干旱胁迫下木薯的形态生理反应及耐性机制


发布时间:

2023-03-06

来源:

植物表型资讯

作者:

PhenoTrait

木薯作为“热带的奇迹”作物,是缓解贫困、饥饿、营养不良和提高生计保障的重要组成部分。其固有的高光合作用效率和在具有挑战性的环境中持续生长的能力使其成为一种潜在的粮食和营养安全作物。虽然木薯被认为是一种耐旱作物,但季节性或间歇性的水分胁迫会影响其生长和贮藏根的产量与品质。本文从形态水平对木薯组织/细胞的生化变化、根系发育反应以及干旱条件下贮藏根品质的变化等多方面的响应进行了综述,并展望了未来育种的目标。

 

干旱降低了木薯的叶面积、光合作用效率、生理生化参数和品质,从而限制了木薯的产量。有助于提高木薯抗旱性的表型反应包括老叶脱落,持续但有限的光合作用面积,高度调控的气孔活动和淀粉储备利用、脯氨酸含量增加、库源关系改善等。对干旱适应性状进行早期筛选和表型鉴定将加快抗旱品种的选育。

 

虽然以表型组学驱动的高通量技术可以用来识别与抗旱相关的新基因,但近期的目标是确认已经识别的QTL和基因,并将它们纳入育种计划。此外,作者提出了木薯生产的挑战,包括:1)淀粉在产量、品质、水合作用和功能特性方面表现出巨大的变化,然而关于干旱胁迫下木薯淀粉的物理、机械和加工品质变化的信息很少;2)目前培育具有高淀粉含量和低生氰糖苷潜力的高产耐旱木薯品种还具有一定挑战性;3)关于根际变化(即与干旱相关的养分不平衡、微生物种群和多样性及其对木薯地上部生长的影响)的信息仍然缺乏。因此多水平适应性状与生态生理方法相结合对维持干旱胁迫下木薯的产量和品质至关重要。

 

图1. 木薯受早、中、末季干旱胁迫的产量损失量

 

图2. 在干旱条件下,木薯植株的冠层发育程度降低。与充分灌溉的植物相比,受胁迫植物的叶面积减少是叶片最显著的变化(A)。为了调节有限可用水的使用,木薯叶片利用向光来减少由干旱引起的高温胁迫;(B)引起的辐射的有害影响。当叶子继续生长时,它们会变小,生长得更慢,老的叶子就会消失(C)。木薯在干旱后表现出显著的恢复。以前受胁迫的植株新长出的叶片与充分灌溉的植株(D)的叶面积和光合作用效率相似

 

图3. h165品种在种植后5个月和10个月(收获)发生结节,种植后61-150天受到干旱胁迫

 

图4. 干旱胁迫下木薯形态生理响应及其对贮藏根系和加工品质的影响

 

图5. 木薯对干旱的生理生化响应

 

 

 
来 源
More, S.J., Bardhan, K., Ravi, V. et al. Morphophysiological Responses and Tolerance Mechanisms in Cassava (Manihot esculenta Crantz) Under Drought Stress. J Soil Sci Plant Nutr (2023). https://doi.org/10.1007/s42729-023-01127-4
 
 

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小海
 
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