水稻抗旱基因研究论文

最近我的同学发表的一篇盐旱综述的文章，中科院生物类Top期刊（IF=）International Journal of Molecular Sciences（IJMS）题为“Candidate Genes and Pathways in Rice Co-Responding to Drought and Salt Identified by gcHap Network”（ ）的研究性综述论文 在这里分享给大家。

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逆境的种类和逆境对植物的伤害 逆境指对植物生长和生存不利的各种环境因素的总和，又称为胁迫。逆境的种类包括 非生物胁迫（物理胁迫、化学胁迫）和生物胁迫 。逆境的种类很多，但都引起细胞脱水，生物膜破坏，各种代谢无序进行。逆境导致植物代谢失调主要表现在引起植物的水分胁迫；光合作用下降，同化产物供应减少；呼吸速率大起大落，呼吸代谢途径发生变化，PPP途径所占比例增强。在各种逆境下，植物体内的物质分解大于物质合成，水解酶活性高于合成酶活性，大量大分子物质被降解。

植物对逆境的适应和交叉适应 植物通过 避逆性和耐逆性 两种方式来抵抗逆境。植物对逆境的适应有形态结构和生理代谢两方面。形态适应有以根系发达、叶小以适应干旱条件；有扩大根部通气组织以适应淹水条件；有生长停止，进入休眠，以迎接冬季低温来临等。生理适应主要以形成逆境蛋白、增加渗透调节物质和脱落酸含量的方式，减少质膜系统的破坏，提高细胞对各种逆境的抵抗能力。

植物对不良环境间的相互适应作用称为交叉适应（交叉忍耐），植物交叉适应的作用物质可能是ABA。

植物抗逆性的获得与信号传导 植物通过细胞 感受 逆境信号、 传导 逆境刺激、 激活 一系列分子途径并调控相关基因表达和生理反应等三个阶段适应逆境，在逆境中获得抗逆性。在逆境下植物体内存在系统性传递信息的信号物，参与逆境信号转导的主要信号分子有 Ca2+、蛋白激酶、pH、ABA、ROS和NO 等。

旱害与植物抗旱性 干旱分为大气干旱、土壤干旱和生理干旱。干旱使细胞过度脱水、膜破坏，正常生理生化代谢受阻、细胞受到机械性损伤。抗旱植物一般有增加吸水、减少失水的形态特征及保水能力强，代谢稳定等生理特征。脯氨酸、干旱诱导蛋白可以提高植物抗旱性。

盐害与植物抗盐性 盐害对植物的主要危害是渗透胁迫、离子失调及引起生理代谢紊乱。根据植物抗盐能力的大小，分为盐生植物和甜土植物两大类。植物通过避盐及耐盐两种方式适应盐胁迫。渗调蛋白有利于降低细胞的渗透势和防止细胞脱水，提高植物对盐胁迫的抗性。植物体内的盐胁迫信号途径包括渗透胁迫信号转导途径和盐过敏感调控途径（SOS途径）。

单体型 ：又称单倍体型或单元型，是个体组织中，完全遗传自父母双方中某一亲本的一组等位基因。拥有特定SNP的个体常常在附近某一特定变异位点拥有特定等位基因，这种关系叫做连锁不平衡（linkage disequilibrium ， LD），同一染色体上的这一情况即为单体型。

简而言之，单体型就是指一段连锁的核酸序列。在单体型网络图中，不同的单体型就是用序列中的变异位点来区分。因此一般用来构建单体型的材料为：线粒体基因组、X/Y染色体，叶绿体基因组、或者是基因组上一段强连锁的区段。

干旱和盐害是制约水稻产量的重要非生物胁迫，相关功能基因的研究始终是领域内的热点。然而，由于抗逆性状的复杂性及影响因素的多样性，针对盐旱共响应的多胁迫作用机制仍不明确，如何有效利用抗逆功能基因组学的研究成果进行设计育种，也是后基因组时代水稻育种的关键问题。

该文章在系统介绍水稻盐旱机制的同时，结合转录组分析筛选到1748个盐旱共响应基因，主要富集在植物激素信号传导、内质网蛋白调控，MAPK等重要通路，进而对其中的核心基因进行功能单倍型网络分析，构建了“gcHap-network pathway”的盐旱共响应机制框架图。同时整理了近900份耐盐抗旱水稻品种，分析发现在重要亲本中大多包含上述核心基因及有利单倍型，为将来进一步进行系统验证和分子设计育种提供了重要参考。

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