综述：从胁迫信号到产量稳定性：小麦抗高温干旱胁迫的生理与分子机制

《Planta》：From stress signaling to yield stability: physiological and molecular mechanisms of wheat resilience to heat and drought stress

　　

摘要

主要结论

小麦的抗逆性取决于协调的信号传导、生殖保护以及源—库调节，为培育能够综合稳定产量、以应对高温与干旱复合胁迫的稳健性状组合提供了框架。

摘要

气候变化正增加高温和干旱事件的频率与严重程度，对小麦生产力、产量稳定性和粮食安全构成重大威胁。由于这些胁迫在田间往往同时发生，其复合效应可能比单一胁迫更严重地损害生长、生殖发育、灌浆过程及最终产量。小麦在此类条件下的抗逆性依赖于协调的生理调整和分子调控，以维持细胞稳态、保护生殖组织并保留与产量相关的性状。本综述综合了当前关于小麦抗高温和干旱的生理及分子基础的知识，重点关注二者的复合效应。我们讨论了主要的生理响应，包括光合作用调整、气孔调节、冠层降温、渗透平衡、抗氧化防御、膜稳定性以及源—库协调。我们还考察了涉及胁迫感知与适应的关键调控通路，包括钙和活性氧信号传导、丝裂原活化蛋白激酶级联反应、植物激素间互作、转录调控、热激蛋白、晚期胚胎发生丰富蛋白，以及渗透保护相关和红氧关联通路。此外，我们强调了转录组学、蛋白质组学、代谢组学和表型组学在鉴定候选基因、生物标志物和适应性性状方面日益增长的贡献。最后，我们探讨了如何通过分子标记、基因组选择、基因编辑和气候真实性表型鉴定将机制性认识转化为小麦改良实践。对胁迫信号传导和适应性性状部署的整合性理解，对于培育在未来气候条件下具有更强抗逆性和产量稳定性的优良小麦品种至关重要。