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干旱概述1

第一章 植物干旱胁迫下的形态与生理生化响应机制2

1.1 植物对水分因子的生态适应类型2

1.2 植物应对干旱胁迫响应的基本概念2

1.2.1 植物应对干旱胁迫响应的类型2

1.2.2 植物应对干旱胁迫的生理生化响应机制3

1.2.3 植物应对逆境胁迫的交叉适应4

1.3 植物生长发育及形态结构对干旱胁迫的响应5

1.3.1 植物气孔对干旱胁迫的响应5

1.3.2 植物叶形态结构对干旱胁迫的响应7

1.3.3 植物叶片超微结构对干旱胁迫的响应11

1.3.4 植物茎结构对干旱胁迫的响应12

1.3.5 植物根对干旱胁迫的响应13

1.3.6 植物生长对干旱胁迫的响应16

1.3.7 植物体内物质分配对干旱胁迫的响应16

1.3.8 植物旱后复水的响应及补偿机制17

1.4 植物细胞壁对干旱胁迫的响应19

1.4.1 细胞壁多糖组分对干旱胁迫的响应20

1.4.2 细胞壁蛋白质对干旱胁迫的响应20

1.4.3 细胞壁过氧化物酶对干旱胁迫的响应21

1.5 植物角质层对干旱胁迫的响应21

1.5.1 角质层组成及其合成21

1.5.2 角质层蜡质对干旱胁迫的响应22

1.6 植物膜系统对干旱胁迫的响应23

1.6.1 膜脂脂肪酸组成对干旱胁迫的响应23

1.6.2 细胞膜透性（电导率）对干旱胁迫的响应23

1.7 植物光合作用对干旱胁迫的响应24

1.7.1 干旱胁迫对植物光合生理指标的影响24

1.7.2 植物光合作用对干旱胁迫的响应24

1.7.3 植物光合抑制对干旱胁迫的响应29

1.7.4 植物光合途径对干旱胁迫的响应29

1.8 植物蒸腾作用对干旱的响应30

1.8.1 植物蒸腾速率对干旱胁迫的响应30

1.8.2 旱生植物蒸腾作用对干旱胁迫的响应31

1.9 植物呼吸作用对干旱胁迫的响应31

1.10 植物细胞核结构与功能对干旱胁迫的响应32

1.11 植物氮代谢对干旱胁迫的响应33

1.11.1 干旱胁迫下植物体内蛋白质含量减少、游离氨基酸含量增多33

1.11.2 干旱胁迫下植物体内新蛋白质合成33

1.11.3 植物硝酸还原酶对干旱胁迫的响应33

1.12 植物渗透调节对干旱胁迫的响应34

1.12.1 概念34

1.12.2 植物体内渗透调节物质的种类34

1.12.3 干旱胁迫下渗透调节的重要性35

1.12.4 干旱胁迫下有机渗透调节物质渗透调节的局限性36

1.12.5 植物体内响应干旱胁迫的有机渗透调节物质36

1.12.6 植物可溶性糖与糖醇类渗透调节物质对干旱胁迫的响应44

1.12.7 植物体内无机离子对干旱胁迫的响应47

1.13 植物干旱胁迫响应诱导蛋白50

1.13.1 植物干旱诱导功能蛋白50

1.13.2 植物调节蛋白对干旱胁迫的响应71

1.13.3 干旱胁迫与植物其他一些重要蛋白质72

1.14 植物激素对干旱胁迫的响应75

1.14.1 植物ABA对干旱胁迫的响应75

1.14.2 植物水杨酸对干旱胁迫的响应77

1.14.3 植物乙烯对干旱胁迫的响应79

1.14.4 植物油菜素甾族化合物对干旱胁迫的响应81

1.14.5 植物茉莉素类物质对干旱胁迫的响应84

1.14.6 植物多胺对干旱胁迫的响应85

1.15 植物NO对干旱胁迫的响应88

1.15.1 NO在植物体内的来源88

1.15.2 NO对干旱胁迫的响应89

1.16 植物5-ALA对干旱胁迫的响应89

1.17 植物泛素化途径对干旱胁迫的响应90

1.17.1 泛素化过程90

1.17.2 E2蛋白结构特点及种类91

1.17.3 E2蛋白功能91

参考文献92

第二章 植物活性氧代谢系统对干旱胁迫的响应110

2.1 植物体内ROS的产生及分子机制110

2.1.1 植物体内ROS产生的机制110

2.1.2 植物体内ROS产生的部位111

2.1.3 植物体内ROS的特征112

2.1.4 植物体内ROS的清除途径114

2.2 植物体内ROS的检测方法114

2.3 植物体内ROS的功能115

2.3.1 参与植物的防御反应115

2.3.2 参与植物对干旱等非生物胁迫的响应115

2.3.3 影响植物的生长发育116

2.3.4 参与植物的信号转导116

2.3.5 对植物的毒害作用116

2.4 植物体内ROS代谢的影响因子117

2.4.1 逆境胁迫对植物ROS 代谢的影响117

2.4.2 矿质元素对植物ROS代谢的影响118

2.5 植物体内ROS的清除机制118

2.5.1 酶促清除系统119

2.5.2 非酶促清除系统126

2.6 植物ROS清除酶转基因工程138

