Estrés por sequía en leguminosas de grano: efectos, mecanismos de tolerancia y manejo
Autores: Khatun, Marium; Sarkar, Sumi; Era, Farzana Mustafa; Islam, A. K. M. Mominul; Anwar, Md. Parvez; Fahad, Shah; Datta, Rahul; Islam, A. K. M. Aminul
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Estrés por sequía en leguminosas de grano: efectos, mecanismos de tolerancia y manejo
Categoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas
Subcategoría
Agronomía y Ciencia de los Cultivos
Palabras clave
Leguminosas
Estrés por sequía
Mecanismos de tolerancia
Enfoques de manejo
Rendimientos de leguminosas
Tolerancia a la sequía
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 28
Citaciones: Sin citaciones
Las leguminosas son fuentes importantes de proteínas, micronutrientes esenciales y vitaminas para la nutrición humana. El cambio climático, incluida la sequía, es una grave amenaza para la producción de leguminosas en todo el mundo. En esta revisión, se describen los niveles morfofisiológicos, fisio-bioquímicos y moleculares del estrés por sequía en las leguminosas. Además, se revisan diferentes mecanismos de tolerancia, como los mecanismos morfológicos, fisio-bioquímicos y moleculares de las leguminosas. Asimismo, se evalúan varios enfoques de manejo para mitigar los efectos del estrés por sequía en las leguminosas. La reducción del área foliar, el crecimiento de brotes y raíces, el contenido de clorofila, la conductancia estomática, la entrada de CO, la absorción y translocación de nutrientes y la eficiencia en el uso del agua (WUE) afectan en última instancia los rendimientos de las leguminosas. La pérdida de rendimiento de las leguminosas varía de especie a especie, e incluso de variedad a variedad dentro de una especie, según la gravedad del estrés por sequía y varios otros factores, como la fenología, las texturas del suelo y las condiciones agroclimáticas. El cierre de los estomas provoca un aumento en la temperatura de las hojas al reducir la tasa de transpiración, y, por lo tanto, la planta de leguminosa enfrenta otro estrés bajo estrés por sequía. La biosíntesis de especies reactivas de oxígeno (ROS) es el efecto más perjudicial del estrés por sequía. Las leguminosas pueden adaptarse al estrés por sequía cambiando su morfología, fisiología y mecanismo molecular. La mejora de la arquitectura del sistema radicular (RSA), la reducción del número y tamaño de hojas, las fitohormonas inducidas por estrés, el cierre estomático, el sistema de defensa antioxidante, la acumulación de solutos (por ejemplo, prolina) y la expresión génica alterada desempeñan un papel crucial en la tolerancia a la sequía. Varios enfoques agronómicos, tanto convencionales como moleculares, de mejoramiento genético, biotecnológicos se utilizan como prácticas de manejo para desarrollar una leguminosa tolerante a la sequía sin afectar el rendimiento del cultivo. La aplicación exógena de reguladores del crecimiento de las plantas (PGRs), osmoprotectores y la inoculación por hongos micorrícicos arbusculares promueven la tolerancia a la sequía en las leguminosas. Los estudios de asociación a nivel genómico (GWASs), la selección genómica (GS), la selección asistida por marcadores (MAS), la tecnología basada en OMICS y CRISPR/Cas9 facilitan el trabajo de mejoramiento y ahorran tiempo en el ciclo de desarrollo para obtener leguminosas resistentes. Varias leguminosas resistentes a la sequía, como el garbanzo, haba, frijol común y guandul, fueron desarrolladas por diferentes instituciones. Las leguminosas transgénicas resistentes a la sequía, por ejemplo, los garbanzos, se desarrollan mediante la introducción de genes deseados a través de enfoques de mejoramiento genético y biotecnológicos. Se han identificado varios loci de rasgos cuantitativos (QTLs), genes candidatos que ocupan rasgos tolerantes a la sequía, de una variedad de leguminosas, pero no todos están bajo una implementación adecuada. Por lo tanto, se debe realizar más investigación para mejorar los rasgos tolerantes a la sequía de las leguminosas y evitar pérdidas durante la sequía.
Descripción
Las leguminosas son fuentes importantes de proteínas, micronutrientes esenciales y vitaminas para la nutrición humana. El cambio climático, incluida la sequía, es una grave amenaza para la producción de leguminosas en todo el mundo. En esta revisión, se describen los niveles morfofisiológicos, fisio-bioquímicos y moleculares del estrés por sequía en las leguminosas. Además, se revisan diferentes mecanismos de tolerancia, como los mecanismos morfológicos, fisio-bioquímicos y moleculares de las leguminosas. Asimismo, se evalúan varios enfoques de manejo para mitigar los efectos del estrés por sequía en las leguminosas. La reducción del área foliar, el crecimiento de brotes y raíces, el contenido de clorofila, la conductancia estomática, la entrada de CO, la absorción y translocación de nutrientes y la eficiencia en el uso del agua (WUE) afectan en última instancia los rendimientos de las leguminosas. La pérdida de rendimiento de las leguminosas varía de especie a especie, e incluso de variedad a variedad dentro de una especie, según la gravedad del estrés por sequía y varios otros factores, como la fenología, las texturas del suelo y las condiciones agroclimáticas. El cierre de los estomas provoca un aumento en la temperatura de las hojas al reducir la tasa de transpiración, y, por lo tanto, la planta de leguminosa enfrenta otro estrés bajo estrés por sequía. La biosíntesis de especies reactivas de oxígeno (ROS) es el efecto más perjudicial del estrés por sequía. Las leguminosas pueden adaptarse al estrés por sequía cambiando su morfología, fisiología y mecanismo molecular. La mejora de la arquitectura del sistema radicular (RSA), la reducción del número y tamaño de hojas, las fitohormonas inducidas por estrés, el cierre estomático, el sistema de defensa antioxidante, la acumulación de solutos (por ejemplo, prolina) y la expresión génica alterada desempeñan un papel crucial en la tolerancia a la sequía. Varios enfoques agronómicos, tanto convencionales como moleculares, de mejoramiento genético, biotecnológicos se utilizan como prácticas de manejo para desarrollar una leguminosa tolerante a la sequía sin afectar el rendimiento del cultivo. La aplicación exógena de reguladores del crecimiento de las plantas (PGRs), osmoprotectores y la inoculación por hongos micorrícicos arbusculares promueven la tolerancia a la sequía en las leguminosas. Los estudios de asociación a nivel genómico (GWASs), la selección genómica (GS), la selección asistida por marcadores (MAS), la tecnología basada en OMICS y CRISPR/Cas9 facilitan el trabajo de mejoramiento y ahorran tiempo en el ciclo de desarrollo para obtener leguminosas resistentes. Varias leguminosas resistentes a la sequía, como el garbanzo, haba, frijol común y guandul, fueron desarrolladas por diferentes instituciones. Las leguminosas transgénicas resistentes a la sequía, por ejemplo, los garbanzos, se desarrollan mediante la introducción de genes deseados a través de enfoques de mejoramiento genético y biotecnológicos. Se han identificado varios loci de rasgos cuantitativos (QTLs), genes candidatos que ocupan rasgos tolerantes a la sequía, de una variedad de leguminosas, pero no todos están bajo una implementación adecuada. Por lo tanto, se debe realizar más investigación para mejorar los rasgos tolerantes a la sequía de las leguminosas y evitar pérdidas durante la sequía.