荒漠植物檉柳抗逆機制的研究進展

李彩霞 蘭海燕

（新疆大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 新疆生物資源基因工程重點實驗室，烏魯木齊 830046）

檉柳為檉柳科（Tamaricaceae）檉柳屬（Tamarix Linn.）多年生灌木或小喬木，全世界分布約90種，中國有18種2個變種，主要分布于西北干旱、半干旱及華北濱海鹽堿地區(qū)［1］。為了適應(yīng)荒漠極端環(huán)境，檉柳在長期進化過程中形成了耐干旱、耐貧瘠、抗風沙等優(yōu)良特性［2］，并完善了泌鹽系統(tǒng)，從而有效將鹽離子從莖葉表面排出體外［3］。干旱區(qū)強烈的蒸發(fā)通常導(dǎo)致土壤表層鹽分的大量累積，而檉柳主要利用地表水分和淺層地下水，因此，檉柳的生長常受到干旱和鹽分雙重脅迫［4］。逆境可導(dǎo)致植物細胞質(zhì)滲透勢升高、凈光合速率（net photosynthetic rate，Pn）下降、二氧化碳（carbondioxide，CO2）利用率降低等［5］，檉柳往往通過活性氧（reactive oxygen species，ROS）清除、代謝調(diào)節(jié)、蛋白質(zhì)合成與再生等途徑抵御脅迫傷害［6］。本文基于前人對荒漠旱生植物檉柳適應(yīng)極端環(huán)境特性的研究，從檉柳種子形態(tài)及萌發(fā)特性、植株形態(tài)、生理及分子水平對其抗逆機制進行綜述，旨為檉柳的深入研究提供理論依據(jù)。

1 檉柳種子形態(tài)特征和萌發(fā)休眠特性對逆境的適應(yīng)

1.1 檉柳種子的形態(tài)特征及壽命

檉柳種子多為棒狀或棗核狀，種子頂端具芒柱，芒柱基部具長柔毛。成熟后的種子為深褐或淺褐色，毛呈淺褐或白色，種子極小，可借助風力進行遠距離傳播［7］（圖1）。檉柳種子大小與植株耐旱性相關(guān)，通過對12種檉柳耐旱性比較結(jié)果顯示，沙生檉柳（Tamarix taklamakanensis M.T.Liu）耐旱性極強，其種子千粒重達410 mg，而其他檉柳種子千粒重則小于100 mg［8-9］。檉柳種子沒有休眠現(xiàn)象，種子活力隨貯藏時間的延長而迅速下降［10］。不同種類的檉柳種子壽命明顯不同，如室溫下剛毛檉柳（Tamarix hispida Willd）壽命為 11個月［11］，多花檉柳（Tamarix hohenackeri Bunge）為 8 個月［12］，甘蒙檉柳（Tamarix austromongolica Nakai）僅為 15 d［13］。

