植物响应盐碱胁迫的生理与分子机制研究进展开题报告

 2023-02-19 20:34:38

1. 研究目的与意义、国内外研究现状(文献综述)

课题意义:在我国辽东半岛南至海南岛的滨海地带以及大致沿淮河-秦岭-喜马拉雅山一线以北的干旱、半干旱和沙漠地带地面相对低平和地下径流汇集地区均出现土壤盐碱化现象[1]。土壤中盐分过多积累,导致特定离子积累和低水势出现,最终形成离子毒害,对植物的生长发育存在制约影响。目前,对植物在盐碱胁迫下的生理、信号转导途径的研究越来越受到研究人员的关注,这对于盐碱地合理高效利用和我国农业的可持续发展有重要意义。

国内外研究概况:盐胁迫的存在自始至终影响着植物的生长发育,当植物种子在盐胁迫下开始生长时,就开始在各个生长方面受到抑制[2]。盐胁迫下,土壤中Na 的积累较多,植物通过非选择性离子通道VINSCCs (Voltage Independent Non-Selective CationChannels)吸收Na 进入根部表皮和皮质细胞,导致质膜去极化,激活DA-NSCCs(Depolarization Activated Non-Selective Cation Channels,DA-NSCCs)和外向K 通道KOR(Potassium Outward-recifying Channels),降低了细胞体内K 的积累,从而导致植物体内Na /K 比例失衡,植物营养缺乏[3]。目前的研究表明,植物自身调节渗透平衡主要有两种方式,一是通过选择性地吸收土壤中的离子或屏蔽胞外离子来稳定自身的渗透平衡[4],二是植物体积累的可溶性有机质参与渗透调节,例如可溶性糖、脯氨酸甜菜碱等 [5] 。在盐胁迫条件下,Ca2 的作用主要调控的是植物体内的Na /H 的浓度比例,以确保植物免受离子毒害的影响[6]。目前已经发现了很多外源物质能够提高植物的耐盐性。外源物质可以分为:无机物质和有机物质。无机物质主要有外源钙、外源硅等[7]~[9].

应用前景:对于人工草坪来说,选用耐盐性强或较强的草种进行播种是目前能够有效地解决草地盐胁迫的主要方法。因此,鉴定草种的耐盐性便是研究的重中之重。首先,先将适宜本地种植的不同草种进行耐盐性分析,选出综合评价适宜的草种。对同一草种再进行不同品种的耐盐性分析,选出综合特性适宜的品种。

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2. 研究的基本内容和问题

土壤中盐分过多积累,导致特定离子积累和低水势出现,最终形成离子毒害,土壤盐碱化是全世界正在面临的严重的环境问题,对植物的生长发育存在制约影响。在我国辽东半岛南至海南岛的滨海地带以及大致沿淮河-秦岭-喜马拉雅山一线以北的干旱、半干旱和沙漠地带地面相对低平和地下径流汇集地区均出现常见的土壤盐碱化现象。1)对于盐碱土的分类,国内外的标准大多不一样,我国研究人员王遵义等在《中国盐碱土》中指出,盐碱土中含有的可溶性阳离子有Na 、Mg 、Ca 、K 等,阴离子有Cl-、SO2-、HCO3-、CO2-等。通常将土壤中含有NaCl、Na2SO4等造成的胁迫衬为中性盐胁迫,即盐胁迫;将土壤中含有Na2CO3、NaHCO3等碱性盐的胁迫衬为碱性盐胁迫。但由于土壤盐化和碱化往往是伴随发生的,所以将盐化和碱化同时存在的现象叫做土壤盐碱化现象。土地盐碱化在我国日趋严重,我们面临的不仅是现有的盐碱化土壤植物无法生存的问题,更多的还要早发现早改进,让即将会出现盐碱化的土地彻底改变的其盐碱化的趋势,要生物改进和土壤改进同时进行,这才是解决土壤盐碱化带来的影响的最有效的方式。盐胁迫给植物带来的不仅是盐浓度较高导致的渗透平衡失调,还有可能带来高pH、低K 等附带伤害,因此研究盐胁迫的影响的同时也不应该忽视这两种胁迫给植物带来的连带伤害。

3. 研究的方法与方案

研究方法:主要是查阅国内外文献,分析各种数据,了解植物耐盐碱性研究领域的最新成果,进行归纳总结。

技术路线:利用PubMed、Web of Science、万方等数据库,查阅植物耐盐碱性研究相关的文献,尤其是草类植物相关的耐盐碱性研究报道。认真阅读,收集数据,并对数据进行归纳、总结,综述植物响应盐碱胁迫的生理与分子机制的研究进展。

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4. 研究创新点

我国已经发现很多高抗性的作物品种,这也是今后研究工作的开展方向,对于具有高抗性的品种,应该从各个生物学层面考量,进行有效的筛选和培育。蛋白组学是很高效和有针对性的完成蛋白质的基因,并将控制后的基因利用转基因技术移植到植物基因组中,培育更好的耐盐性品种。利用最新的研究技术,改良现有品种。

目前,对植物的信号转导机制研究和成果有很多,但是仍有很多信号转导的分子转导和控件仍属于未知。随着Ca2 作为第二信使的研究逐渐深入,研究人员逐渐对Ca2 信号转导机制和对植物生长和抗逆性的研究也逐渐深入。但是对于Ca2 的接收器研究仍处于摸索阶段,对植物感受Ca2 的接受机制还没有打的突破。所以对植物的信号机制研究仍是需要不断深入和突破的方面。至于如何通过人为来调控植物的抗逆性的研究也有了很多新的发现,不止于研究植物生长激素的使用,也发现了很多生物碱和其他有机物。同时也可以通过锻炼耐盐性品种或者分子育种的方式,改良现有品种,培养更多具有高抗性的植物。研究的不断深入,通过不断全方位,全面的分析,一定会能更好的改善目前的环境问题。对于今后的研究,我们应该更全面的进行,不能局限于常规植物的的耐盐性分析,对很多外来之物或者特性差异较大的植物也要进行针对性研究,除此以外,对于同一植物的在不同的盐胁迫下,也要进行针对性的研究,因为不同的盐胁迫,离子差异较大,导致的植物生理和反应机制也有所差别。

5. 研究计划与进展

(1)2020.04-2020.05,文献整合和知识点分类归纳;

(2)2020.05,完成综述论文定稿;

(3)2020.05-2020.06,完成查重等工作。

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