应用与环境生物学报 2007,13(4):586～591ChinJApplEnvironBiol=ISSN10062687X
2007208225
植物对干旱胁迫的响应研究进展
杨帆 苗灵凤 胥晓 李春阳
1
2
1
133
3
(1中国科学院成都生物研究所 成都 610041;2右江民族医学院 广西百色 533000)
摘 要 植物在经受干旱胁迫时,通过细胞对干旱信号的感知和传导,调节基因表达,产生新蛋白质,从而引起大量形
态、生理和生化上的变化.干旱胁迫对植物在细胞、器官、个体、,也会影响其光合作用、渗透调节、抗氧化系统等生理生化指标.,NCED、dehydrin基因和CBF、DREB等转录因子.另外,.关键词 干旱胁迫;形态;生理;生化;CBF;DREB;NCECLC Q945.78
ofantResponsestoDroughtStress
,MIAOLingfeng,XUXiao&LIChunyang
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1ChengduInstituteofBiology,ChineseAcademyofSciences,Chengdu610041,China)
(2DepartmentofBiochemistry,YouJiangMedicalCollegeforNationalities,Baise533000,Guangxi,China)
Abstract Whenplantsaresufferedbydroughtstress,theycanthroughcellsapperceiveandtransmitdroughtsignal,regulategeneexpressionandproducenewproteins,soastocausemanymorphological,physiologicalandbiochemiscalchanges.Droughtstresssignificantlyandmorphologicallyaffectscells,organs,individualsandpopulationsofplants,andalsophysiologicallyandbiochemicallyimpactstheirphotosynthesis,osmoregulationandantioxidantsystem.Molecularresponsesofplantstodroughtstressarecomplicated,whichinducesthesynthesesofsomenewgenes,suchasNCEDanddehydringenes,andCBFandDREBtranscriptionfactors.Moreover,droughtstresscanalsoinducesomechangesinproteomics.Ref52Keywords droughtstress;morphology;physiology;biochemistry;CBF;DREB;NCEDCLC Q945.78
干旱是影响植物生长和发育的主要环境因子之一.全球干
旱、半干旱地区约占耕地面积的一半,这些地区水分供应不足,森林植被疏稀,生态环境恶化,水土流失严重,自然灾害频繁.即使在土壤水分充足的情况下,水分亏缺也常常会发生,从而影响到光合作用、物质运输、蛋白质合成和细胞伸长等生理过程.水分亏缺造成植物的各种损伤现象出现之前,植物就对胁迫做出包括形态、生理、基因表达在内的适应性调节反应,从而
[1,2]
做出最优化的选择.本文综述了植物对干旱胁迫响应的最新研究进展,以供相关研究者借鉴.
的变化;而不耐旱杨树气孔对水分亏缺的反应较迟钝,在不同胁迫强度下保卫胞中的离子含量没有明显的改变[3,4].在器官和个体水平上,水分胁迫可显著减小杨树的高度生长、比叶面积及最大叶面积,同时也减少叶面积的生长率、叶片数量及生物产量[5].水分条件还影响生物量的分配,水分胁迫下生物量向根部的相对分配增加,功能根的数量和长度增加[6].在干旱处理的早期阶段,抗旱的杨树无性系有更多的干物质优先向根和茎部分配[7,8].Siemens等(2003)研究了水分缺失和恢复对颤杨(Populustremuloides)树苗根部水分的影响.所有的胁迫水平和胁迫恢复处理都降低了气孔导度、茎水势.相反,在严重水分缺失胁迫时,根数目和水压传导能力被抑制,并且在重新浇水24h后不会恢复.在严重水分胁迫时,颤杨根部的水压传导能力能通过增加质体根部水分流动的比率弥补[9].不同群体对水分胁迫的反应存在明显的差异,Zhang等(2004,2005)监测了来源于干旱、湿润、适中的3个不同生态型的山杨在水分充足和逐步干旱下的干物质积累与分配、气体交换、ABA含量以及用水效率的种群差异.不同生态型种群在各个水分含量下的生长高度(Ht)、总生物量(Tb)、总叶面积(La)、根茎比率(Rs)、特定叶面积(Sla)、净光合效率(A)、呼吸速率(E)、气孔
13密度(g)、碳同位素组成(δC)、长期水分利用效率(WUET)、瞬时水分利用效率(WUEi)等方面存在差异,但这些差异在高
1 干旱胁迫对植物形态指标的影响
从全球来看,水是农林业生产的主要限制因素之一.植物的生长受水分限制,在干旱条件下,植物在细胞、器官、个体和群体等各个水平上都会出现相应的变化.表皮在干旱环境下对植物的生存具有重要作用,干旱环境下植物细胞表皮膜的渗透性比中生植物的低1～2个数量级,植物的气孔关闭,通过表皮膜进行水分散失[2].在水分胁迫下,耐旱和不耐旱杨树气孔保卫细胞的反应存在明显差异:耐旱杨树的气孔对水分亏缺的反应灵敏,保卫细胞中的离子含量随不同胁迫强度而表现出明显
收稿日期:2006207225 接受日期:2007201230
3国家自然科学基金项目(No.30200218) SupportedbytheNational
NaturalScienceFoundationofChina(No.30200218)33通讯作者 Correspondingauthor(E2mail:[email protected])
水分含量下不显著.与湿润生态型相比,干旱生态型在各个水分调节下有更低的Ht、Tb、La、Sla、A、E、C和更高的Rs、
4期杨帆等:植物对干旱胁迫的响应研究进展 587
WUET和WUEi.另一方面,干旱生态型在低水分条件下有更高
13
的ABA含量和δC合成.这些对水分反应的形态和生理差异显示,干旱条件下不同生态型种群在苗期和生长期有不同的存活策略.湿润生态型采用浪费用水策略,从而能快速生长;而干旱生态型采取保守用水策略,所以缓慢生长[10,11].Yin等(2005)研究了水分胁迫对不同海拔的青杨和青海杨的早期生长、干物质积累和水分利用效率的影响.结果显示,来自高海拔的青海杨采用保守的用水策略,有较强的耐旱性[12].王翔等(2006)进行水分胁迫对青海杨干旱种群和湿润种群的相关研究,得到与前面一致的结论[13].研究干旱胁迫下的形态变化有利于植树造林时的物种筛选和林木的生长.
maysL.)叶片中几种酶活性研究结果表明,在一定的水分胁迫
范围内,玉米叶片的POD、CAT、ASP活性均随着土壤含水量的降低而升高,但过度胁迫时,酶活性降低[23].对径柳植物遇旱时SOD、POD及MDA的变化进行探索性研究,发现SOD、
POD活性在整个干旱处理中呈上升趋势,膜脂过氧化产物丙
二醛含量在干旱处理时没有持续增加,其变化呈双峰型[24].青杨叶片的O-2产生随胁迫程度的加大而增加,MDA含量的变化趋势与O-2产率的变化趋势相似.在一定胁迫强度范围内,
SOD和CAT的水平亦与O;细胞质膜透性的
-2
.说明2,致使MDA,[25].这些对生理生化变,也为后面的分子育种提供.