2.6.1 导入SOD等基因138

2.6.2 导入APx基因138

2.6.3 导入其他抗氧化酶基因139

2.6.4 同时导入多个抗氧化酶基因139

参考文献140

第三章 植物干旱胁迫信号传递149

3.1 植物干旱胁迫信号149

3.1.1 水信号149

3.1.2 电信号149

3.2 植物干旱胁迫传递的次生信号149

3.2.1 植物激素信号150

3.2.2 Ca2＋150

3.2.3 肌醇三磷酸151

3.2.4 磷脂酸151

3.2.5 植物ROS胁迫信号151

3.3 植物对干旱等逆境胁迫信号的感知152

3.3.1 植物对干旱胁迫感知的两种形式152

3.3.2 植物感知干旱信号的双组分系统153

3.4 植物干旱胁迫信号细胞内转导途径与调控机制157

3.4.1 以MAPKKK/MAPKK/MAPK级联物为介导的渗透／氧化胁迫信号传递支路158

3.4.2 依赖于Ca2＋并以CDPK激酶为介导的胁迫信号传递支路158

3.4.3 依赖于Ca2＋并以SCaBP/PK（如SOS3/SOS2）激酶为介导的胁迫信号传递通路159

3.5 植物蛋白激酶与干旱等逆境胁迫信号的转导159

3.5.1 植物蛋白激酶的分类160

3.5.2 植物蛋白激酶的结构160

3.5.3 与干旱等逆境胁迫信号转导相关的主要蛋白激酶160

3.5.4 植物蛋白激酶的作用机制171

3.6 植物脂酶D对干旱胁迫信号的转导172

3.6.1 PLD的分类及其结构特点172

3.6.2 PLD响应植物逆境胁迫的机制173

3.7 Ca2＋对植物干旱胁迫的响应机制174

3.7.1 Ca2＋生理功能简介174

3.7.2 Ca2＋参与植物渗透胁迫的调控途径175

3.8 植物保卫细胞中ABA、H2O2和NO信号网络对干旱等逆境胁迫的响应176

3.8.1 保卫细胞ABA和NO信号网络176

3.8.2 ABA、H2O2和NO信号途径中的其他信号分子178

参考文献178

第四章 植物干旱胁迫响应基因185

4.1 植物干旱胁迫响应基因的分类185

4.1.1 干旱胁迫响应基因按编码蛋白质功能的分类185

4.1.2 功能基因185

4.1.3 调控基因185

4.2 按调控途径对胁迫响应基因的分类及各自特点186

4.2.1 按调控途径对干旱胁迫响应基因的分类186

4.2.2 依赖ABA途径的基因特征187

4.2.3 ABA非依赖途径基因特征189

4.3 功能蛋白基因191

4.3.1 渗透调节有机物质合成相关的功能基因191

4.3.2 胚胎晚期丰富蛋白基因198

4.3.3 脱水素基因199

4.3.4 AQP基因200

4.3.5 气孔发育相关基因及调控机制200

4.3.6 叶表面蜡质合成相关基因202

4.3.7 ABA胁迫成熟诱导蛋白基因对干旱胁迫的响应204

4.3.8 植物非特异性脂转移蛋白基因205

4.4 调节基因205

4.4.1 信号转导相关基因205

4.4.2 转录因子基因207

4.4.3 AP2/EREBP类转录因子213

4.4.4 MYB转录因子对干旱胁迫响应226

4.4.5 WRKY转录因子231

4.4.6 NAC转录因子236

4.4.7 植物响应干旱等非生物胁迫诱导基因的顺式组件239

4.4.8 展望242

4.5 植物磷酸烯醇丙酮酸羧化酶对干旱胁迫的响应243

4.5.1 高等植物PEPC 的催化机制243

4.5.2 外源PEPC在C3植物中过表达后的生理影响245

4.6 植物NADP-ME对干旱等逆境胁迫的响应247

4.6.1 NADP-ME简介247

4.6.2 NADP-ME对干旱胁迫的响应247

4.6.3 NADP-ME对盐胁迫的响应248

4.6.4 NADP-ME对温度对胁迫的响应249

4.7 植物microRNA对干旱等逆境胁迫的响应249

4.7.1 植物microRNA简介249

4.7.2 miRNA在植物生长发育中的生物学功能250

4.7.3 植物miRNA对干旱等逆境胁迫的响应252

4.8 植物组蛋白修饰对干旱胁迫的响应255

4.8.1 组蛋白修饰简介255

4.8.2 组蛋白修饰与逆境胁迫255

4.9 植物基因组DNA甲基化对干旱胁迫的响应256

4.9.1 DNA甲基化的形成256

4.9.2 植物基因组DNA甲基化修饰对干旱等逆境胁迫的响应257

4.9.3 植物基因组DNA甲基化在抗旱性育种中的应用258

4.10 植物光信号受体对干旱胁迫的响应258

4.10.1 光信号受体对气孔发育的调控258

4.10.2 光敏色素介导的光信号与ABA反应259

4.10.3 光敏色素对干旱胁迫的响应259

4.11 干旱基因工程研究260

参考文献261