Improving Potato Stress Tolerance and Tuber Yield Under a Climate Change Scenario - A Current Overview.

Melhoria da Tolerância ao Estresse e da Produtividade de Tubérculos da Batata sob um Cenário de Mudanças Climáticas – Uma Visão Geral Atual.

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ID: 62320
2019
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Abstrak
Global climate change in the form of extreme heat and drought poses a major challenge to sustainable crop production by negatively affecting plant performance and crop yield. Such negative impact on crop yield is likely to be aggravated in future because continued greenhouse gas emissions will cause further rise in temperature leading to increased evapo-transpiration and drought severity, soil salinity as well as insect and disease threats. This has raised a major challenge for plant scientists on securing global food demand, which urges an immediate need to enhance the current yield of major food crops by two-fold to feed the increasing population. As a fourth major food crop, enhancing potato productivity is important for food security of an increasing population. However, potato plant is highly prone to high temperature, drought, soil salinity, as well as insect and diseases. In order to maintain a sustainable potato production, we must adapt our cultivation practices and develop stress tolerant potato cultivars that are appropriately engineered for changing environment. Yet the lack of data on the underlying mechanisms of potato plant resistance to abiotic and biotic stress and the ability to predict future outcomes constitutes a major knowledge gap. It is a challenge for plant scientists to pinpoint means of improving tuber yield under increasing CO, high temperature and drought stress including the changing patterns of pest and pathogen infestations. Understanding stress-related physiological, biochemical and molecular processes is crucial to develop screening procedures for selecting crop cultivars that can better adapt to changing growth conditions. Elucidation of such mechanism may offer new insights into the identification of specific characteristics that may be useful in breeding new cultivars aimed at maintaining or even enhancing potato yield under changing climate. This paper discusses the recent progress on the mechanism by which potato plants initially sense the changes in their surrounding CO, temperature, water status, soil salinity and consequently respond to these changes at the molecular, biochemical and physiological levels. We suggest that future research needs to be concentrated on the identification and characterization of signaling molecules and target genes regulating stress tolerance and crop yield potential.
As mudanças climáticas globais, sob a forma de calor extremo e seca, representam um grande desafio para a produção agrícola sustentável, ao afetar negativamente o desempenho das plantas e o rendimento das culturas. É provável que esse impacto negativo na produtividade agrícola se agrave no futuro, visto que as contínuas emissões de gases de efeito estufa provocarão um aumento adicional da temperatura, levando ao aumento da evapotranspiração e da severidade da seca, da salinidade do solo, bem como a ameaças de insetos e doenças. Isso impõe um grande desafio aos cientistas da área vegetal quanto à garantia da demanda alimentar global, o que suscita a necessidade urgente de duplicar o rendimento atual das principais culturas alimentares para suprir a crescente população. Como a quarta principal cultura alimentar, o aumento da produtividade da batata é fundamental para a segurança alimentar de uma população em crescimento. No entanto, a batateira é altamente suscetível a temperaturas elevadas, seca, salinidade do solo, bem como a insetos e doenças. Para manter uma produção sustentável de batata, é imperativo adaptar as práticas de cultivo e desenvolver cultivares tolerantes ao estresse, adequadamente desenvolvidas para um ambiente em constante transformação. Contudo, a escassez de dados sobre os mecanismos subjacentes à resistência da batateira a estresses abióticos e bióticos e a capacidade de prever cenários futuros constituem uma importante lacuna de conhecimento. Representa um desafio para os cientistas identificar meios de melhorar o rendimento de tubérculos sob níveis crescentes de CO, temperaturas elevadas e estresse hídrico, incluindo a alteração nos padrões de infestação por pragas e patógenos. A compreensão dos processos fisiológicos, bioquímicos e moleculares associados ao estresse é crucial para o desenvolvimento de procedimentos de triagem voltados à seleção de cultivares agrícolas mais bem adaptadas às condições de cultivo em transformação. A elucidação de tais mecanismos pode fornecer novos subsídios para a identificação de características específicas úteis no melhoramento de novas cultivares destinadas à manutenção ou mesmo ao incremento da produtividade da batata diante das mudanças climáticas. Este artigo discute os avanços recentes acerca dos mecanismos pelos quais as batateiras inicialmente percebem as alterações em seu entorno relativas a CO, temperatura, estado hídrico e salinidade do solo, respondendo subsequentemente a essas variações nos níveis molecular, bioquímico e fisiológico. Sugere-se que as pesquisas futuras devem se concentrar na identificação e caracterização de moléculas de sinalização e genes-alvo que regulam a tolerância ao estresse e o potencial produtivo da cultura.
Kunci Referensi
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Penulis Dahal, Keshav;Li, Xiu-Qing;Tai, Helen;Creelman, Alexa;Bizimungu, Benoit;
Jurnal Frontiers in plant science
Tahun 2019
DOI
10.3389/fpls.2019.00563
URL
https://www.frontiersin.org/article/10.3389/fpls.2019.00563/full
Kata Kunci
drought salinity yield stress tolerance high temperature potato high co2 photosynthetic yield potential

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