2 植物对干旱胁迫的生理生化适应
,节、pH调节、渗透调节、[14]在经受干旱胁迫时,、调节基因表达、[15]
化.比较常见的是:光合速率降低,代谢途径发生改变,可溶性物质累积,脯氨酸、甜菜碱[16]通过各种途径被合成,一些体内原来存在的蛋白质消失、分解,同时产生包括参与各种代谢调节相关的酶.现主要从光合作用、渗透调节、活性氧清除3个方面来进行综述.
光合作用是干物质生产的主要途径,与生长关系密切.干旱胁迫容易引起光能过剩,过剩的光能会对光合器官产生潜在的危害.依赖于叶黄素循环的热耗散是光保护的主要途径,同时酶促及非酶促系统也是防止光合器官破坏的重要途径[17].在水分胁迫下,杨树的净光合速率显著下降[18].陈少良等[19]研究了水分胁迫对4种杨树无性系苗木光合作用的影响,发现对土壤干旱敏感的杨树受旱后净光合速率(Pn)剧烈下降,主要是由于非气孔因素的影响:即RUBP羧化酶(Rubisco)的活性降低;耐旱性强的杨树,Pn下降的幅度小,气孔因素和非气孔因素都是影响光合作用的因子.在干旱条件下,甘薯的PSII光化学活性下降,光捕获蛋白复合物吸收过剩光能以热的形式进行耗散.叶绿素衰减和光合膜的功能失调导致PSII光化学活性下调[20].
在干旱胁迫条件下,植物维持细胞渗透平衡的一个策略是主动积累一些小分子有机化合物和蛋白类保护剂.这些代谢物包括甘油、山梨醇、甘露醇等多元醇,蔗糖和海藻糖等低分子糖类,脯氨酸、甘氨酸、甜菜碱等氨基酸及其衍生物.干旱胁迫下,甜菜碱和脯氨酸等小分子的积累可以降低渗透胁迫[21].在人为控制环境的盆栽杨树的渗透调节主要是由于糖和无机离子的积累[22].
干旱胁迫引起植物抗氧化酶系统的变化和紊乱.干旱条件下,植物体内的氧自由基增多,大量研究表明,植物体内过剩自由基的毒害之一是引发膜脂过氧化作用,造成膜系统的损伤,严重时会导致植物细胞的死亡[1].抗氧化物如超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽(GSH)等具有消除超氧化自由基、保护植物体的作用,提高林木体内SOD活性及GSH含量是提高林木抗逆性的重要途径.抗氧化酶系的表达量和抗氧化物质的积累量与植物对逆境胁迫的耐(抗)性呈正相关.对水分胁迫下金沙江干热河谷典型土壤(燥红土和变性土)生长的玉米(Zea
3 植物对干旱胁迫的分子响应
3.1 与干旱胁迫相关的转录因子研究
通过转化调节基因来提高植物脱水胁迫的耐性是一条十分诱人的途径.由于在逆境条件下,这些逆境相关的转录因子,能与顺式作用重复元件结合,从而调节这些功能基因的表达和信号转导,它们在转基因植物中的过量表达会激活许多抗逆功能基因的同时表达.胁迫诱导基因能增强胁迫反应的耐力,不同的转录因子参与胁迫诱导基因的调控.遗传研究已经鉴定了很多转录因子操纵胁迫反应的调控.最近的研究进展是在干旱、寒冷胁迫下基因表达的复合调控[26].植物转录调节子的
AP2/ERF家族至少包含一个拷贝的DNA结合域,叫AP2域.AP2域是植物特定的、在不同的植物中都有同源性
[27]
.拟南芥
CBF1是一个编码AP2域的转录激活子,结合到DNA顺式作
用元件C2repeat/DRE上,刺激低温和水分缺失下效应基因的转录.CBF1作为转录激活子结合到C2repeat/DRE上,对冷和干旱调节基因的表达起调控作用[28].Hsieh等(2002)利用35S启动子和拟南芥CBF1基因构建载体转化番茄,转基因番茄比野生型有更好的抗水分胁迫的能力,但植株矮化,果实和种子的数量和重量减少,外源的赤霉酸处理能起反作用,但不影响水分胁迫的抗性.在没有赤霉酸的处理下,转基因番茄在水分胁迫下气孔迅速关闭,转基因植物比对照种有更高的脯氨酸含量.研究结果表明,异常表达拟南芥CBF1的番茄加强了对水分胁迫的抗性,同时增强对冷和氧化胁迫的抵抗力.但是35S启动子可能与转基因植物的畸形有关[29,
30]
.转录因子CBF4
在拟南芥中是一个干旱适应的调节子.CBF4能被干旱胁迫上调,而不是低温.在转CBF4基因的拟南芥中能激活C2repeat/DRE,结果表明转基因植物有更好的抗冻性和抗干旱胁迫能力,CBF4蛋白和CBF/DREB1有类似的序列和结构域[31].这些转录因子的分离对增强抗旱相关基因的表达具有重要的指导意义,但是对于这些转录因子应该与哪些启动子结合,既能加强基因表达,从而增强抗旱性,又能避免一般启动子使植物致畸问题的解决,应该是以后研究工作的重点.
3.2 与脱落酸(ABA)生物合成相关酶的基因
(NCED)研究
作为一种植物激素,ABA在植物生命周期的很多阶段都
588 应用与环境生物学报 ChinJApplEnvironBiol 13卷
发挥重要作用,包括种子的形成和萌芽以及植物对各种环境胁
迫的反应,因为这些生理过程和内源ABA水平相关,ABA的生物合成使得这些生理过程得以说明.脱落酸在水分胁迫下调控基因表达,一旦ABA水平升高,信号传导机制被激活,刺激基因表达.ABA在植物适应水分胁迫中具有重要作用[24].近年来对编码ABA生物合成关键酶的基因的鉴定,揭露了ABA合成的生物途径.同时,基因家族的存在和他们各自的作用阐明了ABA生物合成的机制.在ABA生物合成的关键步骤是催化92顺环氧类胡萝卜素双加氧化酶(NCED),NCED的作用是转运到质体中切割裂解92顺紫黄质和92顺新黄质,转化形成黄氧素(ABA前体),ABA合成被NCED基因家族控制[32].
