Механизмы устойчивости растений к дефициту воды: перспективы водосберегающего сельского хозяйства

Засуха является одним из наиболее существенных ограничений для расширения растениеводства за пределами современных сельскохозяйственных территорий. В связи с признанными изменениями глобального климата ее значение будет возрастать в регионах мира, где в прошлом эта проблема была незначительной. В настоящее время основное внимание уделяется совершенствованию агротехнических приемов и генотипов сельскохозяйственных культур для засушливых районов; поэтому понимание механизмов засухоустойчивости и эффективного использования растениями воды имеет фундаментальное значение для достижения этих целей. В настоящей работе рассматриваются основные ограничения ассимиляции углерода и метаболическая регуляция, играющие роль в ответах растений на дефицит воды, действующий изолированно или в сочетании с другими стрессами. Воздействие на ассимиляцию углерода включает повышение сопротивления диффузии со стороны устьиц и мезофилла, а также биохимические и фотохимические перестройки. Окислительный стресс имеет критическое значение для сельскохозяйственных культур, подвергающихся эпизодам засухи. Рассматривается роль детоксифицирующих систем в предотвращении необратимого повреждения фотосинтетического аппарата, а также роль редокс-молекул как локальных или системных сигналов. Способность растений предотвращать или устранять повреждения мембран в процессах обезвоживания и регидратации имеет решающее значение для поддержания целостности мембран, особенно мембран, в состав которых входят функциональные белки. К таким белкам относятся водные транспортеры, роль которых в регуляции водного статуса растений и транспорте других метаболитов является предметом интенсивных исследований. Дальнодействующая химическая сигнализация как ранняя реакция на засуху начала расшифровываться более десяти лет назад. Влияние этих сигналов на ассимиляцию углерода и распределение ассимилятов между репродуктивными и нерепродуктивными структурами рассматривается и обсуждается в контексте новых методов управления посевами. Эти методы направлены на сочетание повышения эффективности водопользования сельскохозяйственными культурами с сохранением урожайности и улучшением качества продукции. Благодаря пониманию...