全 文 ：植物生理学报 Plant Physiology Journal 2015, 51 (10): 1529~1530　　doi: 10.13592/j.cnki.ppj.2015.1026 1529
逆境研究与未来农业
Research on Stress Tolerance and Agriculture in Future
随着人口增加, 以及社会的发展和进步, 人们对粮食和食品数量与质量的要求日益提高。据联
合国粮农组织(FAO)报告, 到2050年, 全球食品需求量将比现在增加70%~110%。作物产量要提高, 一
方面依赖提高单产, 另一方面可以通过扩大种植面积来实现。但是, 作物在整个生命过程中会受到
干旱、高温、冻(冷)、盐碱以及病虫等危害, 影响作物产量。就种植面积而言, 我国的工业和住房建
筑的发展可能导致宜耕农田面积下降。因此, 将来在不适宜耕种的土地, 如沙漠、贫瘠、盐碱等不
良的土壤上进行农业生产, 是保证农业稳产、高产以及粮食安全的途径之一。包括中国在内的植物
生物学家和农学家一直在关注和研究植物抗逆问题, 以期解密植物如何抵御各种逆境及其机制, 培
育出产量高、品质好、抗逆强的农作物品种, 满足日益增加的人口对粮食的需求。
科学家对植物抗逆机制的研究已经历了几十年、甚至上百年的历史。近几年, 在分子、遗传、
细胞、生理等诸多方面对植物抗逆机制的研究取得了较大进展。植物激素脱落酸(ABA)在各种逆境
的响应和抗逆中起着关键的调节作用, 被称为“逆境激素”。随着它的受体(PYR/PYL/RCAR家族)被
鉴定, 受体结构被解析(Ma等2009; Melcher等2009; Park等2009; Yin等2009), 为ABA研究的应用奠定
了坚实的基础。人工合成的小分子化合物, 包括ABA激动剂(agonist, 进入植物细胞后与ABA受体结
合, 并激活ABA信号)、ABA拮抗剂(antagonist, 占据ABA受体, 阻断ABA调控的反应), 在植物上应用
后能提高植物抗旱, 或促使种子萌发, 但随之而来的是此类化合物的安全性和成本等问题。今年
Park等(2015)发表在Nature上的文章提出了新的思路, 他们将突变后的ABA受体PYR1在拟南芥中表
达, 此蛋白对农业上已经使用的一种防治卵菌的农药敏感, 而且其所需的有效浓度很低(纳摩尔级)。
在表达PYR1突变体的转基因植物上喷撒农药, 可以明显提高植物的抗旱能力。因此, 农药(生长调节
剂)和生物技术的结合, 为作物抗旱(逆)提供了新的可能。再如, 在拟南芥和水稻中, 人们克隆了Na+
的转运蛋白基因HKT, 对其机理的研究表明, 此蛋白在植物的维管组织中表达, 控制Na+向地上部运
输(Ren等2005; Sunarpi等2005)。而早些时候的植物生理研究已经表明, 减少叶片中Na+的积累是植
物耐盐的主要机制。盐碱地上的大田试验证实, 含有该基因的小麦比缺少该基因的近等位系的产量
要高25% (Munns等2012)。另外, 植物生物学家在抗冷、抗旱、抗病虫等方面也取得了长足的进
展。以上例子说明, 对植物抗逆的研究已为将来的抗逆农业生产带来了曙光。值得一提的是, 在这
些研究成果, 尤其是近几年来植物抗逆的突出成果中, 都有我国科学家的身影。
我们国家对植物抗逆的研究一直比较重视。近年来, 各部委设置相关的课题支持该领域的研
究。一批有志于植物抗逆研究的科学家和青年学者默默地在该领域耕耘, 推动了植物抗逆研究。基
编者寄语 Editorial
植物生理学报1530
于这些背景, 《植物生理学报》组织了植物逆境生理专刊, 此专刊包括综述和研究报告2个部分, 内
容涉及盐害、高温、强光、铝毒、重金属、病害等方面。组织该专刊的目的是, 期望大家, 尤其是
青年学者和研究生来了解、关注该领域的研究, 进一步推动植物逆境生理研究事业发展, 并为我国
和世界的未来农业发展作出贡献。
感谢所有作者对此专刊付出的辛勤劳动。
参考文献
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张建华　章文华
2015年10月