从拟南芥中分离鉴定的9个类胡萝卜素切割双加氧酶,对其中5个AtNCEDs(2、3、5、6、9)做了表达分析.5与质体相连,.AtN3、6D5,AtNCED9在基质上.,表现出不同的ABA水平[33].NCED基因来调节干旱耐力,拟南芥AtNCED3基因的超表达引起了内源ABA水平的升高,干旱和ABA促进基因转录.植物超表达该基因导致叶片呼吸速率的降低和抗旱性增强,该基因的反义抑制使得对干旱敏感,表明该基因的表达在干旱胁迫下对ABA的生物合成起关键作用.通过AtNCED3的基因修饰使得内源ABA积累从而提高抗旱性[34].
在水分胁迫的豌豆中,92顺环氧类胡萝卜素切割反应是ABA生物合成的关键调节步骤.从野生的豌豆中克隆的PvNCED1基因,全长2398bp,编码615个氨基酸的开放阅读框,把PvNCED1导入叶绿体中,和内囊体结合.PvNCED1的重组蛋白催化92顺紫黄质和9′2顺新黄质的切割反应.对分离叶片进行干旱处理时,PvNCED1的mRNA和蛋白水平提高使得ABA积累.相反,复水处理时,他们快速下降.在7℃时水分胁迫慢慢诱导PvNCED1的mRNA和蛋白水平,在2℃时不能积累,说明切割反应还与温度有关.切割反应是在内囊体、类胡萝卜素积累的地方[35].从豇豆中克隆的VuNCED1、GST融合蛋白表达显示NCED活力,能催化切割反应.VuNCED1能被干旱强烈地诱导,但干旱不能激发VuABA1的表达[36].从鳄梨中克隆NCED基因家族:PaNCED1、PaNCED2、PaNCED3.PaNCED1、PaNCED3能被果实成熟诱导;PaNCED2在叶中和果实成熟期间连续表达,PaNCED2缺少叶绿体转运肽,不能参与ABA的生物合成;PaNCED1能被水分胁迫诱导,但PaNCED3在脱水叶片中检测不到.重组子PaNCED1、PaNCED3能参与切割反应,使92顺叶黄质切割成黄氧素和C252apocarotenoids,但PaNCED2不能.结果表明,在鳄梨中
[37]
ABA生物合成是受类胡萝卜素的切割水平调节的.光、暗循环、水分胁迫和ABA能诱导番茄玉米黄质的环氧化酶(ZEP)和92顺环氧类胡萝卜素双加氧酶(NCED).在干旱处理下,
NCED在叶和根中转录增加,ZEP只在根中增加.当对叶片切
LeNCED1的番茄,没有明显差异,表明内源ABA活力的共抑
制.相反,这3种植物显示了一个共性,加强了ABA的合成.两个转化植物的后代气孔密度降低,NCED的mRNA和种子中
ABA含量的增加
[39,40]
.这些从不同作物中分离到的NCED基
因有助于研究在干旱胁迫下ABA合成机理以及ABA在干旱
胁迫中的作用.
3.3 与干旱胁迫直接相关的诱导基因研究
在干旱胁迫条件下,植物会特异地表达一些基因,通过研,,避免rd29A和
ABA诱导.rd29A在脱水
,但对ABA反应没有响应.
rd29A在脱水、高盐、和低温下能延迟rd29B的诱导
[41]
.Seki
等(2001)使用大约1300个全长拟南芥cDNA微阵列来确定干旱诱导基因及控制胁迫诱导基因表达的转录因子,共发现
44个干旱诱导基因,其中30个新基因没有报道,这些基因的
功能需要进一步的确定[42].Matos等(2001)通过干旱胁迫刺激新的马铃薯蛋白基因(编码半乳糖酰基水解酶,该酶与抗旱性有关).从干旱胁迫的豇豆叶片中分离到一个cDNA(Vupat
3
1),编码分子量为43×10的蛋白,与马铃薯蛋白有同源性,重组蛋白VUPAT1在Baculovirus重组蛋白表达系统中表现出半乳糖酰基水解酶活力.Vupat1启动子含有预测的干旱诱导序列.Northern2blot分析表明,在干旱敏感栽培种中,干旱胁迫刺激该基因表达,从而使植株增强胁迫耐力[43].
Akiyama等(2001)用大麦葡聚糖内切酶(endo21,32glu2canase)的同功酶GII基因作探针,在ABA、干旱胁迫的水稻中克隆了OsGLN1基因,它是一个新的endo21,32glucanase.编码
318个氨基酸的蛋白,分子量为34723,没有N端信号肽.Os2GLN1能被干旱和ABA刺激转录.在根中比在苗中的转录水平
高[44].Caruso等(2002)从杨树(Populuseuramericanacv.Dor2skamp)无性系叶片中分离到编码脱水素的cDNA,命名为peu2
dhn1,长1046bp,含675bp的开放阅读框,peudhn1序列有两
个特定脱水素的保守重复序列,K片断(EKKGIMDKIKEK2LPG)和8个Ser的S片段,但没有一般脱水素都有的保守Y片段(DEYGNP),推测peudhn1的结构域与拟南芥脱水素ERD14、COR47和LTI29类似.在非胁迫的杨树中,在叶片和根中有低水平的peudhn1.peudhn1的转录水平可以被干旱、盐、寒冷、渗透胁迫诱导[45].
