白等防卫基因的表达,提高植物的抗重金属能力。重金属胁迫后植物内源SA水平升高,外施SA也诱导内源SA含量升高,同时增强了植物对重金属的耐性。研究表明,SA被用于缓解铝毒、铁毒也收到了明显的效果。8、926水杨酸与植物抗紫外辐射和臭氧能力紫外辐射可诱使DNA形成二聚体,从而抑制复制和转录。植物受到紫外胁迫时内源SA及其葡萄糖苷水平升高,对烟草的研究证明了这一点。同时,经紫外线照射的烟草叶片有PRS积累,增强了其对后续TMV侵染的抗性,表明紫外线和TMV激活了一条共同的信号转导途径,导致SA和PRS的积累和抗病性的增强。10烟草经臭氧处理后积累SA,对TMV侵染的抗性增强。3讨论近几年来,许多科学家和学者对水杨酸与植物胁迫抗性进行了研究,而且已经取得了相当大的进展。SA作为一种新的植物激素,可能通过多种途径来调节植物的生理代谢过程,从而达到不同的生理效应。SA在诱导植物胁迫抗性方面起着重要的生理作用,不同植物或相同植物的不同组织SA诱导植物抗性的机制均可能不同,要全面了解SA诱导植物抗性机制,有待进一步深入研究。参考文献1崔婧水杨酸与植物抗逆性J安徽农学通报,2007,13(9)35382张春光,荆红梅,郑海雷,赵中秋水杨酸诱导植物抗性的研究进展J生命科学研究,2001,5(3)1851893蔡新忠,郑重,宋凤鸣水杨酸对水稻幼苗抗瘟性的诱导作用J植物病理学报,1996,26(1)7124时丽冉,杜军华水杨酸对盐害下玉米幼苗质膜稳定性及K/NA比的影响J青海师范大学学报(自然科学版),2001,150525谢玉英水杨酸与植物抗逆性的关系J生物学杂志,2007,24(4)12156陶宗娅,邹琦,彭涛,等水杨酸在小麦幼苗渗透胁迫中的作用J西北植物学报,1999,19(2)1963027詹妍妮,郁松林,陈培琴,等热锻炼与外源水杨酸对葡萄叶肉细胞膜脂过氧化的影响石河子大学学报(自然科学版),2005,23(5)5976008张芬琴铝胁迫与小麦叶片的内肽酶活性及活性氧的产生J农业环境保护,2000,19(2)79819胡彬,吴平,廖春燕,等水稻依赖抗坏血酸II202清除系统在抗铁毒中的作用J植物生理学报,1999,25(1)434810康国章,孙谷畴,王正询水杨酸在植物抗环境胁迫中的作用J广西植物,2004,24(2)178183
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