综述：水稻根系在土壤水分亏缺条件下的信号转导与调控网络

《Plant Physiology and Biochemistry》：Signal transduction and regulatory networks of the rice root system under soil water deficit

　　

孟庆浩|张楠|袁志谦|严宇|吕新平|张颖|刘丽军|张建华|张浩

江苏省作物遗传与生理学重点实验室，江苏省作物栽培与生理学重点实验室，江苏省现代粮食作物生产技术协同创新中心，扬州大学，江苏省扬州市，225009，中国

摘要

土壤水分亏缺是限制水稻生产力和稳定性的主要非生物胁迫因素，在气候变化条件下对粮食安全构成严重威胁。作为感知和响应干旱信号的主要器官，水稻根系在协调对水分短缺的适应性反应中起着关键作用。然而，我们目前对协调根系形态和生理反应的整合信号网络的理解仍然较为零散。本文系统探讨了水稻根系在干旱胁迫下激活的信号感知、转导途径和调控网络，重点介绍了在鉴定关键信号分子（如植物激素、钙离子和活性氧）方面取得的最新进展。同时，还探讨了这些信号分子在根系结构调节、渗透调节、抗氧化防御和基因表达中的作用机制，特别关注脱落酸、生长素和茉莉酸信号通路之间的相互作用，以及离子信号与氧化还原动态的整合。文章进一步指出了现有研究中的不足之处，如缺乏时空信号框架、对根际异质性的低估以及根系性状与产量形成之间的脱节。最后提出了未来的研究方向，包括多组学数据的整合、基于田间条件的信号建模以及利用CRISPR技术进行基因编辑以提高水稻的抗旱能力。通过深入理解水稻根系对土壤水分亏缺的响应机制，本文旨在为基础研究及培育耐旱水稻品种、实现可持续水资源管理提供理论支持。