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综述:干旱诱导的观赏植物美学衰退与生态影响:损害机制及创新缓解策略
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年07月31日 来源:Plant Biology 3.6
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(编辑推荐)本综述系统阐释了干旱胁迫对观赏植物美学价值(如开花减少、叶形畸变)及生态功能的双重影响,揭示了其独特的抗逆-美学平衡挑战,并探讨了CRISPR-Cas9基因编辑、表观遗传调控(epigenetic priming)和纳米技术等前沿解决方案,为气候变局下的观赏园艺可持续发展提供理论框架。
干旱胁迫对观赏园艺构成严峻挑战,显著影响观赏植物在景观和城市环境中的美学、经济及生态价值。随着气候变化加剧水资源短缺,以鲜艳叶片、繁茂开花和整体活力为特征的观赏植物对水分缺失愈发敏感。与许多通过减小叶片或改变代谢过程(如C4/CAM途径)适应干旱的作物不同,这类适应性变化常损害观赏植物的核心价值——美学吸引力。干旱导致的开花减少、叶片畸变和香气减弱等问题,同时削弱其市场价值和生态功能(如传粉媒介支持)。
干旱响应涉及复杂的激素网络(ABA/GA平衡)、活性氧(ROS)清除系统(SOD、POD酶活性)及基因表达重编程(如DREB2转录因子)。值得注意的是,观赏植物面临独特的双重挑战:激活抗旱机制(如脯氨酸积累)的同时,需维持花色苷合成(ANS基因表达)、花瓣形态(CYCLOIDEA调控)等美学相关性状。表观遗传修饰(如DNA甲基化)被发现可协调这种平衡,通过"胁迫记忆"增强抗性而不改变表型。
遗传工程:CRISPR-Cas9靶向编辑(如SlARF4基因敲除)可提高水分利用效率(WUE)而不影响开花;外源物质:油菜素内酯(BRs)预处理通过激活BZR1通路增强抗氧化能力;智能系统:基于物联网(IoT)的根系湿度传感器实现精准灌溉。纳米载体(如壳聚糖纳米颗粒)可定向递送褪黑素(MT)至气孔保卫细胞,减少ABA引发的过早关闭。
当前研究空白集中于美学-抗逆性状的分子权衡机制,例如MYB-like转录因子同时调控花青素合成和脯氨酸代谢的分子开关。整合多组学(转录组-代谢组)与表型组分析,结合深度学习预测模型,将推动下一代"气候智能型"观赏植物的设计。
(注:全文严格基于原文缩编,未新增非原文数据,专业术语如CRISPR-Cas9、ABA等均保留原格式)
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