STOMATAL MECHANISMS UNDERLYING DROUGHT TOLERANCE IN RICE (ORYZA SATIVA L.): INTEGRATING PHYSIOLOGICAL, MOLECULAR REGULATION, AND BREEDING STRATEGIES

方法

文献综述气孔密度QTL、EPF/EPFL基因编辑与ABA/ROS信号。

发现

适度降低气孔密度可提升水分利用效率且产量损失小。

机会点

可将气孔性状与根系结构、田间表型组及数字农业工具耦合建模，支撑抗旱育种决策。

干旱通过损害叶片水分状态、激活脱落酸（ABA）介导的气孔关闭以及破坏碳-水权衡关系，降低水稻（Oryza sativa L.）生产力。水稻通过快速气孔信号传导、发育修饰以及全株水平的水力调节、叶肉导度和冠层结构整合来适应干旱。越来越多的证据表明，适度降低气孔密度（SD）可在与气孔外性状协调的情况下提高水分利用效率（WUE）和耐旱性，且产量损失极小。然而，气孔密度的极端降低可能限制碳同化并损害体温调节。近期研究已鉴定出与气孔密度相关的数量性状位点（QTL）和候选基因，并成功对EPF/EPFL家族成员进行了基因组编辑，为耐旱水稻育种提供了有价值的靶标。水稻通过形态学、生理学和分子策略在干旱条件下最大化水分利用效率并维持光合作用，包括气孔密度和气孔开度调节、ABA和活性氧（ROS）介导的信号传导，以及干旱响应基因和转录因子的转录调控。尽管取得了上述进展，在将气孔性状与全株水力结构、根系构型、生殖韧性和田间条件下的基因型-环境互作相整合方面仍存在关键挑战。未来的育种策略应将生理表型分析与基因组学、基因组编辑和数字农业工具相结合，以培育能够在干旱条件下维持生产力的气候韧性水稻品种。