综述：水稻育种者应该选择哪些气孔特性？一种基于理论的优先级框架，用于采用不同方法进行分子水平的抗旱育种

《Plant Physiology Reports》：Which stomatal traits should rice breeders select for? A theory-guided prioritization framework of molecular drought-breeding with different regimes

　　

摘要

为提高水稻的用水效率（WUE）和抗旱能力，人们研究了大量的潜在的气孔特性。然而，目前仍缺乏一个基于原则的标准来判断哪些特性值得投入选育成本。最近的综述建议在气孔特性和非气孔特性之间进行权衡，但仅描述了问题的结构而没有提供相应的分类方法。与此同时，能够提供这种分类方法的优化理论和分子遗传学研究也在同步发展。在这里，我们不是将气孔优化理论作为描述性背景来使用，而是将其作为定量优先级筛选工具。我们将其简化为四个对碳-水交易有影响的轴：稳态设定点（g?/λ）、响应速度、水分供应能力（K_leaf/L_pr）以及最大导水率的发展上限（g_max）。将水稻的分子生物学工具箱映射到这些轴上，而不是基因家族上，可以得到一个根据表型可操作性、遗传结构和产量损失风险进行排名的候选特性清单。这种排名并非固定不变，而是会随着干旱条件的不同而反转：在间歇性干旱条件下，设定点轴是最有价值的目标；而在极端干旱条件下，降低g_max反而具有保护作用；响应速度在干旱程度加剧时会变得更加重要，但目前尚不具备选育价值；只有在高VPD（水分势差异）的极端干旱条件下，水分供应能力才会成为限制因素。这种反转的发生是因为优化理论基于的可恢复性水分亏缺假设在水分限制仍可恢复时成立，但一旦水分限制变得不可恢复，这一假设就不成立了。我们将这种依赖性按时间顺序划分为间歇性干旱与极端干旱、营养生长期胁迫与生殖期胁迫，并未按照生产系统进行区分。这篇综述以可检验的预测作为结尾，每项预测都指出了一个可测量的对比指标及其表型分析的瓶颈，以指导未来的研究工作。

图形摘要