植物中的生物胁迫与非生物胁迫

Biotic and Abiotic stress in plants

 

作者:Peyton Turner

出版:Larsen&Keller

索书号:Q945.78/B616/2017/Y

ISBN:  978-1-63549-051-0

藏书地点: 武大外教中心

 

植物不同于动物可以自由的行走或者飞翔,选择合适的生产环境,而是固着在土地上,不可避免的遭受来自环境中恶劣条件的侵袭。根据不利条件的类型,将环境胁迫可以分为生物胁迫和非生物胁迫。

生物胁迫是指对植物生存与发育不利的各种生物因素的总称。通常是由于感染和竞争所引起的,如病害、虫害、杂草危害等。这种损伤造成的压力被称为生物胁迫。与非生物胁迫不同,生物胁迫不是由非生物因素如风、阳光和干旱引起的。生物胁迫是由于其他生物体,如细菌、病毒、真菌、寄生虫、有益和有害的昆虫、杂草、栽培或本地植物等对植物造成损害而产生的胁迫。强加在植物上的生物胁迫的类型取决于地理和气候以及寄主植物和它抵抗特定胁迫的能力。虽然生物胁迫的种类很多,但大多数植物病害是由真菌引起的。生物胁迫是一个广泛定义的术语,对其展开研究也面临巨大的挑战,例如虽然这些不同的生物和非生物制剂所造成的损害可能看起来非常相似,但是在实验环境中控制生物胁迫比非生物胁迫更困难。即使仔细观察,也很难做出准确的诊断。例如,由干旱胁迫引起的橡树叶片褐变可能与由橡树枯萎(一种严重的维管疾病)或炭疽病(一种相当小的叶片疾病)引起的叶片褐变类似。农业由于生物胁迫对经济作物造成巨大的经济损失,这是农业研究的主要焦点。生物胁迫与植物产量之间的关系影响着经济决策和实际发展。生物伤害对作物产量的影响着种群动态、植物与胁迫源的共同进化和生态系统的营养循环生物胁迫还影响园艺植物的健康和自然生境生态。

逆境也常译为胁迫,通常定义为对植物施加有害影响的环境因子。植物逆境生理是研究植物在逆境条件下的生理容生化变化及其机制。在多数情况下逆境强度用植物的生存能力、作物的产量、生长量、发育情况、光合速率或矿质元素吸收速率等度量。抗逆性是指植物抵抗不利环境的能力。用较温和的逆境处理植物,植物的抗逆能力增强的过程,称为锻炼或驯化。驯化不同于适应,适应是指经过多代的选择所获得的抵抗逆境的遗传特性,驯化是在特定环境因子的诱导下植物抗性基因表达的过程。

对植物产生重要影响的逆境主要有水分亏缺、低温、高温、盐碱、环境污染等理化逆境,和病虫杂草等生物逆境。理化逆境之间通常是相互联系的。例如水分亏缺通常伴随着盐碱和高温逆境,水分胁迫、低温胁迫、病虫害和大气污染等都可引起活性氧伤害。植物对逆境的抵抗也存在共同的机制。例如在低温驯化过程中产生的低温抗性,也增强植物的抗旱能力。这种现象称为交叉抗性。了解植物的适应和驯化的生理机制以及逆境伤害机制对农业生产和保护生态环境具有极其重要的意义。

非生物胁迫是由非生物因素引起的负应激反应。植物作为固着型的生物必须承受并处理一定程度下的非生物胁迫,如土壤盐渍、干旱和极端温度等,植物主要是基于消耗能量的蛋白激酶感知这些胁迫信号,经胁迫信号传导网络传导到细胞内并重新编码信号网络组成部分的表达与活性,从而达到适应胁迫环境的目的。胁迫条件下产生的信号是通过一系列的转录因子、启动子及蛋白互作来调节一些特定的靶标蛋白,这些靶标蛋白在离子运输、水分运输、代谢、基因重编表达所形成的离子与水分平衡以及细胞稳定等方面发挥着至关重要的作用。植物通过胁迫信号的传导和应答获得抗逆性的增强。