圖1 多枝檉柳種子形態(tài)Fig.1 Seed morphology of Tamarix ramosissma

1.2 檉柳種子的萌發(fā)特性

在植物的整個生長周期中，種子萌發(fā)期是極脆弱的時期［14］。檉柳種群的不斷繁衍得益于花期長、花量大、產(chǎn)種子時間跨度大等優(yōu)勢，并且種子通?？梢越柚惋L力進行快速、廣泛傳播［15］。檉柳種子繁殖物候通常與河流流態(tài)特征相關(guān)，特別是洪水汛期和強度有著密切聯(lián)系，由于檉柳具有雙季開花結(jié)果的特征，其種子成熟期正好與夏季洪水泛濫期一致［16］，此時，多枝檉柳種子可在河漫灘迅速萌發(fā)，由于根系的快速生長，使其在短時間內(nèi)便可從地下吸收充足的水分以供地上部分生長發(fā)育，此后即使洪水改道，不再有地上水源供應(yīng)，仍然可以利用地下水滿足生存之需［17］。溫度是種子萌發(fā)所需的另外一個重要條件，研究發(fā)現(xiàn)，多花檉柳可在5℃/15℃、5℃/25℃、15℃/25℃、25℃/35℃ 等 4個溫變周期內(nèi)萌發(fā)，較寬溫度范圍可使檉柳在不同季節(jié)利用水源進行萌發(fā)［18］。隨著大氣溫度的升高，土壤表層水分不斷蒸發(fā)，導(dǎo)致鹽分的顯著積累［19］，從而抑制檉柳種子的萌發(fā)。當NaCl濃度高于100 mmol/L或聚乙二醇（Polyethylene glycol，PEG-6000）濃度大于30%（-1.2 MPa水勢）時可顯著抑制檉柳種子萌發(fā)，而50 mmol/L的NaCl則可促進中國檉柳種子的萌發(fā)［20-21］，說明檉柳種子對鹽分和水分脅迫有一定的耐受力。然而不同時期產(chǎn)生的檉柳種子耐受脅迫的程度不同，研究發(fā)現(xiàn)，雖然密花檉柳（Tamarix arceuthoides Bunge）春花期種子與夏花期種子的形狀、大小、顏色、種子壽命均無顯著差異，但春花期種子萌發(fā)速率高于夏花期［22］，而夏花期種子耐鹽、耐旱能力則高于春花期種子，這可能由于自然環(huán)境中夏花期種子面臨的鹽、旱脅迫遠高于春花期而產(chǎn)生的一種適應(yīng)性進化所導(dǎo)致［23］。

2 檉柳植株形態(tài)、結(jié)構(gòu)特征及對逆境的適應(yīng)

2.1 檉柳的葉片抗逆結(jié)構(gòu)

葉片是植物進行同化作用并積累有機物和能量的主要器官［24］。檉柳葉片由表皮、皮層、維管柱三部分組成，表皮上具有下陷的氣孔和鹽腺，表皮細胞形狀不規(guī)則且排列緊密，近軸面表皮細胞較葉肉細胞小，而遠軸面則相反；表皮細胞向外突起形成高低不等的乳狀突（圖2-A），外面覆蓋有角質(zhì)層，不僅可以有效避免水分蒸發(fā)，而且有助于反射部分太陽光強輻射［25-26］。檉柳葉片上下表皮內(nèi)側(cè)均分布有柵欄組織，下表皮比上表皮發(fā)達，并均含有大量的葉綠體；柵欄組織與維管組織之間含有大量的薄壁細胞，有利于水分的貯存［27-28］。維管柱由維管組織和髓組成，維管組織為外韌型，其中初生韌皮部由厚壁細胞和薄壁細胞組成，次生韌皮部由8-12層細胞組成，排列緊密，髓部中央為大型薄壁細胞，可以保護維管組織免受短期水分脅迫［29-30］。

葉片肉質(zhì)化、退化、硬化是荒漠植物適應(yīng)極端環(huán)境的重要特征［31］。檉柳幼苗期葉片肉質(zhì)化，成株葉片葉柄退化，抱莖而生，形成莖-葉復(fù)合體，大大減小了暴露在空氣中的葉面積（圖2-B和圖2-C）；不僅如此，由于互生葉密集排列，在減少水分散失的同時還增加了營養(yǎng)枝的有效光合面積［32］。檉柳葉片對逆境具有較強的適應(yīng)能力，干旱脅迫促使其迅速完善旱生結(jié)構(gòu)，如柵欄組織增加、角質(zhì)層增厚、表皮細胞面積減小等，并能通過調(diào)節(jié)葉片的抱莖程度，進而適應(yīng)不同逆境的脅迫［33］。此外，檉柳葉皮層中的薄壁組織還具有較強的可塑性，可發(fā)育成不同特化程度的厚壁組織，在增加葉片機械支撐力的同時還能防止水分的蒸騰損失［34］。

2.2 檉柳根系結(jié)構(gòu)對逆境的適應(yīng)

圖2 不同時期多枝檉柳葉片形態(tài)Fig.2 Leaf morphology of Tamarix ramosissma in different developmental stages

