摘要：糧食問(wèn)題是全球性的問(wèn)題，由于近年來(lái)全球氣候變暖、環(huán)境問(wèn)題日益嚴(yán)峻，使得糧食的生產(chǎn)受到嚴(yán)重的影響，因此很多農(nóng)業(yè)學(xué)家提出要加大農(nóng)業(yè)投入、擴(kuò)大農(nóng)作物的種植面積來(lái)增加糧食的總產(chǎn)量，但是這一做法需要面臨逆境限制的問(wèn)題。因此，工作的重點(diǎn)又轉(zhuǎn)到了克服逆境限制的問(wèn)題上，若這一問(wèn)題能夠得到解決則糧食問(wèn)題就能夠得到很好的解決。本文主要從基因遺傳等方面對(duì)植物的抗逆性生長(zhǎng)進(jìn)行了闡述。

關(guān)鍵詞：植物 蛋白 可逆性

植物的抗逆性研究對(duì)解決全球性糧食問(wèn)題有很重要的作用，如何增強(qiáng)植物的抗逆性成為了農(nóng)業(yè)學(xué)家們的工作重點(diǎn)，得到了全球各國(guó)相關(guān)學(xué)者的關(guān)注和支持，是當(dāng)前農(nóng)業(yè)問(wèn)題研究中的重點(diǎn)。

一、代謝適應(yīng)的改變

1.Ca的光合作用轉(zhuǎn)向CAM的途徑。

滲透條件下植物的水分會(huì)下降，從而導(dǎo)致氣孔的關(guān)閉。氣孔關(guān)閉以后，進(jìn)入葉子的二氧化碳含量會(huì)降低，從而降低光合作用的強(qiáng)度，導(dǎo)致發(fā)生光破壞的現(xiàn)象。因此研究的首要問(wèn)題就是要在水分下降、氣孔關(guān)閉的情況下，維持碳的轉(zhuǎn)化過(guò)程。自然情況下，CAM植物葉片的氣孔在干旱條件中的光照期中是關(guān)閉的，晚上才會(huì)開(kāi)放，而二氧化碳進(jìn)入后會(huì)穿過(guò)PEPCase和蘋(píng)果酸脫氫酶然后儲(chǔ)存于蘋(píng)果酸中，在液泡中堆積。到了白天再?gòu)囊号葜谐鰜?lái)，將光能變?yōu)榛瘜W(xué)能。

植物學(xué)家經(jīng)過(guò)不斷的研究發(fā)現(xiàn)，葉菊類(lèi)植物在NaCl 、PEG和干旱條件的共同作用下，可以將 Ca的光合作用轉(zhuǎn)變成 CAM途徑。而誘導(dǎo)其過(guò)程產(chǎn)生的條件是 PEPCase 。經(jīng)過(guò)植物學(xué)家的多次實(shí)驗(yàn)得出結(jié)果：在被脅迫的條件下，PEPCase 、酶蛋白量以及mRNA這三者的含量變化是相同的，而PEPCase的表達(dá)是一個(gè)可逆的過(guò)程，可以在轉(zhuǎn)錄的過(guò)程中調(diào)節(jié)mRNA的穩(wěn)定程度。但是這些改變只有在葉菊的生長(zhǎng)達(dá)到合適的階段才會(huì)發(fā)生。

2.淹水或無(wú)氧中的糖酵解。

在淹水或無(wú)氧的條件下，植物也要維持其所需要的能量。有植物學(xué)家對(duì)玉米在無(wú)氧環(huán)境中的蛋白質(zhì)的改變情況進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)其蛋白質(zhì)的合成有兩種方式，一是過(guò)渡多肽，另一種是厭氧多肽。前者會(huì)在厭氧的前五小時(shí)內(nèi)形成，并且會(huì)以較快的速度增長(zhǎng)，五小時(shí)后就會(huì)開(kāi)始下降并在短時(shí)間內(nèi)降到最低水平；后者會(huì)在缺氧后1.5-72小時(shí)內(nèi)生成，細(xì)胞死亡時(shí)才會(huì)開(kāi)始降低。不斷的研究證明，厭氧多肽中存在糖轉(zhuǎn)化所需要的酶類(lèi)，這些酶在淹水以及無(wú)氧的情況下可以為植物的生長(zhǎng)提供相關(guān)能量，也可以誘導(dǎo)乙醇的發(fā)酵來(lái)避免酸中毒現(xiàn)象的產(chǎn)生。

二、滲透調(diào)節(jié)及其相關(guān)物質(zhì)的積累。

1.滲透調(diào)節(jié)情況下蛋白和基因的運(yùn)輸。

trk和kdp是影響鉀離子轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白質(zhì)的基因，與之對(duì)應(yīng)的編碼蛋白就是Trk 和Kdp，這兩種都是與膜結(jié)合后的親和蛋白質(zhì)，尤其是 Kdp，它與蛋白質(zhì)的親和力是最高的，可以促進(jìn)鉀離子由細(xì)胞外進(jìn)入到細(xì)胞內(nèi)。陽(yáng)性鉀離子在細(xì)胞內(nèi)積累到一定濃度時(shí)，就會(huì)打破細(xì)胞內(nèi)電荷的平衡，因此需要不帶凈電荷的物質(zhì)來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)，保證電荷的平衡。

