光信号作为作物与杂草竞争的核心组成部分

《Weed Technology》：Light signaling as a central component of crop-weed competition

　　

摘要

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即使在资源充足的情况下，早季作物产量损失也时常发生，这挑战了传统的基于资源的作物-杂草竞争模型。本文基于数十年来关于杂草控制关键时期的研究，指出作物幼苗短暂接触杂草会通过非资源依赖机制导致产量潜力迅速且不可逆地下降。其中核心机制是杂草引起的光谱质量变化，尤其是红光与远红光（R:FR）比例的降低，这会激活植物色素介导的避荫反应（SAS）。这些变化会影响作物的形态、生物量分配、冠层结构、光合作用能力、氧化还原平衡、防御信号传导以及氮代谢。低R:FR光照会持续限制光合作用和代谢过程，增加活性氧（ROS）的产生，抑制茉莉酸和水杨酸介导的防御反应，并以物种和基因型依赖的方式改变硝酸盐吸收和根系特性。总体而言，杂草在作物早期生长阶段释放的信号会导致持久的生理重编程。将光信号传导与代谢、防御、表观遗传及长链非编码RNA（lncRNA）介导的途径相结合，可以为理解产量损失提供机制框架，并确定提高作物在杂草侵扰的农业生态系统中的竞争力和抗逆性的潜在靶点。

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