Shen等(2004)从耐旱的厚叶旋蒴苣苔(Boeacrassifolia)中分离脱水素基因,命名为BcDh2,长700bp,有399bp的开放阅读框,含有Y片段和Ser残基链(S片段)和两个富含Lys的重复片段.具有典型脱水素的YnSK2结构.当进行干旱、外源
ABA和热激处理时,BcDh2的转录积累,但在低温时不明显.BcDh2基因的启动子和GUS融合转烟草,干旱、冷、热、ABA、MeJA能使转基因烟草的GUS活力增加
[46]
下脱水后,NCED转录细微降低.NCED的转录受末端产物调
节,ZEP类似于NCED[38].番茄NCED基因的异常表达引起ABA的富积.来源于番茄Notabilis的LeNCED1基因被转入烟草中(用四环素做对照),当用四环素处理烟草叶片时,叶片中ABA含量的增加诱导NCED的转录.在35S强启动子下转
.Babu等(2004)研
究了一个抗脱水的大麦的LEA基因———HVA1.转基因水稻能在长期干旱下表达大麦的HVA1基因,转HVA1基因的水稻保持高的叶片相对含水量(RWC),生长量降低小.在干旱下有更好的渗透调节(OA),这些结果表明,HVA1蛋白有利于转基因
4期杨帆等:植物对干旱胁迫的响应研究进展 589
水稻在干旱下保护细胞膜免受伤害[47].Gu等(2005)从水稻中通过RT-PCR分离到4个含完整的开放阅读框的cDNA,可能编码Ser、Thr/Tyr激酶,能磷酸化酪氨酸和丝氨酸/苏氨酸残
基.命名为OsDPK1(Oryza.sativaDual2specificityproteinki2
nase)、OsDPK2、OsDPK3、OsDPK4.这些OsDPKn在编码区有
的变化.在检测的几个蛋白中,在干旱期间丰度明显增加但在
水分恢复后下降.同年对水稻叶片在干旱和复苏期间的蛋白质组分析,检测到1000个以上的蛋白质点,42个点在胁迫下丰度有明显的变化,27个点显示在两种栽培种中有不同的反应模式,最大的不同是在CT9993中蛋白质增加而在IR62266中不受影响,在干旱下IR62266下降而在CT9993中不受影响.在复水10d后,所有的蛋白恢复到湿润的对照种水平,用质谱鉴定了16种干旱反应蛋白[52].这些干旱诱导蛋白明显增强了作物的抗旱性,,以及在以后的,还未见报道.
大约70%的同源性,有一个内含子.预测的氨基酸序列分析表明:OsDPK与蛋白激酶TaPK1有85%的同源性.OsDPK1只在叶片中高表达,而在未成熟的穗中低表达;OsDPK2在叶中有适量表达,在根中低表达;OsDPK3在根和叶中有适量表达;
OsDPK4在所有组织中都低表达.OsDPK1、2、3在苗中能被ABA、高盐、干旱、风等诱导.OsDPKn参与植物的生物胁迫和
非生物胁迫反应[48].从目前的研究来看,虽然分离、鉴定了很多干旱相关的基因,验,哪些基因是主效基因.意义.
3,导致了当地严重.对干旱胁迫的植物形态、生理生化的研究只是为
了明确干旱胁迫的机制,为后续研究奠定基础.因此还要从分子抗性育种方面着手来解决问题.虽然目前分离了许多抗性基因并鉴定了它们的部分功能.但是,由于抗旱性是由多基因控制的综合性状(数量性状),难以确定主效基因,而且对于某种具体作物到底转哪种或哪些基因对抗旱性的提高更为有效,目前还未见这方面的比较研究.在干旱胁迫研究中,还应该注意以下问题和建议:(1)提高抗旱分子育种的针对性和有效性,避免抗旱分子育种的盲目性,加强植物抗旱分子机制的研究;(2)由于植物的抗旱性是由多个功能基因控制的,应采用多功能基因、主效功能基因和调节基因结合、比较策略,避免单基因策略提高植物的抗旱性失败的可能性;(3)可以针对性地对某一种模式植物转不同的抗性基因,或对不同植物转同一种抗性基因的比较实验,从而决定主效基因,加快抗性育种应用于生产的步伐.
对植物受干旱胁迫的形态、生理研究是明确抗旱性机制的重点,而分离干旱胁迫相关基因、鉴定其功能、明确其在植物抗旱性方面的角色,一直是研究植物分子抗性育种的工作重点.尽管目前抗旱分子育种面临不少问题,但随着抗旱分子生物学研究的深入和生物技术的进步,相信在不久的将来会有大量的抗旱转基因作物应用到生产实践中来.
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3.4 、蛋白质组学研究
植物适应逆境胁迫的一个重要策略是即时大量合成许多胁迫诱导蛋白.干旱诱导蛋白是指植物在受到干旱胁迫时新合成或合成增多的一类蛋白.逆境诱导蛋白对植物的逆境适应起保护作用,它们的诱导是植物对环境的一种适应,可以提高植
物的耐胁迫能力.胚胎发生后期,富集蛋白(LEA)在逆境胁迫下能被诱导并迅速大量合成,参与植物的防御代谢.LEA蛋白可以解决在严重脱水的情况下,植物因失水导致的细胞组分的晶体化,破坏细胞的有序结构的问题.LEA蛋白被构建成伸展状态而不是折叠成球状,使它具有高的亲水性,LEA蛋白的这些由束水作用组成的优点加上它们高的细胞内浓度和它们的表达方式,可以维持特殊的细胞结构或者通过少量的水分需求而适应干旱胁迫的影响.