荒漠植物應(yīng)對極端環(huán)境除了地上部結(jié)構(gòu)如葉片、氣孔、鹽腺等的調(diào)節(jié)外，其地下根系的適應(yīng)性變化是另一種適應(yīng)對策［35］（圖3）。檉柳是一種兼性潛水植物，根系極其發(fā)達，主根可深入至地下水層。當?shù)叵滤惠^淺時，檉柳根系可直接吸收地下水，而當?shù)叵滤唤抵粮鶇^(qū)以下則可從周圍土壤中吸取水分，因而對干旱有很強的耐受性［36-37］。在降雨較多的季節(jié)其根系主要利用土壤速變層的水分，而降雨較少時則利用活躍層及相對穩(wěn)定層的水分［38］。檉柳的細根（直徑小于2 mm）大量分布于40-60 cm的土層中，土壤水分的快速蒸發(fā)可促進檉柳水平根分生出垂直方向的深根［39］，因此，檉柳的根系可以利用多層土壤中的水分，包括對降雨和深層地下水的吸收，并可將深土層中的水分及地下水輸送并釋放到干土層中，這種由水勢梯度驅(qū)動的現(xiàn)象被稱為“水力提升（hydraulic lifting）”［40］。由于白天檉柳地上部分的蒸騰作用導(dǎo)致莖中的水勢小于土壤水勢，植物正常吸水供給生長；而18：00后蒸騰作用減弱，當主根吸水完成組織失水的再填充后再供給主枝用以夜間蒸騰，導(dǎo)致莖中水勢逐漸升高，在21：00后莖水勢高于土壤水勢，由于根水勢恢復(fù)速度快于莖水勢，且根系水勢大于莖水勢，因而形成根系水勢大于淺層土壤水勢，深層土壤的水分因此能從植物根系釋放到淺層干燥的土壤層中，這為檉柳“釋水”現(xiàn)象提供了解釋［41］?；诖?，檉柳地上部分強烈蒸騰作用引起的生理干旱得以緩解，檉柳這種在不同時間段利用不同土壤層水分的能力，可能是其耐受逆境并保證養(yǎng)分吸收的一個重要原因［42］。此外，多枝檉柳還可在靠近地下水位的根際萌生新根，從而快速補充地上植株高溫蒸騰導(dǎo)致的水分損失，由此呈現(xiàn)出的檉柳根系結(jié)構(gòu)及水分在不同層級根系間的運輸調(diào)配，可能是檉柳應(yīng)對荒漠干旱及高溫失水的重要策略［43］。

植物對水分、養(yǎng)分的吸收與根系的側(cè)根密度、構(gòu)型及生物量密切相關(guān)。檉柳根系結(jié)構(gòu)隨環(huán)境及發(fā)育階段呈現(xiàn)不同的類型，一年生植株的根系呈魚尾形，四年生則呈叉狀，這是適應(yīng)生境的一種體現(xiàn)［44］。多枝檉柳根系密度、生長量與土壤鹽分含量成反比，顯示鹽分限制側(cè)根的發(fā)生和分布［45］。隨著鹽濃度的升高，檉柳根冠比明顯增加，暗示檉柳根冠間存在著異速生長關(guān)系，并通過這種生長調(diào)節(jié)來適應(yīng)逆境［46］。

圖3 檉柳植株地上地下協(xié)同吸水、保水調(diào)控機制（參考文獻［47-49］繪制）Fig.3 Schematic diagram of water absorption and retention regulation of Tamarix above and under ground parts of plant (drawn by reference［47-49］)

3 檉柳鹽腺結(jié)構(gòu)及泌鹽機制

3.1 鹽腺結(jié)構(gòu)