非生物胁迫对全球农作物的生长和生产力造成了极大的损害。在农业方面,非生物干旱受到大风、干旱和洪水等自然环境因素的影响。非生物变量对环境的影响必须超出其正常变化范围,才能对种群性能或生物体的个体生理产生重大的不利影响。与生物胁迫不同,非生物应激因素是自然发生的,通常是无形的因素,如强烈的阳光或风,可能对受影响地区的动植物造成伤害。非生物胁迫基本上是不可避免的。非生物胁迫对动物有影响,但植物对环境因素的依赖特别大,因此对植物的约束特别大。非生物胁迫是影响农作物生长和生产力的最主要的危害因素。研究还表明,当非生物应激源与非生物应激因子一起发生时,它们的危害最大例子非生物压力以多种形式出现。最常见的压力源是人们最容易识别的,但还有许多其他不易识别的非生物压力因素,它们不断地影响环境。作为固着生物,植物必须适应土壤盐碱害、干旱以及极端温度等非生物胁迫。对非生物胁迫的信号传递和应答过程的深入了解将有助于提高作物的逆境适应能力,实现农业的可持续发展,并保障日益增长的世界人口的粮食安全。

《植物中的生物胁迫与非生物胁迫》一书于2017年由出版社Larsen&Keller出版,作者是Peyton Turner。本书详细论述了植物的生物胁迫和非生物胁迫因素,以及植物应对不利环境的生存策略,对于指导农业生产生活实践具有重要意义。

全书分为九个章节。第一章概括性的介绍了活的生物体,如病毒、寄生虫和真菌,他们通常会损害植物。本节将提供生物胁迫的综合理解。各种生物应激源是植物病毒、类病毒、昆虫、草食动物和寄生植物。影响植物的病毒称为植物病毒,而在植物中发生的感染称为类病毒。第三章介绍了卵菌,卵菌是有性繁殖和无性繁殖的吸收性生物体。卵菌有多种类型;其中一些是疫病毒,疫病毒肉桂和辣椒。本章详细介绍了真菌的主要类别。真菌是地球上分布最广泛的生物之一。它们数量众多,在世界的每一个角落都能找到它们。第四章着重讨论的真菌,及其对植物的影响。第五章讨论额细菌的形状和大小性。细菌的长度通常只有几微米,是世界上最古老的居住者,对营养物质的循环利用非常重要。本章讨论的细菌有甜菜血管坏死植物原体、法氏红球菌、根癌农杆菌、黄单胞菌。这一章能够帮助使读者对细菌有深入的了解。第六章介绍了非生物胁迫。基本的非生物应激源是野火和干旱。野火是发生在森林或农村地区的火灾,而干旱则是在特定地区缺水。干旱可以持续数月甚至数年,它肯定会对生态系统产生重大影响。第七章以批判的方式讨论了非生物应激的主要应激源,并对这一问题进行了重点分析。第八章综合讨论生物和非生物的严重影响。第9章详细讨论了应对生物胁迫和非生物胁迫的植物保护方法。

本书对于那些对植物生物学感兴趣的人来说,也是必不可少的指南。本书也试图帮助那些以研究细胞分裂和非生物应激领域为目标的科学家和学生。

 

本书目录

1 生物胁迫简介

生物胁迫

生物胁迫因素

2 各种生物应激源

植物病毒

类病毒

昆虫

食草动物

寄生植物

3 卵菌及其类型

4 真菌概述

5 细菌:生物应激源

6 对非生物应激的理解

非生物胁迫

自然的压力

非生物因素

7 基本非生物应激源

8 植物病理:生物与非生物胁迫效应

9 应对生物与非生物胁迫的保护方法

                                                               

邹娟 武大生科院 硕士研究生