Artlip等(1997)对dehydrin基因在同属的每年落叶的和常青桃树中的季节表达做了研究,桃树的dehydrin基因编码一个472个氨基酸,分子量为50020的蛋白.研究结果表明,该基因在常青型(不耐低温)中比每年落叶的桃树的转录滞后,蛋白质表达也类似.在秋天常青树的蛋白表达明显滞后,其他季节类似.说明脱水素基因编码的干旱诱导蛋白在不同种中随季节变化的不同而不同[49].Riccardi等(1998)研究逐步水分胁迫对玉米中蛋白质变化的影响.通过双向电泳分析诱导蛋白变化,用ImageMaster对数量进行分析,413个点的78个蛋白的量有显著变化,38个蛋白在不同的基因型有不同的表达,在干旱植物中有11个蛋白增加了1.3～5倍,16个与以前报道的蛋白有同源性.这些差异蛋白的表达明显增强了玉米的抗旱性,但具体哪种蛋白的作用更加明显未见报道[50].Costa等(1998)对海上松树中的干旱诱导蛋白作了研究.在干旱胁迫和胁迫后,通过计算机分析,1000个蛋白质点被定量,38个在胁迫期间有反应,一些蛋白积累而一些蛋白被抑制,获得11个蛋白的微序列,10个蛋白有基本的同源性.这些蛋白差异很大,参与光合成、细胞伸长、抗毒代谢和木质化.Salekdeh等(2002)通过蛋白质组途径分析水稻在干旱、盐胁迫下的反应.在干旱处理和湿润处理的叶片中检测到2000多个蛋白,1
000个以上的蛋白被定量,42个蛋白在丰度或位置上有显著
[51]
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2007208225
植物对干旱胁迫的响应研究进展
杨帆 苗灵凤 胥晓 李春阳
1
2
1
133
3
(1中国科学院成都生物研究所 成都 610041;2右江民族医学院 广西百色 533000)
摘 要 植物在经受干旱胁迫时,通过细胞对干旱信号的感知和传导,调节基因表达,产生新蛋白质,从而引起大量形
态、生理和生化上的变化.干旱胁迫对植物在细胞、器官、个体、,也会影响其光合作用、渗透调节、抗氧化系统等生理生化指标.,NCED、dehydrin基因和CBF、DREB等转录因子.另外,.关键词 干旱胁迫;形态;生理;生化;CBF;DREB;NCECLC Q945.78
ofantResponsestoDroughtStress
,MIAOLingfeng,XUXiao&LIChunyang
1
2
1
133
3
1ChengduInstituteofBiology,ChineseAcademyofSciences,Chengdu610041,China)
(2DepartmentofBiochemistry,YouJiangMedicalCollegeforNationalities,Baise533000,Guangxi,China)
Abstract Whenplantsaresufferedbydroughtstress,theycanthroughcellsapperceiveandtransmitdroughtsignal,regulategeneexpressionandproducenewproteins,soastocausemanymorphological,physiologicalandbiochemiscalchanges.Droughtstresssignificantlyandmorphologicallyaffectscells,organs,individualsandpopulationsofplants,andalsophysiologicallyandbiochemicallyimpactstheirphotosynthesis,osmoregulationandantioxidantsystem.Molecularresponsesofplantstodroughtstressarecomplicated,whichinducesthesynthesesofsomenewgenes,suchasNCEDanddehydringenes,andCBFandDREBtranscriptionfactors.Moreover,droughtstresscanalsoinducesomechangesinproteomics.Ref52Keywords droughtstress;morphology;physiology;biochemistry;CBF;DREB;NCEDCLC Q945.78
干旱是影响植物生长和发育的主要环境因子之一.全球干
旱、半干旱地区约占耕地面积的一半,这些地区水分供应不足,森林植被疏稀,生态环境恶化,水土流失严重,自然灾害频繁.即使在土壤水分充足的情况下,水分亏缺也常常会发生,从而影响到光合作用、物质运输、蛋白质合成和细胞伸长等生理过程.水分亏缺造成植物的各种损伤现象出现之前,植物就对胁迫做出包括形态、生理、基因表达在内的适应性调节反应,从而
[1,2]
做出最优化的选择.本文综述了植物对干旱胁迫响应的最新研究进展,以供相关研究者借鉴.
的变化;而不耐旱杨树气孔对水分亏缺的反应较迟钝,在不同胁迫强度下保卫胞中的离子含量没有明显的改变[3,4].在器官和个体水平上,水分胁迫可显著减小杨树的高度生长、比叶面积及最大叶面积,同时也减少叶面积的生长率、叶片数量及生物产量[5].水分条件还影响生物量的分配,水分胁迫下生物量向根部的相对分配增加,功能根的数量和长度增加[6].在干旱处理的早期阶段,抗旱的杨树无性系有更多的干物质优先向根和茎部分配[7,8].Siemens等(2003)研究了水分缺失和恢复对颤杨(Populustremuloides)树苗根部水分的影响.所有的胁迫水平和胁迫恢复处理都降低了气孔导度、茎水势.相反,在严重水分缺失胁迫时,根数目和水压传导能力被抑制,并且在重新浇水24h后不会恢复.在严重水分胁迫时,颤杨根部的水压传导能力能通过增加质体根部水分流动的比率弥补[9].不同群体对水分胁迫的反应存在明显的差异,Zhang等(2004,2005)监测了来源于干旱、湿润、适中的3个不同生态型的山杨在水分充足和逐步干旱下的干物质积累与分配、气体交换、ABA含量以及用水效率的种群差异.不同生态型种群在各个水分含量下的生长高度(Ht)、总生物量(Tb)、总叶面积(La)、根茎比率(Rs)、特定叶面积(Sla)、净光合效率(A)、呼吸速率(E)、气孔
13密度(g)、碳同位素组成(δC)、长期水分利用效率(WUET)、瞬时水分利用效率(WUEi)等方面存在差异,但这些差异在高
1 干旱胁迫对植物形态指标的影响
从全球来看,水是农林业生产的主要限制因素之一.植物的生长受水分限制,在干旱条件下,植物在细胞、器官、个体和群体等各个水平上都会出现相应的变化.表皮在干旱环境下对植物的生存具有重要作用,干旱环境下植物细胞表皮膜的渗透性比中生植物的低1～2个数量级,植物的气孔关闭,通过表皮膜进行水分散失[2].在水分胁迫下,耐旱和不耐旱杨树气孔保卫细胞的反应存在明显差异:耐旱杨树的气孔对水分亏缺的反应灵敏,保卫细胞中的离子含量随不同胁迫强度而表现出明显
收稿日期:2006207225 接受日期:2007201230
3国家自然科学基金项目(No.30200218) SupportedbytheNational
NaturalScienceFoundationofChina(No.30200218)33通讯作者 Correspondingauthor(E2mail:[email protected])
水分含量下不显著.与湿润生态型相比,干旱生态型在各个水分调节下有更低的Ht、Tb、La、Sla、A、E、C和更高的Rs、
4期杨帆等:植物对干旱胁迫的响应研究进展 587
WUET和WUEi.另一方面,干旱生态型在低水分条件下有更高
13
的ABA含量和δC合成.这些对水分反应的形态和生理差异显示,干旱条件下不同生态型种群在苗期和生长期有不同的存活策略.湿润生态型采用浪费用水策略,从而能快速生长;而干旱生态型采取保守用水策略,所以缓慢生长[10,11].Yin等(2005)研究了水分胁迫对不同海拔的青杨和青海杨的早期生长、干物质积累和水分利用效率的影响.结果显示,来自高海拔的青海杨采用保守的用水策略,有较强的耐旱性[12].王翔等(2006)进行水分胁迫对青海杨干旱种群和湿润种群的相关研究,得到与前面一致的结论[13].研究干旱胁迫下的形态变化有利于植树造林时的物种筛选和林木的生长.
maysL.)叶片中几种酶活性研究结果表明,在一定的水分胁迫
范围内,玉米叶片的POD、CAT、ASP活性均随着土壤含水量的降低而升高,但过度胁迫时,酶活性降低[23].对径柳植物遇旱时SOD、POD及MDA的变化进行探索性研究,发现SOD、
POD活性在整个干旱处理中呈上升趋势,膜脂过氧化产物丙
二醛含量在干旱处理时没有持续增加,其变化呈双峰型[24].青杨叶片的O-2产生随胁迫程度的加大而增加,MDA含量的变化趋势与O-2产率的变化趋势相似.在一定胁迫强度范围内,
SOD和CAT的水平亦与O;细胞质膜透性的
-2
.说明2,致使MDA,[25].这些对生理生化变,也为后面的分子育种提供.
