Влияние засухи на растения и различные подходы к смягчению ее неблагоприятных эффектов

Засушливый стресс — неизбежный фактор, встречающийся в разных условиях независимо от границ и без четких предупреждающих признаков, — снижает накопление биомассы, качество и энергетическую ценность растений. Это один из ключевых факторов среды, возникающий вследствие температурных колебаний, высокой интенсивности света и низкого количества осадков.

Несмотря на неочевидный и кумулятивный характер, его многогранное воздействие резко нарушает морфологические, физиологические, биохимические и молекулярные характеристики растений, ухудшая фотосинтетическую способность. Чтобы справиться с дефицитом воды, растения вырабатывают сложные механизмы устойчивости и адаптации, включая физиологические и биохимические реакции, которые различаются у разных видов. Кратко обсуждаются сложные механизмы адаптации и регуляторные сети, повышающие устойчивость растений к водному стрессу и их приспособление к нему.

К стратегиям, используемым растениями при дефиците воды, относятся особенности роста и структурной динамики, уменьшение потерь воды при транспирации за счет изменения проводимости и распределения устьиц, скручивание листьев, изменения соотношения корней и побегов, увеличение длины корней, накопление совместимых осмолитов, повышение эффективности транспирации, осмотическая и гормональная регуляция, а также замедление старения. Подходы к ослаблению последствий засухи включают селекционные стратегии, молекулярные и геномные подходы с особым акцентом на изменение технологий омиксного уровня, то есть метаболомики, протеомики, геномики, транскриптомики, гликомики и феномики, которые повышают устойчивость растений к стрессу.

Для индукции устойчивости к засухе при выращивании растений заслуживают внимания праймирование семян, применение гормонов роста, осмопротекторов, кремния (Si), селена (Se) и калия. Кроме того, большой потенциал в сельском хозяйстве имеют адаптация к засухе с помощью микроорганизмов, применение гидрогелей и наночастиц, а также методы метаболической инженерии, которые регулируют активность антиоксидантных ферментов, повышают устойчивость к засухе, поддерживают клеточный гомеостаз и смягчают неблагоприятные эффекты водного стресса.