Тепловой и засушливый стресс у сельскохозяйственных культур и подходы к их смягчению

Засуха и жара являются основными абиотическими стрессорами, снижающими продуктивность сельскохозяйственных культур и ослабляющими глобальную продовольственную безопасность, особенно с учетом текущего и усиливающегося воздействия изменения климата, а также роста частоты возникновения и интенсивности обоих стрессовых факторов. Растения выработали динамические реакции на морфологическом, физиологическом и биохимическом уровнях, позволяющие им избегать неблагоприятных условий окружающей среды и/или адаптироваться к ним. Тем не менее даже наиболее слабый тепловой или засушливый стресс отрицательно влияет на урожайность сельскохозяйственных культур. Кроме того, ряд независимых исследований показал, что повышение температуры и засуха могут снижать урожайность сельскохозяйственных культур на величину до 50%. Реакция на стресс имеет сложный характер и включает несколько факторов, в том числе сигнальные процессы, факторы транскрипции, гормоны и вторичные метаболиты. В нескольких культурах репродуктивная фаза развития, приводящая к формированию зерна, оказалась более чувствительной к тепловому стрессу. Достижения биотехнологии, включая прогресс в области геномики и информационных технологий, могут смягчить неблагоприятные последствия жары и засухи посредством применения агрономических методов управления и создания сортов сельскохозяйственных культур с повышенной продуктивностью в условиях стресса. В данном обзоре представлены последние достижения в ключевых направлениях, имеющих отношение к засухо- и жароустойчивости растений. Кроме того, приведены обзор и оценка физиологических, биохимических и генетических аспектов в контексте воздействия жары и засухи. Обсуждаются потенциальные стратегии повышения продуктивности сельскохозяйственных культур.