植物為了適應(yīng)生境往往產(chǎn)生趨同或趨異進化現(xiàn)象，外部形態(tài)上的表現(xiàn)尤為明顯［50］。鹽腺是檉柳適應(yīng)鹽堿環(huán)境的一個重要形態(tài)特征，主要分布于莖和葉上，可將細胞內(nèi)多余鹽分有效排出體外［51］。鹽腺可分為雙細胞鹽腺和多細胞鹽腺，檉柳是多細胞鹽腺的典型代表［52］。檉柳鹽腺由8個細胞組成，內(nèi)層2個收集細胞，外層6個分泌細胞，收集細胞具有大液泡而分泌細胞具有濃縮的細胞質(zhì)，鹽腺外部被厚厚的角質(zhì)層包裹［53］。當腺體完全形成并泌鹽時，分泌細胞的細胞壁局部向細胞質(zhì)延伸形成棒狀突起，說明突起與分泌過程直接相關(guān)。分泌細胞與收集細胞被表皮層包圍，這種非角質(zhì)化的區(qū)域稱為融合區(qū)，該區(qū)內(nèi)的分泌細胞與收集細胞由胞間連絲連接［54］。胞間連絲是鹽分進入腺體的主要途徑，并且鹽分由一個細胞移動到另一個細胞也是借助胞間連絲完成的［55］（圖4-A 和圖4-B）。

3.2 鹽腺泌鹽機制

鹽腺按泌鹽方式可分為2種：一種是直接向葉表面分泌鹽（向外泌鹽的鹽生植物）；另一種是將鹽收集在特定液泡中（向內(nèi)泌鹽的鹽生植物）［56］。檉柳鹽腺泌鹽方式屬于前者，且優(yōu)先選擇分泌二價陽離子，其次是一價陽離子，而Na+是一價鹽離子的首選［57］。離子在鹽腺細胞間和鹽腺與葉肉細胞間的運輸主要通過質(zhì)外體途徑和共質(zhì)體途徑來完成，前者是離子從鹽腺基部無角質(zhì)層包裹的區(qū)域進入鹽腺，然后通過分泌孔將鹽離子分泌到體外；后者是離子在鹽腺各組成細胞之間進行轉(zhuǎn)運［58］。研究發(fā)現(xiàn)，無葉檉柳［Tamarix aphylla（L.）H.Karst.］將鹽離子排出體外后，鹽腺會逐漸衰老并最終死亡，衰老的鹽腺在幼葉和成熟葉中均存在，說明檉柳葉片上的鹽腺結(jié)構(gòu)存在新老更替的動態(tài)變化過程，一些鹽腺完成使命后，新的鹽腺會繼續(xù)分化［59］。當鹽腺進入衰老期后，首先破壞的是2個收集細胞，其次是6個分泌細胞，在此過程中，分泌細胞質(zhì)中會形成很多自噬泡，導(dǎo)致細胞變性并吞噬和消化細胞質(zhì)，隨后核膜和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)不斷擴張，最終導(dǎo)致分泌細胞解體，進而被具有泌鹽功能的新腺體所取代［60］。

3.3 影響鹽腺泌鹽的因素

檉柳可以分泌多種類型的離子，其中，二價陽離子有Mg2+和Ca2+，一價陽離子有Na+和K+，陰離子有SO42-和Cl-，在逆境下，Na+、Cl-分泌量最高，SO42-次之，K+、Mg2+和 Ca2+的分泌量較低［61］。鹽腺分泌離子與多種因素相關(guān)，如晝夜節(jié)律、土壤鹽離子含量、溫度、濕度、土壤水分等（圖4-C）。相關(guān)研究表明，檉柳鹽腺的泌鹽頻率與大氣濕度呈正相關(guān)，與大氣溫度呈負相關(guān)，與光照強度、蒸騰作用無明顯相關(guān)性。通常鹽離子的分泌上午高于下午，在8：00-10：00的分泌率最高；而日間則高于夜間［62-63］。隨著鹽、旱脅迫的增強，檉柳的鹽腺密度和總泌鹽速率均上升，但當NaCl濃度超過300 mmol/L時，鹽腺密度下降；而在干旱脅迫下檉柳泌鹽活動明顯減弱，單個鹽腺泌鹽速率降低以防止水分散失［64］。

圖4 檉柳的鹽腺結(jié)構(gòu)、泌鹽機制及泌鹽影響因素模式圖（參考文獻［55，65-66］繪制）Fig.4 Schematic diagram of salt gland structure, secretion mechanism and influencing factors in Tamarix (drawn by reference [55, 65-66])