2 植物对干旱胁迫的生理生化适应
,节、pH调节、渗透调节、[14]在经受干旱胁迫时,、调节基因表达、[15]
化.比较常见的是:光合速率降低,代谢途径发生改变,可溶性物质累积,脯氨酸、甜菜碱[16]通过各种途径被合成,一些体内原来存在的蛋白质消失、分解,同时产生包括参与各种代谢调节相关的酶.现主要从光合作用、渗透调节、活性氧清除3个方面来进行综述.
光合作用是干物质生产的主要途径,与生长关系密切.干旱胁迫容易引起光能过剩,过剩的光能会对光合器官产生潜在的危害.依赖于叶黄素循环的热耗散是光保护的主要途径,同时酶促及非酶促系统也是防止光合器官破坏的重要途径[17].在水分胁迫下,杨树的净光合速率显著下降[18].陈少良等[19]研究了水分胁迫对4种杨树无性系苗木光合作用的影响,发现对土壤干旱敏感的杨树受旱后净光合速率(Pn)剧烈下降,主要是由于非气孔因素的影响:即RUBP羧化酶(Rubisco)的活性降低;耐旱性强的杨树,Pn下降的幅度小,气孔因素和非气孔因素都是影响光合作用的因子.在干旱条件下,甘薯的PSII光化学活性下降,光捕获蛋白复合物吸收过剩光能以热的形式进行耗散.叶绿素衰减和光合膜的功能失调导致PSII光化学活性下调[20].
在干旱胁迫条件下,植物维持细胞渗透平衡的一个策略是主动积累一些小分子有机化合物和蛋白类保护剂.这些代谢物包括甘油、山梨醇、甘露醇等多元醇,蔗糖和海藻糖等低分子糖类,脯氨酸、甘氨酸、甜菜碱等氨基酸及其衍生物.干旱胁迫下,甜菜碱和脯氨酸等小分子的积累可以降低渗透胁迫[21].在人为控制环境的盆栽杨树的渗透调节主要是由于糖和无机离子的积累[22].
干旱胁迫引起植物抗氧化酶系统的变化和紊乱.干旱条件下,植物体内的氧自由基增多,大量研究表明,植物体内过剩自由基的毒害之一是引发膜脂过氧化作用,造成膜系统的损伤,严重时会导致植物细胞的死亡[1].抗氧化物如超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽(GSH)等具有消除超氧化自由基、保护植物体的作用,提高林木体内SOD活性及GSH含量是提高林木抗逆性的重要途径.抗氧化酶系的表达量和抗氧化物质的积累量与植物对逆境胁迫的耐(抗)性呈正相关.对水分胁迫下金沙江干热河谷典型土壤(燥红土和变性土)生长的玉米(Zea
3 植物对干旱胁迫的分子响应
3.1 与干旱胁迫相关的转录因子研究
通过转化调节基因来提高植物脱水胁迫的耐性是一条十分诱人的途径.由于在逆境条件下,这些逆境相关的转录因子,能与顺式作用重复元件结合,从而调节这些功能基因的表达和信号转导,它们在转基因植物中的过量表达会激活许多抗逆功能基因的同时表达.胁迫诱导基因能增强胁迫反应的耐力,不同的转录因子参与胁迫诱导基因的调控.遗传研究已经鉴定了很多转录因子操纵胁迫反应的调控.最近的研究进展是在干旱、寒冷胁迫下基因表达的复合调控[26].植物转录调节子的
AP2/ERF家族至少包含一个拷贝的DNA结合域,叫AP2域.AP2域是植物特定的、在不同的植物中都有同源性
[27]
.拟南芥
CBF1是一个编码AP2域的转录激活子,结合到DNA顺式作
用元件C2repeat/DRE上,刺激低温和水分缺失下效应基因的转录.CBF1作为转录激活子结合到C2repeat/DRE上,对冷和干旱调节基因的表达起调控作用[28].Hsieh等(2002)利用35S启动子和拟南芥CBF1基因构建载体转化番茄,转基因番茄比野生型有更好的抗水分胁迫的能力,但植株矮化,果实和种子的数量和重量减少,外源的赤霉酸处理能起反作用,但不影响水分胁迫的抗性.在没有赤霉酸的处理下,转基因番茄在水分胁迫下气孔迅速关闭,转基因植物比对照种有更高的脯氨酸含量.研究结果表明,异常表达拟南芥CBF1的番茄加强了对水分胁迫的抗性,同时增强对冷和氧化胁迫的抵抗力.但是35S启动子可能与转基因植物的畸形有关[29,
30]
.转录因子CBF4
在拟南芥中是一个干旱适应的调节子.CBF4能被干旱胁迫上调,而不是低温.在转CBF4基因的拟南芥中能激活C2repeat/DRE,结果表明转基因植物有更好的抗冻性和抗干旱胁迫能力,CBF4蛋白和CBF/DREB1有类似的序列和结构域[31].这些转录因子的分离对增强抗旱相关基因的表达具有重要的指导意义,但是对于这些转录因子应该与哪些启动子结合,既能加强基因表达,从而增强抗旱性,又能避免一般启动子使植物致畸问题的解决,应该是以后研究工作的重点.
3.2 与脱落酸(ABA)生物合成相关酶的基因
(NCED)研究
作为一种植物激素,ABA在植物生命周期的很多阶段都
588 应用与环境生物学报 ChinJApplEnvironBiol 13卷
发挥重要作用,包括种子的形成和萌芽以及植物对各种环境胁
迫的反应,因为这些生理过程和内源ABA水平相关,ABA的生物合成使得这些生理过程得以说明.脱落酸在水分胁迫下调控基因表达,一旦ABA水平升高,信号传导机制被激活,刺激基因表达.ABA在植物适应水分胁迫中具有重要作用[24].近年来对编码ABA生物合成关键酶的基因的鉴定,揭露了ABA合成的生物途径.同时,基因家族的存在和他们各自的作用阐明了ABA生物合成的机制.在ABA生物合成的关键步骤是催化92顺环氧类胡萝卜素双加氧化酶(NCED),NCED的作用是转运到质体中切割裂解92顺紫黄质和92顺新黄质,转化形成黄氧素(ABA前体),ABA合成被NCED基因家族控制[32].
