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干旱（Drought stress）是最重要的環境壓力之一，原因很多包括低降雨量，鹽度，高溫和低溫以及高強度的光等。干旱脅迫是一種多維脅迫，會引起植物的生理，形態，生化和分子性狀的變化。許多植物已經改進了耐旱機制，但這些機制各不相同，取決于植物種類。隨著近年來干旱的頻率和嚴重程度的增加，對作物的破壞變得更加嚴重，降低了總產量，研究植物的抗旱性變得尤為重要。
當環境溫度持續低于植物正常所需溫度（生物學零度）時，溫度對植物形成低溫脅迫（Cold stress），對植物的生長、發育和生存造成嚴重影響。植物遭受低溫逆境脅迫時，從感受低溫信號到發生一系列生理生化反應和調節基因表達，進而產生抗寒能力。研究低溫脅迫對植物生長發育、生理生化指標、低溫反應基因的表達與調控，對于我們生產生活有著重要意義。低溫脅迫對植物的影響主要體現在酶活性、膜系統、細胞失水等，導致細胞代謝紊亂，甚至是細胞死亡。而某些植物在長期適應過程中逐漸形成各種抗寒本領，如形成脅迫蛋白、增加滲透調節物質，提高保護酶活性等方式來提高植物（細胞）對低溫脅迫抗性。
植物生長需要氧氣，低氧逆境是植物生長中遇到的最普遍的問題。氧氣是植物正常生長發育的必不可少的條件，植物吸收氧氣而進行呼吸作用，驅動ATP和NADP的合成，維持細胞生長所需的還原力，構成整個植物生命代謝的核心。然而洪澇災害、灌水過多、土壤板結以及無土栽培等都極易使得植物根系供氧不足，導致低氧脅迫。低氧脅迫（Hypoxia）已經成為影響植物正常生長的重要逆境因子之一，分子氧缺乏導致細胞代謝改變，并可顯著降低作物生產力。植物低氧脅迫對植物造成的影響有很多，如：呼吸代謝途徑的改變，還原性有害物質積累，礦物質元素吸收失衡、水分吸收減少，激素代謝紊亂。
土壤（鹽漬土）中的過量可溶性鹽對大多數植物具有毒害作用。鹽分是影響植物生長和產量的一個重要環境因子,?高鹽會造成植物減產或死亡。鹽脅迫（Salt stress）可對植物滲透壓、離子交換和次級代謝等產生不利影響。植物的耐鹽性是一個十分復雜的數量性狀，其耐鹽機制涉及從植株到器官、組織、生理生化直至分子的各個水平。隨著突變體篩選、分子生物學研究手段及基因工程技術在植物耐鹽研究中的廣泛應用，人們對植物耐鹽機制的了解將更深入；同時，將獲得更多的耐鹽突變體和耐鹽轉基因植物，并最終培育出能用于生產的耐鹽作物品種，從而推動我國和世界鹽堿地及次生鹽堿地的開發利用。
熱休克蛋白（heat shock proteins，HSPs）又稱作熱激蛋白，廣泛存在于各種生物體內，從低等的原核生物到高等植物均有發現。對植物而言，熱休克蛋白一般指高于植物正常生長溫度（10-15℃）時，植物體內合成的一些新蛋白，是植物在逆境環境下或發育特殊時期產生的應激蛋白，并通過分子伴侶機制保護逆境中的細胞，從而提高植物對逆境的忍耐力。植物熱休克蛋白可在種子、幼苗、根、莖、葉等不同器官產生，也可存在于組織培養條件下的愈傷組織或單個細胞中。在高溫下植物產生的熱休克蛋白可保護機體蛋白質免遭損傷或修復已損傷的蛋白質，從而對植物起到保護作用，這說明熱休克蛋白的誘導形成能使植物獲得耐熱性等抗性。