水稻盐适应性调节机制及耐盐基因研究
摘要:为了抵御盐胁迫的伤害,水稻可以产生和积累可溶性糖、脯氨酸等渗透调节物质来调节代谢。盐胁迫下,水稻自身也可以通过抗氧化酶的调控来降低盐胁迫带来的不利影响,本文综述了前人在盐胁迫环境下水稻的耐盐调节机制以及主要的水稻耐盐基因的功能。
关键词:水稻;盐胁迫;耐盐基因
引言
水稻(Oryza sativa L.)是世界范围内最重要的粮食作物之一。水稻是我国种植面积最大、单产最高、总产最多的粮食作物,在我国粮食生产中占有举足轻重的地位。水稻是盐敏感作物,盐胁迫是水稻正常生长的主要制约因素[1]。
土壤盐碱化使得耕地面积缩减,也是导致粮食危机的非生物胁迫因素之一[2]。盐碱地在世界的分布很广,而且随着工业化的发展,盐碱地的面积还在日益增加,严重抑制农作物的生产[3]。在盐胁迫下水稻体内的主要生理过程都会受到影响,如光合作用、蛋白质合成、能量和油脂代谢等[4]。Na 等有害离子在水稻体内大量吸收和积累,破坏植物体内的水分和离子平衡,最终对植株造成伤害[5]。
大力提高水稻品种的耐盐碱性是推动盐碱稻作区水稻生产稳定发展的有效措施之一。本文主要概述了水稻在盐胁迫后的生理生化反应以及相关耐盐基因在水稻耐盐胁迫中的功能分析。
1.盐胁迫下水稻的适应性调节机制
1.1 抗氧化酶与水稻耐盐
植物在长期进化的过程中,为应对不良环境的侵害,形成了一套活性氧清除系统,包括过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)与过氧化氢酶(CAT)等,当植物体内活性氧ROS大量积累时能及时清除活性氧,维持自身的正常生长发育[6]。
SOD是植物抗氧化酶系统中主要的成分之一,按其所含有的金属辅助因子,可分为Fe-SOD、Cu/Zn-SOD、Mn-SOD三种类型,它的作用是保护细胞免受超氧化物诱导的氧化胁迫[7-8]。超氧化物歧化酶(SOD)作为防御的第一条线,它能特异性地将超氧阴离子(O2-)歧化为H2O2和O2,然后由APX、GPX和CAT清除H2O2[9]。超氧化物歧化酶﹙SOD﹚和过氧化物酶(POD)是植物细胞中重要的抗氧化防护酶,其含量是常用的胁迫耐受性生理指标[10-12]。POD与SOD有所不同,为非特异性过氧化物酶,同时担当着诱导产生H2O2和氧自由基以及清除H2O2的双重作用[13]。正常情况下,植物体内活性氧(ROS)产生与清除处于平衡状态,但是当植物受到逆境胁迫时,其体内会产生大量的氧自由基,于是体内清除过剩自由基的抗氧化保护系统会启动[14]。
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