从拟南芥中分离鉴定的9个类胡萝卜素切割双加氧酶,对其中5个AtNCEDs(2、3、5、6、9)做了表达分析.5与质体相连,.AtN3、6D5,AtNCED9在基质上.,表现出不同的ABA水平[33].NCED基因来调节干旱耐力,拟南芥AtNCED3基因的超表达引起了内源ABA水平的升高,干旱和ABA促进基因转录.植物超表达该基因导致叶片呼吸速率的降低和抗旱性增强,该基因的反义抑制使得对干旱敏感,表明该基因的表达在干旱胁迫下对ABA的生物合成起关键作用.通过AtNCED3的基因修饰使得内源ABA积累从而提高抗旱性[34].
在水分胁迫的豌豆中,92顺环氧类胡萝卜素切割反应是ABA生物合成的关键调节步骤.从野生的豌豆中克隆的PvNCED1基因,全长2398bp,编码615个氨基酸的开放阅读框,把PvNCED1导入叶绿体中,和内囊体结合.PvNCED1的重组蛋白催化92顺紫黄质和9′2顺新黄质的切割反应.对分离叶片进行干旱处理时,PvNCED1的mRNA和蛋白水平提高使得ABA积累.相反,复水处理时,他们快速下降.在7℃时水分胁迫慢慢诱导PvNCED1的mRNA和蛋白水平,在2℃时不能积累,说明切割反应还与温度有关.切割反应是在内囊体、类胡萝卜素积累的地方[35].从豇豆中克隆的VuNCED1、GST融合蛋白表达显示NCED活力,能催化切割反应.VuNCED1能被干旱强烈地诱导,但干旱不能激发VuABA1的表达[36].从鳄梨中克隆NCED基因家族:PaNCED1、PaNCED2、PaNCED3.PaNCED1、PaNCED3能被果实成熟诱导;PaNCED2在叶中和果实成熟期间连续表达,PaNCED2缺少叶绿体转运肽,不能参与ABA的生物合成;PaNCED1能被水分胁迫诱导,但PaNCED3在脱水叶片中检测不到.重组子PaNCED1、PaNCED3能参与切割反应,使92顺叶黄质切割成黄氧素和C252apocarotenoids,但PaNCED2不能.结果表明,在鳄梨中
[37]
ABA生物合成是受类胡萝卜素的切割水平调节的.光、暗循环、水分胁迫和ABA能诱导番茄玉米黄质的环氧化酶(ZEP)和92顺环氧类胡萝卜素双加氧酶(NCED).在干旱处理下,
NCED在叶和根中转录增加,ZEP只在根中增加.当对叶片切
LeNCED1的番茄,没有明显差异,表明内源ABA活力的共抑
制.相反,这3种植物显示了一个共性,加强了ABA的合成.两个转化植物的后代气孔密度降低,NCED的mRNA和种子中
ABA含量的增加
[39,40]
.这些从不同作物中分离到的NCED基
因有助于研究在干旱胁迫下ABA合成机理以及ABA在干旱
胁迫中的作用.
3.3 与干旱胁迫直接相关的诱导基因研究
在干旱胁迫条件下,植物会特异地表达一些基因,通过研,,避免rd29A和
ABA诱导.rd29A在脱水
,但对ABA反应没有响应.
rd29A在脱水、高盐、和低温下能延迟rd29B的诱导
[41]
.Seki
等(2001)使用大约1300个全长拟南芥cDNA微阵列来确定干旱诱导基因及控制胁迫诱导基因表达的转录因子,共发现
44个干旱诱导基因,其中30个新基因没有报道,这些基因的
功能需要进一步的确定[42].Matos等(2001)通过干旱胁迫刺激新的马铃薯蛋白基因(编码半乳糖酰基水解酶,该酶与抗旱性有关).从干旱胁迫的豇豆叶片中分离到一个cDNA(Vupat
3
1),编码分子量为43×10的蛋白,与马铃薯蛋白有同源性,重组蛋白VUPAT1在Baculovirus重组蛋白表达系统中表现出半乳糖酰基水解酶活力.Vupat1启动子含有预测的干旱诱导序列.Northern2blot分析表明,在干旱敏感栽培种中,干旱胁迫刺激该基因表达,从而使植株增强胁迫耐力[43].
Akiyama等(2001)用大麦葡聚糖内切酶(endo21,32glu2canase)的同功酶GII基因作探针,在ABA、干旱胁迫的水稻中克隆了OsGLN1基因,它是一个新的endo21,32glucanase.编码
318个氨基酸的蛋白,分子量为34723,没有N端信号肽.Os2GLN1能被干旱和ABA刺激转录.在根中比在苗中的转录水平
高[44].Caruso等(2002)从杨树(Populuseuramericanacv.Dor2skamp)无性系叶片中分离到编码脱水素的cDNA,命名为peu2
dhn1,长1046bp,含675bp的开放阅读框,peudhn1序列有两
个特定脱水素的保守重复序列,K片断(EKKGIMDKIKEK2LPG)和8个Ser的S片段,但没有一般脱水素都有的保守Y片段(DEYGNP),推测peudhn1的结构域与拟南芥脱水素ERD14、COR47和LTI29类似.在非胁迫的杨树中,在叶片和根中有低水平的peudhn1.peudhn1的转录水平可以被干旱、盐、寒冷、渗透胁迫诱导[45].
