粮食作物的热应激：植物育种与生态学研究

小麦作物适应较凉爽的气候条件生殖期白天生长温度为15°C。热应激是成为小麦生产的主要制约因素，因为它影响到作物的各个阶段但开花期和生殖期更为敏感。情况将是根据政府间气候变化专门委员会的预测气候变化，温度每升高一度，就会导致6%产量降低。热应激本质上是定量的，是一个复杂的特征受基因型x环境交互作用的强烈影响。新的经济学方法与转录组学一样，蛋白质组学、代谢组学和离子组学在理解耐热性的潜在机制。在本章中，我们将综述热胁迫对小麦生产、生理特性的影响有助于提高耐热性，以及如何集成新的组学工具，例如转录组学、蛋白质组学、代谢组学和离子组学与植物育种。

在全球范围内，玉米是一种重要作物，是数百万人的生计南亚和撒哈拉以南非洲的边缘农民。然而，热应力由于其对玉米生长和生产力的不利影响。此外，平均最大值2050年，温度可能会增加2.1–2.6°C，具有显著的时间和空间差异变化，遍及南亚。此外，热应力面积将增加到21%从当前基线开始。众所周知，热应激会诱发一系列形态生理学变化，玉米的解剖和分子变化，从而影响生长发展，最终导致粮食产量急剧下降。渗透保护剂的调节，过量活性氧（ROS）的解毒，热响应/休克基因的表达和植物物候的变化有助于耐热性的发展。热应激耐受性的分子基础使用创新的生理和分子工具。此外，功能基因组学策略导致热应激耐受相关基因和调控途径的鉴定玉米。在培育耐热玉米品种方面进行了几次尝试。这个基因组资源的可用性、序列信息的可获得性和数百万玉米中的SNP标记有助于在基因组水平上选择耐热性。基因组辅助定位揭示了热应激的几个QTL和相互作用功能适应性特征。新的育种方法如双单倍体诱导剂，基因组编辑工具和高通量物候学可供繁殖者使用开创玉米育种新纪元发展耐热玉米混血儿。

珍珠粟（Pennisetum glaucum L.R.Br.）是一种重要的谷类作物由半干旱和干旱热带地区资源贫乏的农民种植。它是为食物而种植的亚洲、非洲和拉丁美洲以及美国、澳大利亚和巴西的饲料。由于其固有的耐温、耐旱、耐盐和耐营养不良的能力它生长在恶劣的环境中。由于气候条件的变化作物有望为日益增长的世界人口提供粮食和营养安全。然而，高温应力是半干旱和干旱环境下的珍珠粟。进一步改进热力农业经济化需要宽容。

热应激（HS）是强度、持续时间和温度。对HS的耐受机制在作物的所有阶段都表现出来，例如出苗期、营养期、开花/生殖期和灌浆期。为了在HS下生存，农作物表现出短期（回避）和长期（适应）策略。广泛的植物发育和生理工艺受到HS的负面影响。耐热性（HT）已与光合作用器官的耐受性增加，并与增加清除和解毒活性氧（ROS）的能力。诱导耐热性可归因于保持更好的膜由于抗氧化剂的改进，热稳定性（MTS）和低ROS积累溶质的容量、渗透调节和热休克蛋白（HSPs）的合成。热量公差可通过现场筛选、实验室兼现场筛选或实验室进行评估筛选协议和热点位置下的测试。在珍珠粟中，关于耐热性有限，迄今为止很少有研究表明幼苗耐热珍珠谷子的耐温指数（STI）、种苗耐热指数（SSTI），和耐热指数（HTI）表示耐热性。然而，这些不是表明膜热稳定性有希望的成熟期性状。关于耐热性育种、遗传变异、基因作用的信息（加性和非加性）、遗传力、稳定性和相关性可用。长白猪适应当地环境，可能是耐热性的基因互作表明其遗传的复杂性。植物在生殖期对HT的敏感性相对高于营养期。育种家应考虑并设计直接用于耐热性筛选的工具与作物生产力的联系。不同的育种策略，如传统育种方法、生理育种、分子或转基因方法可以单独或联合应用于热量的遗传改良公差。

高温胁迫是阻碍植物生长的重要非生物胁迫之一实现作物的潜在产量，尤其是冷季谷物豆类。鹰嘴豆是重要的冷季粮豆作物之一。它的体验很高不同生长阶段的温度胁迫。试验期间热应激的发生率生殖期大大降低了作物产量。虽然遗传资源鹰嘴豆耐热性及其遗传利用研究在育种计划方面仍然非常有限。通过传统方法进行研究育种已经成为鉴定间接选择性状的目标。先进性分子育种方法已导致鉴定与性状相关的标记有助于提高热应激耐受性。尽管存在大规模基因组资源，大多数研究仅限于鉴定与数量性状位点（QTL）。功能基因组学提供了对热应激耐受相关基因的分子途径和功能。关于基因和基因激活途径的信息有限控制鹰嘴豆的有效抗逆性。Hsfs基因的全基因组分析该家族鉴定出属于四大类的Hsf基因具有多个同源和同源基因，并且在所有基因中分布不均八条染色体中的一条。下一代测序和基因组编辑技术将大大有助于设计非生物耐胁迫作物包括鹰嘴豆。

花生或花生（Arachis hypoaea L.）是一种一年生豆科植物在100多个国家种植的重要石油、粮食、饲料和饲料作物。热量和干旱胁迫及其组合是花生生长的重要非生物制约因素亚洲和非洲的花生产量占全球花生产量的90%以上区域。预计平均气温将上升2-3°C，以减少花生印度的产量提高了23-36%，因为关键时期的热胁迫影响了荚果产量。此外，热胁迫加重了水分胁迫的负担，加重了荚果产量损失。尽管花生基因型在高温下继续产生光合产物压力，只有耐性基因型才可能有应对机制来划分光合产物到豆荚。了解生理、生化、分子和花生耐热性的遗传机制有助于育种设计改善热应激适应能力的策略。生长于田地和温室区分对热应激敏感和耐受的基因型，并研究它们之间相关的生理和形态学差异基因型。本章阐述了热应激对不同生命阶段的影响在花生中，有助于适应热应激的机制表型、遗传学和基因组工具的发展，以改善对热应激。

考虑到当前全球气候变化的情景，高温压力正在成为限制作物产量和生产力的主要威胁包括全球绿豆（Vigna radiata L.Wilczeck）。产量显著下降绿豆由于高温胁迫，特别是在繁殖期，已被多个研究人员观察到。因此，耐热性鉴定基于田间试验评价的不同选择标准绿豆品系迫切需要各种产量性状。不同形态生理学综述绿豆对热应激的反应可能有助于制定适当的策略以提高其产量潜力。此外适当的管理战略可以提高世界绿豆。本章的主要发现包括热应激的影响不同农业气候条件下绿豆的生长、繁殖和生理区域。此外，管理热应激的有效方法，如选择田间试验中可用种质的筛选，外源基因的应用防热剂和整合良好的遗传和农艺管理方法，还讨论了提高绿豆在热胁迫下的表现。然而上述技术对热应激管理的影响需要深入了解耐热机制、分子育种和基因表征方法。