面对气候变化，如何保护粮食作物

每年的4月22日是地球日。其目的是提高人们对环境问题的认识。在这里，BMC的植物生物学编辑通过强调对气候变化带来的一个主要问题——干旱和它如何影响粮食作物的研究来标志这个时刻。

每年的4月22日是“地球日”，世界各地都会举办各种活动来保护环境。今年，该活动的重点是环境和气候知识，目的是建立全球对气候变化及其对地球的威胁的理解。

气候变化的一个重要方面是干旱。随着地球温度的持续上升，一些地区将会有更多的降雨，但另一些地区的降雨量将会大大减少，从而导致干旱。据估计，到21世纪末，世界上受干旱影响的地区将比今天增加一倍。

植物不断地暴露在各种各样的环境挑战中，其中最主要的就是干旱。缺水会严重影响植物的生长发育，对粮食作物来说，这是一个特别重要的考虑因素，因为缺水可能会对作物质量和最终产量产生不利影响。

因此，研究植物对干旱条件的反应以及寻找提高植物对缺水的耐受力的方法是至关重要的。

BMC植物生物学收到越来越多的文章，描述研究植物的耐受性，特别是植物是重要的粮食作物。为了庆祝地球日，我选出了我最喜欢的两个。

野桃子如何应对干旱

苦杏仁是一种野生桃子。它被认为是改善栽培桃树的理想种质(本质上是一种可生长新植物的活植物组织)。由于缺乏遗传变异，栽培的桃树容易受到包括干旱在内的环境胁迫。Cao等人最近发表了一项关于野生桃子如何应对缺水的研究结果。野生桃树分为两组;一组在干旱条件下暴露16天，而另一组则得到良好的灌溉。也许并不奇怪，研究人员发现，那些在干旱条件下生长的植物，其根长和含水量都减少了。他们还发现，相对电导率、脯氨酸、丙二醛和过氧化氢水平升高，活性氧清除酶活性升高。此外，只有在16天后补水后，脯氨酸水平才恢复正常。与水分充足的植株相比，干旱暴露的野生桃树中95种不同蛋白的表达也发生了变化，包括细胞骨架动力学、碳水化合物、氮和能量代谢、转录和翻译、运输、应激和防御等。研究人员得出结论，酶和非酶抗氧化剂之间的相互作用、脯氨酸、丙二醛和过氧化氢水平的增加、相对电导率的增加以及表达蛋白水平的变化都有助于使野生桃树抵抗干旱的影响。

番茄如何应对干旱

在应对干旱时，番茄还有另一个妙招。Tamburino和他的同事最近发表了一篇文章，研究了在缺水时期，番茄中的叶绿体如何在保护这些植物中发挥重要作用，他们研究了一个三周大的番茄幼苗在缺水后如何应对缺水，然后重新恢复(“再浇水周期”)。与野生桃树的反应相似，研究人员发现缺水限制了番茄植株的生长，导致脯氨酸、脱落酸(ABA)和后期胚胎发生丰富的基因转录。与野生桃树非常相似，叶绿体蛋白质库中的许多蛋白质的表达也受到干旱条件的影响。一旦再水循环开始，有证据表明番茄植株功能普遍恢复，但叶绿体蛋白库仍然受到影响。一些候选基因的基因表达变化和脱落酸水平的升高表明，一种特定的叶绿体到细胞核(逆行)信号通路被激活，最终导致一种帮助番茄应对干旱条件的应激反应。

研究能解决干旱引起的粮食短缺问题吗?

那么，到目前为止，我们能得出什么结论呢?有关气候变化将导致未来几十年全球饥饿增加的报告强调了发展即使在干旱条件下也能提供高产的作物的重要性。

Cao等人的研究表明，将野生桃树的一些遗传变异重新引入栽培桃树，很可能也会重新引入作物的一些抗旱机制，提高作物的抗旱能力，增加果实产量。Tamburino等人得出结论，特别设计的植物突变体可以用来进一步研究被认为是导致Crovarese番茄耐旱的逆行信号通路。

研究如何提高粮食作物的抗旱性无疑是一个非常活跃的研究领域，人们希望它能为可能成为全球严重关切的问题提供解决办法。

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