转录组及代谢组联合解析郑单309响应花粒期高温胁迫的机制
2021-03-15乔江方张美微张盼盼刘京宝王淑凤
河南农业科学 2021年2期
李 川,黄 璐,乔江方,张美微,张盼盼,牛 军,刘京宝,王淑凤
(1.河南省农业科学院 粮食作物研究所,河南 郑州 450002; 2.禹州市农业农村局,河南 禹州 452570)
温度是影响作物生长发育、产量品质的关键因素。近年来随着全球气候变暖,短期异常高温频发[1-3]。玉米是我国重要的粮食、饲料、工业三元作物。温度对玉米抽雄吐丝及授粉过程的影响较大[4],进而严重影响玉米产量。因此,研究玉米对花粒期高温的响应机制具有重要的现实意义。玉米吐丝授粉的最佳日平均温度为25~28 ℃,空气相对湿度70%[5]。日最高温度超过35 ℃,田间玉米授粉过程将受到阻碍,花粉在高于39 ℃时会失活,授粉过程不能顺利完成从而造成减产甚至绝收[6]。高温胁迫除了影响花粉活性和授粉过程外,还可以影响雌穗的发育,例如雌穗分化异常、延缓吐丝,最终导致雌雄穗发育时期不协调,玉米授粉结实率下降[7-8]。花粒期日平均温度过高可以导致玉米叶片气孔关闭[9]、破坏玉米叶片叶绿体结构[10]、降低玉米植株中蛋白酶活性,这些最终导致玉米植株光合作用被大大削弱[11-12]。花粒期日间高温会提高玉米植株生育过程中多种生理生化反应速率[13-14],缩短生育期,减少籽粒干物质积累量[15],减少籽粒库容,导致玉米籽粒败育率增加[16],最终导致玉米产量下降[17]。另外,玉米花粒期高温胁迫还能够改变内源激素的含量及种类[18],而玉米果穗的灌浆由多种内源激素共同调控。其中,脱落酸(ABA )在植株受到高温胁迫时表达水平提高,调控下游高温诱导相关基因的表达水平,减少高温对叶绿体结构的破坏,提高植株的耐热性。……
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