Shen等(2004)从耐旱的厚叶旋蒴苣苔(Boeacrassifolia)中分离脱水素基因,命名为BcDh2,长700bp,有399bp的开放阅读框,含有Y片段和Ser残基链(S片段)和两个富含Lys的重复片段.具有典型脱水素的YnSK2结构.当进行干旱、外源
ABA和热激处理时,BcDh2的转录积累,但在低温时不明显.BcDh2基因的启动子和GUS融合转烟草,干旱、冷、热、ABA、MeJA能使转基因烟草的GUS活力增加
[46]
下脱水后,NCED转录细微降低.NCED的转录受末端产物调
节,ZEP类似于NCED[38].番茄NCED基因的异常表达引起ABA的富积.来源于番茄Notabilis的LeNCED1基因被转入烟草中(用四环素做对照),当用四环素处理烟草叶片时,叶片中ABA含量的增加诱导NCED的转录.在35S强启动子下转
.Babu等(2004)研
究了一个抗脱水的大麦的LEA基因———HVA1.转基因水稻能在长期干旱下表达大麦的HVA1基因,转HVA1基因的水稻保持高的叶片相对含水量(RWC),生长量降低小.在干旱下有更好的渗透调节(OA),这些结果表明,HVA1蛋白有利于转基因
4期杨帆等:植物对干旱胁迫的响应研究进展 589
水稻在干旱下保护细胞膜免受伤害[47].Gu等(2005)从水稻中通过RT-PCR分离到4个含完整的开放阅读框的cDNA,可能编码Ser、Thr/Tyr激酶,能磷酸化酪氨酸和丝氨酸/苏氨酸残
基.命名为OsDPK1(Oryza.sativaDual2specificityproteinki2
nase)、OsDPK2、OsDPK3、OsDPK4.这些OsDPKn在编码区有
的变化.在检测的几个蛋白中,在干旱期间丰度明显增加但在
水分恢复后下降.同年对水稻叶片在干旱和复苏期间的蛋白质组分析,检测到1000个以上的蛋白质点,42个点在胁迫下丰度有明显的变化,27个点显示在两种栽培种中有不同的反应模式,最大的不同是在CT9993中蛋白质增加而在IR62266中不受影响,在干旱下IR62266下降而在CT9993中不受影响.在复水10d后,所有的蛋白恢复到湿润的对照种水平,用质谱鉴定了16种干旱反应蛋白[52].这些干旱诱导蛋白明显增强了作物的抗旱性,,以及在以后的,还未见报道.
大约70%的同源性,有一个内含子.预测的氨基酸序列分析表明:OsDPK与蛋白激酶TaPK1有85%的同源性.OsDPK1只在叶片中高表达,而在未成熟的穗中低表达;OsDPK2在叶中有适量表达,在根中低表达;OsDPK3在根和叶中有适量表达;
OsDPK4在所有组织中都低表达.OsDPK1、2、3在苗中能被ABA、高盐、干旱、风等诱导.OsDPKn参与植物的生物胁迫和
非生物胁迫反应[48].从目前的研究来看,虽然分离、鉴定了很多干旱相关的基因,验,哪些基因是主效基因.意义.
3,导致了当地严重.对干旱胁迫的植物形态、生理生化的研究只是为
了明确干旱胁迫的机制,为后续研究奠定基础.因此还要从分子抗性育种方面着手来解决问题.虽然目前分离了许多抗性基因并鉴定了它们的部分功能.但是,由于抗旱性是由多基因控制的综合性状(数量性状),难以确定主效基因,而且对于某种具体作物到底转哪种或哪些基因对抗旱性的提高更为有效,目前还未见这方面的比较研究.在干旱胁迫研究中,还应该注意以下问题和建议:(1)提高抗旱分子育种的针对性和有效性,避免抗旱分子育种的盲目性,加强植物抗旱分子机制的研究;(2)由于植物的抗旱性是由多个功能基因控制的,应采用多功能基因、主效功能基因和调节基因结合、比较策略,避免单基因策略提高植物的抗旱性失败的可能性;(3)可以针对性地对某一种模式植物转不同的抗性基因,或对不同植物转同一种抗性基因的比较实验,从而决定主效基因,加快抗性育种应用于生产的步伐.
对植物受干旱胁迫的形态、生理研究是明确抗旱性机制的重点,而分离干旱胁迫相关基因、鉴定其功能、明确其在植物抗旱性方面的角色,一直是研究植物分子抗性育种的工作重点.尽管目前抗旱分子育种面临不少问题,但随着抗旱分子生物学研究的深入和生物技术的进步,相信在不久的将来会有大量的抗旱转基因作物应用到生产实践中来.
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3.4 、蛋白质组学研究
植物适应逆境胁迫的一个重要策略是即时大量合成许多胁迫诱导蛋白.干旱诱导蛋白是指植物在受到干旱胁迫时新合成或合成增多的一类蛋白.逆境诱导蛋白对植物的逆境适应起保护作用,它们的诱导是植物对环境的一种适应,可以提高植
物的耐胁迫能力.胚胎发生后期,富集蛋白(LEA)在逆境胁迫下能被诱导并迅速大量合成,参与植物的防御代谢.LEA蛋白可以解决在严重脱水的情况下,植物因失水导致的细胞组分的晶体化,破坏细胞的有序结构的问题.LEA蛋白被构建成伸展状态而不是折叠成球状,使它具有高的亲水性,LEA蛋白的这些由束水作用组成的优点加上它们高的细胞内浓度和它们的表达方式,可以维持特殊的细胞结构或者通过少量的水分需求而适应干旱胁迫的影响.
Artlip等(1997)对dehydrin基因在同属的每年落叶的和常青桃树中的季节表达做了研究,桃树的dehydrin基因编码一个472个氨基酸,分子量为50020的蛋白.研究结果表明,该基因在常青型(不耐低温)中比每年落叶的桃树的转录滞后,蛋白质表达也类似.在秋天常青树的蛋白表达明显滞后,其他季节类似.说明脱水素基因编码的干旱诱导蛋白在不同种中随季节变化的不同而不同[49].Riccardi等(1998)研究逐步水分胁迫对玉米中蛋白质变化的影响.通过双向电泳分析诱导蛋白变化,用ImageMaster对数量进行分析,413个点的78个蛋白的量有显著变化,38个蛋白在不同的基因型有不同的表达,在干旱植物中有11个蛋白增加了1.3～5倍,16个与以前报道的蛋白有同源性.这些差异蛋白的表达明显增强了玉米的抗旱性,但具体哪种蛋白的作用更加明显未见报道[50].Costa等(1998)对海上松树中的干旱诱导蛋白作了研究.在干旱胁迫和胁迫后,通过计算机分析,1000个蛋白质点被定量,38个在胁迫期间有反应,一些蛋白积累而一些蛋白被抑制,获得11个蛋白的微序列,10个蛋白有基本的同源性.这些蛋白差异很大,参与光合成、细胞伸长、抗毒代谢和木质化.Salekdeh等(2002)通过蛋白质组途径分析水稻在干旱、盐胁迫下的反应.在干旱处理和湿润处理的叶片中检测到2000多个蛋白,1
000个以上的蛋白被定量,42个蛋白在丰度或位置上有显著
[51]
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