作者以京科糯2000(耐热型)和苏玉糯5号(热敏型)两个糯玉米品种为研究对象,在授粉后喷施SA处理,随后进行1-15天的高温胁迫。与高温相比,SA通过提高籽粒最大灌浆速率、平均灌浆速率、延长籽粒灌浆持续时间,最终提高了两个糯玉米品种的穗粒数、粒重和产量(图1)。同时,外源SA缓解了高温对玉米果穗形态的抑制作用(图1E)。对胚乳切片观察发现,早期的高温减少了胚乳细胞数目,而外源SA减轻了这一影响(图2B)。此外,流式细胞仪检测结果表明,高温增加了胚乳细胞3C水平细胞核的比例并降低了12C细胞核的比例,而外源SA改变了这个比例,这有利于胚乳细胞的增殖(图2D)。外源SA通过激活抗氧化系统,抑制了胚乳氧化衰老。胚乳的转录组和代谢组结果表明,外源SA通过调节蔗糖和淀粉的代谢,促进了高温下胚乳中蔗糖和淀粉的生物合成和积累。SA通过稳定植物激素水平及其信号转导途径,以及激活α-亚麻酸代谢和茉莉酸信号通路,调控了耐热型品种胚乳的耐热性。另外,SA通过协同苯丙素和类黄酮生物合成途径,调控了热敏感型品种胚乳的耐热性。同时,从苯丙素和类黄酮生物合成及茉莉酸信号通路中筛选出的三个关键基因Zm00001eb157170、Zm00001eb242600和Zm00001eb193790,在酵母细胞中过表达后,均提高了酵母的耐热性。综上所述,SA处理引起的生理、生化、转录和代谢水平变化是提高玉米胚乳耐热性的基础。这些研究成果对于指导气候变暖下糯玉米的田间生产和减少高温造成的产量损失具有重要意义。
图1. SA对高温下糯玉米籽粒产量相关性状的影响
图2. SA对高温下糯玉米胚乳细胞的影响
图3. SA对高温下糯玉米胚乳耐热性和产量形成的调控作用
原文链接:
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2667064X24003373#fig0001
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