2.滲透調(diào)節(jié)情況下物質(zhì)的合成酶以及基因。

谷氨酸可以在相關(guān)酶類(lèi)的共同作用下合成脯氨酸，正常條件下植物內(nèi)所含的脯氨酸對(duì)其合成酶有一定的抑制作用，而且在脅迫條件下，其酶活性會(huì)大大降低。有科學(xué)家對(duì)其進(jìn)行了深入的研究，不僅能夠證明脯氨酸在脅迫條件下的重要作用，而且為科學(xué)家對(duì)高等植物進(jìn)行類(lèi)似的研究打下了良好的基礎(chǔ)。在研究中發(fā)現(xiàn)高級(jí)植物中所存在的鉀離子可以促進(jìn)脯氨酸的合成，但具體機(jī)制仍不太清楚。甜菜堿作為有機(jī)溶質(zhì)之一，在葉綠體中可經(jīng)二次脫氫后形成甜菜堿。在此轉(zhuǎn)化過(guò)程中起到重要作用的激化酶BADH近年來(lái)也備受關(guān)注，經(jīng)過(guò)研究發(fā)現(xiàn)其數(shù)量的增加可以使酶的活性成倍的增強(qiáng)，對(duì)植物可逆性研究有著重要的作用。

三、逆境中蛋白的誘導(dǎo)和作用

植物內(nèi)部的蛋白在逆境條件下會(huì)受到抑制，但是其也會(huì)產(chǎn)生新的蛋白。最早發(fā)現(xiàn)的蛋白是高溫下產(chǎn)生的熱激蛋白，以后又有其他蛋白產(chǎn)生，這些蛋白的功能雖然還不清楚，但科學(xué)家們對(duì)其可能產(chǎn)生的作用做了以下預(yù)測(cè)：

1.可以在適應(yīng)中儲(chǔ)存蛋白。

科學(xué)家們?cè)诮趯?duì)煙草懸浮液的研究中發(fā)現(xiàn)，脅迫條件下可初步形成一種有適應(yīng)性的儲(chǔ)存蛋白，但是在種子里卻沒(méi)有這種物質(zhì)。Osmotin作為一種陽(yáng)離子蛋白，可以在有鹽的環(huán)境中生存，分別可溶性和顆粒性兩種。在沒(méi)有鹽的培養(yǎng)過(guò)程中，鹽適應(yīng)細(xì)胞也會(huì)產(chǎn)生一些陽(yáng)離子蛋白，這些蛋白大多數(shù)存在于液泡和液泡膜上，科學(xué)家特地對(duì)其進(jìn)行深入的研究。

2.逆境蛋白與酶抑制蛋白的相同點(diǎn)。

植物內(nèi)部有很多可以抑制酶蛋白的物質(zhì)，這些物質(zhì)大多為多肽，植物遭到外界破壞時(shí)其含量會(huì)大幅增加，從而保護(hù)植物。玉米中能夠抑制蛋白的物質(zhì)在植物受到損害時(shí)也會(huì)含量增加保護(hù)植物，提高植物的防御能力。部分科學(xué)家將這種蛋白與氨基酸進(jìn)行類(lèi)比來(lái)推測(cè)逆境蛋白的作用，研究結(jié)果顯示它們的同源性可以達(dá)到58%。

3.重金屬結(jié)合蛋白。

由于動(dòng)物體內(nèi)含有的金屬硫蛋白有很好的解毒作用，所以，科學(xué)家們根據(jù)這個(gè)對(duì)植物也進(jìn)行了類(lèi)似的研究。最初從豆類(lèi)等植物中發(fā)現(xiàn)了能夠與鈣離子結(jié)合的蛋白，通過(guò)分析這些蛋白的性質(zhì)與動(dòng)物體內(nèi)的硫蛋白相似，但也有一些不同之處，因此被稱為類(lèi)金屬硫蛋白。植物中還有一種蛋白叫做植物螯合肽，這兩種蛋白都能夠誘導(dǎo)金屬離子并與之結(jié)合，使得細(xì)胞內(nèi)的金屬離子濃度降低，起到解毒的作用。

總結(jié)：

文章通過(guò)對(duì)于分析植物的代償變化、滲透調(diào)節(jié)以及誘導(dǎo)蛋白的功能作用，對(duì)植物在逆境和脅迫條件下的生長(zhǎng)進(jìn)行了研究，并根據(jù)研究結(jié)果對(duì)其可能起到的作用進(jìn)行了預(yù)測(cè)。以后還會(huì)對(duì)于這一課題進(jìn)行深入的研究，以盡早的解決植物的逆性生長(zhǎng)問(wèn)題，為解決全球性的糧食問(wèn)題做出更大的貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]王玉珍，蔡麗平，周垂帆，侯曉龍，鄒顯花.先鋒植物類(lèi)蘆抗逆性及其應(yīng)用[J].前植物生產(chǎn)層，2017（8）.

[2]繆穎，伍炳華.植物抗逆性的獲得與信息傳導(dǎo)[J].專(zhuān)題介紹，2001（1）.

[3]張偉珍，古麗君，段廷玉.AM真菌提高植物抗逆性的機(jī)制[J].前植物生產(chǎn)層，2018（3）.

作者簡(jiǎn)介：

洪子茜（1996.09- ），女，漢族，福建南安人，四川師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院在校學(xué)生，研究方向?yàn)槲⑸镆约爸参锟鼓嫔怼?/p>