化学综述

渗透压对植物细胞抗逆性的影响在生活中的应用摘要：抗逆性在农业作物的生长与产量中具有十分重要的作用，渗透压间接影响植物细胞的抗逆性。目前随着现代分子生物技术的发展，可以通过基因工程的方式改变植物细胞对自身渗透压的调节能力，从而改善作物的抗逆能力。本综述主要探讨基因工程中通过调控导入特定基因片段改善植物细胞的调节自身渗透压以应变高盐环境的抗逆能力。关键词：植物细胞、渗透压、抗旱性、转录因子前言：渗透压是稀薄溶液的依数性之一。所谓溶液渗透压，简单的说，是指溶液中溶质微粒对水的吸引力。渗透产生的条件一是要有半透膜，二是要半透膜两侧单位体积内容及的分子数不相等。我们知道，无论是动物细胞还是植物细胞都有细胞膜，而细胞膜就是一种半透膜。因此，渗透压对与细胞的生存生长有重要的影响。1研究现状研究者发现植物转录因子有极强的调控作用，各种各样的转录因子例如锌等对于干旱胁迫都有很强的调控作用，这些转录因子可以对下游干旱应答基因进行激活或者抑制，进而达到抗旱的效果。植物的转录因子在进行ABA信号转导途径过程中，对于干旱胁迫进行调控应答。进而实现拟南芥在面对干旱时可以有效的达到抑制作用1。经研究发现，干旱的情况之下，植物体内的活性氧会大量的堆积，高等植物拥有ROS的清除系统，对于过量的活性气进行转化会清除，进而实现RKS转换为无氧化活性的化合物，ROS就会被清除，细胞膜脂就不会出现过氧化等氧化失活现象。在干旱恶劣的情况，植物就会过量SOD和APX基因，那么活性氧分子就会大量的堆积。与此同时，其清除能力也会增强，进而导致植物细胞的渗透压上升，转基因植物表现的抗旱能力也会增强。22渗透压与细胞抗逆性的关系与基因工程调控渗透压的机理抗逆性是指植物具有的抵抗不利环境的某些性状，如抗寒，抗旱，抗盐，抗病虫害等。在Levitt的理论中，抗逆性与自由水和结合水的比例有关，自由水与结合水比值越低抗逆性越高。自由水和结合水的比例改变势必会引起渗透压的改变，渗透压改变会影响细胞的形态进而影响细胞的功能。2.1渗透调节概念渗透调节是指生物体因干旱、低温、高温、盐渍等多种逆境形成的水分胁迫下，某些植物体内可主动积累各种有机或无机物质来提高细胞液浓度，降低渗透势，提高细胞吸水或保水能力，从而适应水分胁迫环境的过程。2.2渗透调节的作用2.2.1维持细胞膨压膨压是当水进入植物细胞后，使细胞产生向外施加在细胞壁上的压力。膨压提供植物细胞的支持力，使它能维持形状。草本植物由于缺少木本植物所拥有的坚硬木质素，故其支持力依赖膨压。因此维持膨压对植物具有积极作用2.2.2维持植物光合作用光合作用是指含有叶绿体绿色植物和某些细菌，在可见光的照射下，经过光反应和碳反应（旧称暗反应），利用光合色素，将二氧化碳（或硫化氢）和水转化为有机物，并释放出氧气（或氢气）的生化过程。光合作用是是生物界赖以生存的基础，也是地球碳-氧平衡的重要媒介，对植物的生长生存十分重要。2.3基因工程调控渗透压的机理植物中的转录因子，有相当一部分与抗逆性相关。由于在逆境条件下，一些逆境相关的转录因子能调节功能基因的表达和信号转导，他们在转基因植物中的过量表达会激活许多抗逆功能基因同时表达，可以通过转化调节基因使植物细胞增加相容性物质的合成。植物细胞积累相容性物质能有效的调节渗透势,又不会对大分子溶质系统产生干扰，还能有益于加固膜的稳定性。这种相容性物质主要有：（1）氨基酸类，如脯氨酸；（2）糖醇类化合物，如甘露醇，山梨醇，海藻糖，等等；（3）季铵类化合物，如甜菜碱，胆碱，等等。这三类物质都有较大的水溶性，能调节渗透势，但又不进入蛋白质的水化膜内，因此不会破坏蛋白质的高级结构，被排斥在膜的外表而有助于保护和稳定细胞蛋白质结构，防止活性酶变性失活，有效的抵抗了逆境对植物的胁迫。83植物抗旱基因研究和应用中存在的问题及发展方向尽管人们通过各种方法鉴定和定位了很多抗旱基因，在表达调控上也做了不少工作，并通过基因工程的方法，获得了一些在一定程度上抗旱的转基因植物。但是，过去的研究一直停留在某一个或几个基因上，并且所鉴定的基因大多局限于某几种模式生物，如拟南芥、酵母上。在获得了某一个抗旱基因后，对基因的结构和表达调控机制缺乏详细的研究，就进行转基因实验，这样往往会引起转基因植物的代谢紊乱，影响其本来的生长发育，得不到应有的效果。而且，单个基因的转基因操作实际上只能提高部分抗性，对作物抗旱性的提高是有限的。要从根本上提高作物的抗逆性，对作物抗旱性，只能从综合、系统的角度对干旱上海和作物抗旱机理作更深入的研究，找出更多抗旱相关的基因，对它们进行多方面、多层次的研究，找出它们中的共同点和确定关键的限速基因，对不同作物的抗旱基因调控特点进行研究，才能在整体水平上提高抗旱性。9参考文献[1]贾学静，董立花，丁春邦，干旱胁迫对金心吊兰叶片活性氧及其清除系统的影响[J]，草业学报，2013（05）[2]王舟，刘建秀，DRCB/CBF类转录因子研究进展及其在草坪草的牧草抗逆基因工程中的应用[J].草业学报，2011（01）[3]魏祖期，刘德育，李雪华等，基础化学，第8版，北京市朝阳区潘家园南里19号，人们卫生出版社，2016年，p17-p19[4]那非得么，潇湘风月，春柳丝丝等，百度百科——抗逆性[EB/OL]，=4ABuu8IMjGyEirfO4nPxvhNGgX-ZF7wB-xKJmS7e2rI09RF2f-MAUiPoY6f2DcYM92Z2s54hx7Efy24bloCdRUFCw9L9-_84HaeHO7z6BBb8T0lNcTiyviP_9uVYBJix[5]王霞，侯平，尹林克，植物对干旱胁迫的适应机理，抗旱区研究，2001年，02期，p1[6]yellmeng，NortonInternet，zhangxuxin8765等，百度百科——渗透调节[EB/OL]，=FX0OVSeCZ-l5tVddnHiumplHSuxcD4tgsPDpIt6VL5zz0nLUyBVJ6t7K8IQYFIOYWUvRcGO7VTUr5zWjWM0H7Esxaun2O3ZNFXCItYd7ql5wYdPxpoK8iTXVd_oX5Wv-#ref_[1]_478776[7]dream70，famorby，finalmin等，百度百科——光合作用[EB/OL]，=JhX0LJgqLIZKk4eVhctQPaeF3HynfwwVCPPiorhC9XvrCsv7A6x3l3_zSd9DMz6dQUdUjZQgK-GTdINO4FEQaKT2oMJf6kpIfHuaBMBO7S9IgTvVMhEGO8t9jeipKeqK#ref_[2]_20565692[8]陈丽媛，最具应用前景的12个抗盐碱基因，360doc个人图书馆[9]张永恩，李湖海，王群，植物抗旱相关功能基因研究进展，中国农业通报，2004年12月第6期