4 檉柳抗逆的生理機制

4.1 滲透調(diào)節(jié)系統(tǒng)對逆境的響應(yīng)

4.1.1 離子吸收 離子穩(wěn)態(tài)的建立是植物耐鹽的重要策略，檉柳通過將鹽離子排出體外從而維持體內(nèi)離子平衡［67］。隨著鹽分的積累，檉柳體內(nèi)Na+、Cl-含量逐漸上升，K+、Ca2+和Mg2+則呈下降趨勢，顯示各種離子的吸收和積累呈現(xiàn)相互制衡的關(guān)系［68］。在同等鹽分水平下，剛毛檉柳體內(nèi)Na+和K+含量依次為葉＞根＞莖，且Na+含量始終大于K+，說明葉片是Na+和K+積累的主要部位，通過莖的傳輸，使其他部位不會出現(xiàn)鹽離子的累積效應(yīng)［69］。檉柳對離子的吸收與土壤中的離子分布和含量有關(guān)，通常主根周圍土壤中陽離子富集程度依次為Na+＞K+＞Ca2+＞Mg2+， 陰 離 子 為土層越深，Na+、Ca2+、Mg2+和Cl-含量越高，顯現(xiàn)出底聚特征；而和HCO3-含量則隨著土層深度而降低，呈表聚特征，這部分原因可能是檉柳淺層土壤中的側(cè)根較多，吸收的陽離子多于深層土壤，而且雨水淋溶過程也會導(dǎo)致鹽分從淺層不斷遷移至深層［71］。

4.1.2 滲透調(diào)節(jié)物質(zhì) 有機滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)如脯氨酸、可溶性糖、甜菜堿、可溶性蛋白質(zhì)等，可通過維持膨壓和特定的溶質(zhì)從而調(diào)節(jié)植物細胞水勢并維持細胞的正常功能［72-73］。游離脯氨酸、可溶性糖濃度的增加是水分脅迫的一個重要指標。相關(guān)研究表明，中國檉柳的葉、莖和根部脯氨酸含量隨鹽濃度的上升而增加；而甜菜堿、可溶性蛋白含量未見顯著變化，由此顯示，脯氨酸在檉柳應(yīng)對高鹽環(huán)境中發(fā)揮著重要的作用［74-75］；然而在重度鹽、旱脅迫下檉柳可溶性糖含量則呈現(xiàn)下降趨勢［76］。除此之外，滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的積累與檉柳的抗寒性也呈正相關(guān)，隨溫度下降，檉柳脯氨酸及可溶性糖含量均呈上升趨勢［77］。上述研究表明，滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)在檉柳應(yīng)對脅迫過程中發(fā)揮著重要作用。

4.2 抗氧化系統(tǒng)對逆境的響應(yīng)

