WRKY转录因子对植物耐逆境胁迫的影响
摘要:WRKY转录因子对植物的非生物胁迫起重要的调节作用,参与多种类型的信号途径,功能多种多样。大豆是重要的油料作物,其需求量与日俱增,但我国大豆的供给量却逐日下降。盐胁迫对其生长发育具有严重的危害,WRKY转录因子在大豆耐盐过程中可能也起重要作用。因此,我们需要更全面地了解WRKY转录因子介导的信号和转录调控过程的复杂机制。本文综述了近期的研究进展,进而揭示人类对大豆的需求以及WRKY转录因子在植物盐胁迫应答中的作用。
关键词:大豆、盐胁迫、WRKY转录因子
(一)大豆研究现状
大豆原产于我国,是一种其种子含有丰富蛋白质的豆科植物。现在全国普遍种植,利用相当广泛。大豆不但可以用于生产食用油满足人们的生活需求,还可以用来生产饲料甚至是工业产品。大豆的需求量逐日剧增,但是盐害严重影响了大豆的产量。全球有将近1/3的土地是盐碱地,我国盐渍土地面积巨大,并且有7%左右耕地土壤严重盐渍化。土壤的盐渍化是造成作物减产的重要危害因素之一。大豆虽然是中度耐盐作物但在盐渍化土地上生长仍会减产50%以上,甚至绝产。国产大豆总产量不断降低,所以提高盐渍化耕地的利用效率是提高大豆等农作物总产量的有效方法之一。因此,我们要利用现代生物技术培育耐盐品种,进而提高大豆的生产量。目前已经从大豆中分离筛选出一批耐盐相关基因,其它植物中分离的耐盐基因有些也被用于大豆耐盐研究。
- 土壤盐渍化的研究
我国开展盐渍土研究已有70年的历史,对我国盐渍土的类型分布、盐渍化发生、烟花的机理与趋势都有了比较系统的认识。20世纪70年代开始从理论研究向应用实践研究转变,在此基础上形成了相对完整的土壤盐渍化研究的内容。土壤盐渍化研究经历基础理论探索→应用实践两个主要阶段。从内容上看,研究主要集中于五个方面:盐分离子的毒害机理研究;不同环境、土壤结构与地貌及现代工程对于土壤盐渍化的影响;不同种植耕作与管理方式对于盐分离子迁移累积的影响;盐渍土壤分监测、预警、模拟、可视化及评估技术、耐盐性植被的盐分适应性与盐渍土的生态治理与改良研究。
- 盐胁迫对植物的影响
植物的正常生长发育需要一个适度的盐分环境,超过一定的阈值,植物就会受到盐胁迫甚至盐伤害。植物对盐胁迫的反应是由多种因素共同调节和控制的,涉及到生理、生化、细胞等多方面的变化。在盐胁迫条件下,植物的生长会受到抑制,不同植物对于致死盐浓度的耐受水平和生长降低率不同,植物体内的主要生理过程都会受到影响,例如光合作用、蛋白质合成、能量和油脂代谢等。盐胁迫对植物的破坏作用主要是通过渗透胁迫、离子毒害、营养失衡,以及盐胁迫的次级反应如氧化胁迫等过程来实现,主要表现为生长减慢,代谢受抑制,植物的干重显著降低,叶子转黄,严重时出现盐斑,叶子萎蔫,植株死亡。
目前,植物基因工程中抵抗胁迫的策略主要有:一是在植物体内表达相关信号传导及调控代谢途径的基因;二是表达能直接赋予植物耐受胁迫能力的基因;三是表达维持细胞结构、功能所需代谢物的合成途径中所需酶的基因。20世纪80年代以来,基因工程技术在改良植物的多个方面均取得了重要进展。科学家已经研究开发出多种将外源基因导入植物细胞并获得转基因植株的方法。植物基因工程是在基因水平上来改造植物的遗传物质,更具有科学性和精确性,同时育种速度也大大加快;能定向改造植物的遗传性状,提高了育种的目的性与可操作性。盐胁迫是影响农业和环境的一种重要因子,通过了解植物耐盐的机制可以采取相应的策略来减轻或消除盐害对作物的影响。尽管目前对植物耐盐机制的认识在分子和细胞水平都有所突破,但大部分的研究都是在控制生长条件的情形下开展的,这种由人工控制的生长条件与自然条件之间仍然存在一定的差距,所以植物的耐盐性还需要在自然生长条件下来进一步的研究。相信随着分子生物学和基因操作水平的发,植物耐盐性研究将会有更大的突破,从而更好的为农业生产服务。
(四)WRKY转录因子的结构和功能
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