植物对干旱胁迫响应的相关研究

西班牙学者Aditi Gupta等在Science上发表了题为“The physiology of plant responses to drought”的文章，通过对模式植物拟南芥的生理和分子分析确定植物激素信号传导是调节植物对干旱胁迫响应的关键，讨论了在特定细胞和细胞结构域中进行激素信号传导如何缓解植物受到的干旱胁迫。



植物抗旱机制

逃逸(在胁迫可能阻碍生存前加速其生殖阶段)

回避(增加内部含水量和防止组织损伤的耐力)

耐受(干旱时保持生长的低内部含水量的耐力)

干旱时植物维持水平衡

增加根系对土壤的吸水量

关闭气孔减少水分流失 

调节组织内的渗透平衡

随着世界人口的不断增长，农作物产量也必须增加，以满足日益增长的基本需求。在当前气候变化和降水趋势的情况下，农业可用淡水预计将减少。为此，必须提高植物用水效率，以对抗缺水环境。

图1.全球气候、农业和粮食安全的发展历程

植物最初通过根部感知干旱，同时地上部的植物器官如叶和茎中，气孔积极的响应以缓解缺水环境。在缺水条件下，气孔保持关闭以减少水分流失。
 

图2. 具有强抗旱性的植物的根茎叶特征

通过模式植物拟南芥的全基因组关联图谱，发现了调节根系深度的生长素通路调节剂，这种对拟南芥中小肽信号传导的发现，有助于识别其他作物中类似的胁迫信号从根到茎的作用机制。
 

图3. 植物体内干旱胁迫相关的激素水平变化

遗传策略为育种家们提供了抗旱解决方案，可用于开发智能抗旱作物。例如使用GWAS、CRISPR-Cas9等工具进行的精确基因编辑，可以在保证产量的同时提高作物抗旱性。
 

图4. 开发智能抗旱作物的技术策略

此研究分析了干旱胁迫下维持作物生长的各种遗传性状的变化，提出了可采用GWAS和CRISPRCas9等工具进行育种工作，从而提高植物在各种胁迫下的抵抗能力。旨在揭示植物对干旱生理响应模型，并将这些发现转化为作物的研究工作将提供对抗缺水的新策略。

doi : 10.1126/science.aaz7614