逆境可導(dǎo)致植物體內(nèi)ROS的產(chǎn)生，隨后攻擊細胞中的大分子，產(chǎn)生DNA損傷、膜透性改變、蛋白質(zhì)合成紊亂等［78］。細胞中的抗氧化酶則能清除ROS，研究發(fā)現(xiàn)，低鹽濃度（≤100 mmol/L）下多枝檉柳過氧化物酶（peroxidase，POD）、過氧化氫酶（catalase，CAT）、超氧化歧化酶（superoxide dismutase，SOD）的活性升高，從而有效清除多余的ROS，使丙二醛（malondialdehyde，MDA）保持在較低水平；然而隨著NaCl濃度的不斷升高（≥200 mmol/L），SOD、POD活性減弱，導(dǎo)致ROS不斷積累，膜脂被過氧化［79-80］，膜透性增大，細胞內(nèi)溶物外滲，最終導(dǎo)致植物組織被破壞［81］。檉柳體內(nèi)抗氧化酶對逆境的反應(yīng)速度依檉柳品種不同而有差異，在低溫脅迫下（0℃以下），鹽地檉柳（Tamarix karelinii Bunge）、密花檉柳（Tamarix arceuthoides Bunge）、長穗檉柳中的SOD活性急劇升高，而剛毛檉柳和翠枝檉柳（Tamarix gracilis Willd）則呈緩慢上升的趨勢［82］；在55℃高溫條件下，多枝檉柳CAT活性迅速升高，60℃時又大幅下降，可能是高溫破壞了酶蛋白結(jié)構(gòu)進而導(dǎo)致活力下降。在植物體內(nèi)，SOD、POD、CAT必須協(xié)調(diào)一致才能將ROS維持在較低水平從而避免對膜的傷害［83］。與此同時，抗氧化劑也可以清除一部分氧自由基。在干旱脅迫下，多枝檉柳不僅可以在體內(nèi)合成多酚物質(zhì)降低細胞滲透勢，多酚還可以通過化學(xué)方式結(jié)合一部分自由水，進而緩解水分虧缺［84］。研究發(fā)現(xiàn)，檉柳葉片中的黃酮可清除羥自由基（·OH）及DPPH（1，1-二苯基-2-三硝基苯肼）自由基［85］，黃酮類化合物柚皮苷可抑制 ABTS+（2，2′-聯(lián)氮-雙-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸）自由基，作為抗氧化劑進一步提高了抗氧化系統(tǒng)的可靠性［86］。

4.3 光合作用系統(tǒng)的響應(yīng)

光合作用是植物生長發(fā)育的主要驅(qū)動力。多枝檉柳Pn、光能利用率（light utilization efficiency，LUE）呈不對稱雙峰型日變化趨勢，Pn和LUE主峰均出現(xiàn)在10：00，前者的次峰出現(xiàn)在14：00，后者在16：00；水分利用率（water utilization efficiency，WUE）在11：00和16：00分別有2個不明顯的峰；而蒸騰速率（transpiration rate，Tr）日變化則為單峰型，峰值出現(xiàn)在12：00，由此顯示多枝檉柳的Pn、LUE、WUE等在午間會出現(xiàn)光抑制現(xiàn)象［87-88］。研究表明，干旱季節(jié)剛毛檉柳的WUE上午顯著高于下午，此時Tr下降幅度大于Pn，從而提高WUE［89］；而中國檉柳為了降低日耗水量，采取推遲清晨莖部汁液流動開始的時間，并提前結(jié)束日間汁液流動，從而保證正常的生長代謝過程［90］。此外，隨著光合有效輻射（photosynthetically active radiation，PAR）的增強，不同檉柳種在達到光飽和點后Pn并未出現(xiàn)明顯下降，而Tr呈下降趨勢，暗示檉柳可能通過降低蒸騰速率維持正常的光合生理需水［91］。

鹽脅迫會導(dǎo)致葉綠體基粒和基質(zhì)類囊體減少，進而影響光合效率［92］。中國檉柳在低鹽脅迫下能夠保持較高的Pn、Tr和樹干液流速率［93］，但隨鹽分的升高，這些指標及葉綠素a/b含量下降，類胡蘿卜素/總?cè)~綠素比值增加，顯示高鹽加劇檉柳光合色素分解，進而使光合效率降低。同時，胞間CO2濃度（intercellular CO2concentration，Ci）、氣孔導(dǎo)度（stomatal conductance，Gs）呈先下降趨勢，而氣孔限制（stomatal limitation，Ls）值則相反［94-95］，由此顯示，適當?shù)柠}分可以激活檉柳光合作用；而高鹽環(huán)境下，檉柳組織出現(xiàn)生理缺水并導(dǎo)致氣孔孔徑減小甚至關(guān)閉，改變氣體交換頻率和蒸騰作用，進而影響光合作用［96］。

