生物技术通报 | 外源过氧化氢（H2O2）影响非生物胁迫下植物生长与生理代谢机制的研究进展
文摘
科学
2024-12-24 16:03
北京
殷缘，程爽，刘定豪，邓晓霞，李凯月，王竞红，蔺吉祥
DOI: 10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2024-0590随着工农业的迅猛发展和人类活动的增加，全球气候受到巨大的影响，地球的生态环境也面临着严重威胁。由此带来的非生物胁迫如盐碱、高温、干旱等也频繁出现，这些逆境条件会引起植物的生长受阻，甚至死亡。为了应对这些环境胁迫并减缓受到的伤害，植物经过长期进化形成了特有的生长习性和调节机制。例如，植物通常会对一种或多种胁迫进行快速应答，通过信号传导的方式激活防御系统，进而提高对逆境的适应能力。活性氧（ROS）作为一种重要的信号分子，调控植物生长、细胞程序性死亡和应激反应等一系列生物学过程。然而，在胁迫条件下过量产生的超氧阴离子、过氧化氢（H2O2）和羟基自由基等ROS因无法被抗氧化系统及时清除，对核酸、脂质膜和蛋白质等生物大分子造成氧化损伤进而对细胞产生毒性，并给植物带来次级氧化胁迫。H2O2是一种稳定性相对较好，能够跨膜转运且具有细胞间信号分子所有特征的重要ROS。H2O2涉及植物体内多种生理反应，如花果发育、叶片衰老、花粉生长、气孔运动和光合作用等。因此对植物的抗逆过程，如抗氧化酶表达、细胞壁和植物激素的合成及信号转导等起着调节作用。目前国内外研究发现，在非生物胁迫下，适量的外源H2O2处理可以改变植物生活史各阶段的生理特征，如细胞膜稳定性、抗氧化防御系统等，进而降低过量的ROS含量，减缓非生物胁迫带来的伤害，甚至可以促进植物生长发育。因此探索外源H2O2对非生物胁迫下植物生长与生理代谢的影响，以及明晰应对此过程的调控机制，对于未来应用外源H2O2以有效减缓逆境条件对植物带来的损伤、提高其抗性并由此促进农业生产效率，推动现代农业的可持续性发展具有重要的理论与实际意义。近日，《生物技术通报》在线发表了题为《外源过氧化氢（H2O2）影响非生物胁迫下植物生长与生理代谢机制的研究进展》的文章。文中对国内外关于外源H2O2影响非生物胁迫下植物生长与生理代谢机制的研究进展进行了归纳与总结，从逆境下外源H2O2调控生长及生理两个方面进行综述，旨在明确植株的响应机制，以期为未来H2O2在农业生产中的广泛应用提供一定的科学依据，为更深入探索外源H2O2对逆境胁迫下的植物适应分子机理提供理论依据。本文目前已在知网上线，欢迎下载阅读！
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本文主要包括以下几部分内容：
1 外源过氧化氢在非生物胁迫条件下对植物生长的调节1.1 对种子萌发的调控
1.2 对幼苗生长的调控
1.3 对植株开花的调控
1.4 对果实的调控
2 外源过氧化氢在非生物胁迫条件下对植物生理调节作用
2.1 对植物光合作用的调控
2.2 对植物抗氧化防御系统的调控
逆境是限制全球作物生产力的重要制约因子，尽管植物在应对非生物胁迫时具有一定的自我调节能力，但提高其抗逆能力对于缓解胁迫造成的伤害尤为重要。近年来，人们越来越重视如何缓解逆境对植物造成的损伤，H2O2由于其通过国家有机计划被允许应用于有机作物生产中，所受关注程度也日益增加。本文对国内外非生物胁迫下外源H2O2调节植物生长与生理方面的研究进行了归纳与总结，基于现有研究存在的问题，未来还需从以下几个方面进行深入探究：（1）目前关于逆境下外源H2O2调节生殖阶段的植物研究较少，因此未来可以继续深入研究在不同非生物胁迫下通过施用外源H2O2如何可以促进植物提前进行花芽分化、提高植物现蕾比例等，缩短在逆境下植物的生育期。同时也可以从外源H2O2调控植物花相关基因等分子机制方面进行深入探索，为植物生殖阶段如何响应逆境胁迫研究提供重要的理论依据。（2）目前研究主要集中于外源H2O2促进顺境下植物果实的生长和成熟，未来需进一步研究在非生物胁迫下外源H2O2催熟果实和提高产量，以提高果蔬产量、缩短果实成熟时间。（3）外源H2O2现已对在冷害下的采后果实保护作用取得了一定的成果，但是对于缓解其他非生物胁迫下的研究还未见报道，未来有必要进行拓展研究。在学术价值上，研究外源H2O2对植物的影响可以增进我们对植物生长与发育调控的理解，为植物生物学领域的研究提供新的视角和研究思路。外源施用H2O2不仅有助于揭示植物生理生化机理，还可以为提高作物产量、抗逆性等植物育种与生产提供科学依据，从而应用于生活实际中。越来越多的研究结果表明，外源H2O2可以作为一种生长调节剂广泛用于农业生产中。展望未来，利用外源H2O2可以解决植物生产中遇到的一些问题，具有广阔的应用前景。另外，外源H2O2还可以用于植物病害的防治，通过增强植物的抗病能力，以及促进植株生长和果实发育，减少农药使用，实现绿色农业发展，以实现其在农业生产中的最大效益。从以上事实和目前的研究现状可以看出，外源H2O2影响非生物胁迫下植物是一项极其复杂的研究，仍有许多问题亟待解决，还需进一步探讨。《生物技术通报》是由中国农业科学院农业信息研究所主办、生物工程技术领域高水平综合性学术期刊，由知名科学家谢旗研究员担任期刊主编。主要报道与农业科学相关的国内外生物技术领域最新基础研究成果，致力于为学术共同体打造学术成果传播和交流的优秀平台。目前是中文核心期刊、中国科技核心期刊，入选CSCD核心库、RCCSE核心，“百种中国杰出学术期刊” “中国精品科技期刊” “中国科技期刊卓越计划”入选期刊。![]()
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