在热带地区， 木薯在卡路里来源中排名第三 仅次于水稻和玉米，通常由资源匮乏的小农在边缘土地上种植。 它是一种天然耐旱作物，为许多易受粮食不安全影响的人群提供了重要的主食。 但木薯通常被视为世界主要作物大家庭中的一个可怜的表亲。
鉴于可耕地和人口增长有限，气候变化的影响进一步加剧，改进和扩大采用适合在边际土地上水资源有限的情况下生长的作物对于确保粮食安全至关重要。 在撒哈拉以南非洲和整个热带和亚热带的大部分地区，开发和使用具有高用水效率的作物品种对于土壤贫瘠、降雨不可靠以及灌溉不可用或资源负担不起的边缘地区尤为重要-贫穷的农民。 在这方面，木薯值得特别关注，因为它作为生活在热带和亚热带边缘地区的大多数家庭的粮食安全和经济作物的地位和进一步潜力。
据估计，水分或干旱胁迫是最不利的作物环境胁迫，占全球潜在农业产量损失的 70% 以上。 在非洲，木薯生长周期通常会被 3-6 个月的干旱中断，影响各种植物生理过程，导致生长、发育和经济产量下降。 一般来说，木薯可以承受很长一段时间的干旱胁迫。 然而，可用种质存在一定范围的耐旱性，其在边缘地区的生长和生产力受到严重干旱胁迫的限制，特别是在生长的早期阶段。 开发具有农民偏好性状和更高耐旱性的木薯品种将扩大其种植面积并提高边际地区的产量。
鉴于木薯育种的内在挑战，了解木薯干旱反应和耐受性的分子基础可以极大地帮助开发合适的品种。 木薯的高杂合性、环境相互作用的基因型、生命周期长和种子产量有限等因素阻碍了传统育种，而分子育种则受到木薯基因组区域和耐旱相关基因信息有限的阻碍。 通过传统育种提高木薯用水效率的努力在世界许多地方都受到限制。 拉丁美洲的育种计划已成功鉴定出耐旱性更高的种质资源，在半干旱条件下产量是典型木薯基因型产量的 2-3 倍。
植物对干旱胁迫的耐受性是一种复杂的性状，具有多个相互作用的分子和生理反应层。 干旱胁迫反应和耐受基因已在许多植物物种中得到很好的表征，从而深入了解所涉及的一般途径以及其他物种的潜在耐受机制和基因。 植物对干旱胁迫的抗性可以通过逃逸（例如在较干燥的环境中提早开花时间）、回避（例如气孔控制蒸腾作用和广泛根系的发育）、表型灵活性、组织中的水分保持、抗氧化防御、植物生长调节来实现激素和渗透调节。 干旱胁迫诱导代谢物和干旱相关蛋白的积累。
在生态生理学上，已经确定了木薯的耐旱机制，例如通过部分气孔关闭减少蒸腾作用、广泛根系的发育和按比例战略性减少叶冠来避免干旱； 然而，在一些研究中，更大的叶片保留与耐旱性相关，因此叶片保留与耐旱性之间的关系取决于基因型，也可能取决于环境因素（例如干旱的严重程度）。 虽然有限数量的分子研究已经对干旱胁迫下木薯的标准化表达序列标签文库进行了测序，但还没有进行分子研究来量化单一或对比木薯基因型在类似于田间条件下的基因表达，这将能够识别与木薯干旱改善工作最相关的干旱响应基因和候选耐旱基因。
关于开放获取期刊的一项新研究 AoB PLANTS 证实了改良和农民偏爱的木薯品种的耐旱和易旱状态，这些品种现在是种质的一部分，正在被纳入乌干达国家作物资源研究所的育种计划，与其他农民一起开发耐旱木薯- 偏好的特征。 评估了两种基因型对干旱胁迫的形态学和生理学反应。 还分析了先前证明在功能上参与其他物种的干旱胁迫反应或与之相关的基因的相对表达水平。 本研究提供了木薯干旱反应的一般特征，为正在进行的木薯改良工作提供了基于表达的标记和候选耐旱基因。 对这种耐旱物种的干旱反应的分子理解也可以为提高对干旱更敏感的物种的耐旱性提供见解。
木薯干旱反应的生理和分子特征以及候选耐受基因的鉴定。 (2013) AoB PLANTS 5：plt007 doi：10.1093/aobpla/plt007
抽象
木薯是边缘地区资源贫乏农民的重要块根作物，其生产面临干旱压力限制。 鉴于与木薯育种相关的困难，对木薯耐旱性的分子理解将有助于鉴定用于标记辅助选择的标记和用于转基因提高耐旱性的基因。 本研究旨在鉴定木薯的候选耐旱基因和基于表达的干旱胁迫标记。 一种耐旱（改良品种）和一种耐旱（农民偏爱）木薯地方品种在水分充足和缺水的条件下在温室中生长。 他们对干旱的形态、生理和分子反应进行了表征。 形态学和生理学测量表明，改良品种的耐受性是基于避免干旱，通过部分气孔关闭减少水分流失。 28 个基因先前已被生物学验证为赋予其他植物物种耐旱性或与耐旱性相关，这些基因被证实在木薯中具有耐旱性。 四个基因（MeALDH、MeZFP、MeMSD 和 MeRDXNUMX）被确定为候选木薯耐旱基因，因为它们在耐旱基因型中被完全上调到已知赋予其他物种耐旱性的可比水平。 基于这些基因，我们假设细胞水平耐受性的基础可能是通过减轻氧化爆发和渗透调节。 本研究提供了木薯对类似田间条件的干旱胁迫的分子反应的初步表征。 干旱响应基因现在可以用作木薯干旱胁迫耐受性的基于表达的标记，候选耐受基因在育种（作为可能的数量性状基因座）和转基因工程耐旱性的背景下进行测试。
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