5 檉柳響應(yīng)逆境脅迫的分子調(diào)控機制

植物逆境應(yīng)答信號傳導(dǎo)主要由轉(zhuǎn)錄因子和信號級聯(lián)系統(tǒng)中的各種激酶協(xié)同完成［97-98］。其中絲氨酸/蘇氨酸激酶（serine/threonine kinase）、鈣依賴蛋白 激 酶（calcium-dependent protein kinase，CDPK）、絲裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）、G蛋白等在檉柳響應(yīng)鹽旱脅迫信號過程中具有重要作用［99］。相關(guān)研究表明，檉柳轉(zhuǎn)錄因子基因ThbHLH的啟動子序列含有DOF、Ibox、W-box等與抗逆應(yīng)答相關(guān)的順式作用元件，將ThbHLH轉(zhuǎn)入擬南芥，可以明顯降低O2-、H2O2水平［100］。并且轉(zhuǎn)錄因子 ThCRF1可與 TTG、DRE、GCC等基序結(jié)合，誘導(dǎo)吡咯-5-羧酸合成酶（P5CS）、海藻糖-6-磷酸磷酸酶（TPP）、SOD和POD等基因的表達，從而提高脯氨酸、海藻糖的含量，并增強 POD 和 SOD 的活性［101］。過表達 ThbZIP1、ThWRKY4、ThMYB13等可增強剛毛檉柳對ROS的清除能力，促進滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的積累和可溶性蛋白質(zhì)的生物合成，維持K+/Na+平衡，進而提高檉柳的抗逆能力［102-104］。

近年來，已鑒定出許多檉柳逆境誘導(dǎo)基因的功能，如胚胎晚期發(fā)育豐富蛋白基因（LEA）、吡咯啉-5-羧酸還原酶基因（P5CR）、質(zhì)膜內(nèi)在蛋白基因（TIP）、翻譯起始因子基因（eIF）、類鋅指基因（ZFL）、冷適應(yīng)蛋白基因（CAP）等。研究發(fā)現(xiàn)將檉柳ThLEA轉(zhuǎn)入煙草可降低干旱脅迫下植株的膜脂過氧化程度，轉(zhuǎn)入藍莓可增強低溫脅迫下植株的SOD和POD酶活性，顯示LEA可通過細胞膜免受破壞來提高檉柳的抗性［105-106］。試驗證明，在鹽、旱脅迫下，過表達ThP5CR顯著提高剛毛檉柳體內(nèi)脯氨酸含量，增強細胞ROS的清除能力［107］。張春蕊［108］發(fā)現(xiàn)過表達檉柳水通道蛋白基因ThTIP，不僅可以提高鹽、旱脅迫下擬南芥的抗氧化酶活性以及脯氨酸和葉綠素的含量，而且還能降低植物失水率和MDA含量。楊桂燕等［109］將ThGSTZ1轉(zhuǎn)入釀酒酵母可以提高酵母對低溫和高溫的耐受性?？梢娺@些逆境誘導(dǎo)基因可從滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)積累、抗氧化等多方面使檉柳適應(yīng)短期的非生物脅迫。

6 展望

非生物脅迫嚴重影響植物生存，檉柳經(jīng)過不斷進化形成了多種適應(yīng)性特征，包括形態(tài)結(jié)構(gòu)、生理生化及分子生物學(xué)的不同層面。前期已對檉柳抗逆性開展了廣泛的研究，但由于檉柳為多年生灌木，對野外自然生長植叢的研究比較困難，室內(nèi)又難以長期模擬自然生境條件，加之苗期生理狀態(tài)與成株存在較大差異，導(dǎo)致獲得數(shù)據(jù)不能全面反映實際情況。因此，在今后的研究中，應(yīng)著力改進室內(nèi)或室外檉柳的培養(yǎng)條件，盡可能接近自然生境，促進檉柳抗逆機理研究的準確性與高效性。近年來，對檉柳抗逆相關(guān)基因的克隆促進了其相關(guān)作用機制的研究，但進展相對緩慢，亟待將組學(xué)、生物化學(xué)等多種手段結(jié)合應(yīng)用于檉柳抗逆機理的研究，從而深入闡明檉柳抗逆相關(guān)機制，并為檉柳在生態(tài)環(huán)境改良及抗逆農(nóng)作物選育方面的應(yīng)用提供理論依據(jù)。