综述：主题：半干旱作物中的硼毒性：这种在非生物胁迫中常被忽视的类金属元素

《Physiology and Molecular Biology of Plants》：Topic: boron toxicity in semi-arid crops: the overlooked metalloid in abiotic stress

　　

摘要

硼（B）是一种必需的微量营养素，但其过量会导致植物中毒，尤其是在半干旱和碱性土壤中，这严重限制了作物的生产力。本综述阐述了植物对硼毒性的生理、生化和分子反应，重点介绍了氧化应激、膜破坏、代谢失衡和光合作用受损等主要后果。多组学研究（包括转录组学、蛋白质组学和代谢组学）已经确定了硼耐受性的关键成分，如BOR和NIP转运蛋白、抗氧化酶以及应激诱导蛋白。蛋白质组学研究揭示了组织特异性的反应，如解毒蛋白、SA依赖的防御蛋白以及转录调节因子RING1B（该因子也参与干细胞的维持）的上调。新兴证据强调了表观遗传修饰、DNA甲基化和组蛋白乙酰化在调节硼响应基因表达中的作用。然而，由于缺乏高分辨率的硼毒性区域空间映射以及高通量表型分析平台的有限可用性，培育抗性基因型的进展受到了阻碍。此外，尽管硼的溶解度和植物吸收可能受到气候变化的影响，但硼毒性与气候变化之间的相互作用仍尚未得到充分探索。纳米技术和微生物组工程的进步为缓解硼毒性提供了新的策略，包括用于实时检测硼的纳米传感器、用于控制释放的纳米制剂以及增强植物耐受性的有益微生物。将这些工具与精准育种和系统生物学相结合，可以为应对硼毒性提供一个可持续的框架。本综述提倡采用跨学科的方法，结合空间分析、分子见解和生态韧性来管理硼毒性，以确保农业的长期可持续性。