中国农科院“国家优青”在Nature子刊（IF=29.6）发表研究成果，取得玉米耐高温领域的重要进展
学术
2024-12-08 21:03
法国
近期，国际顶尖学术期刊《自然气候变化（Nature Climate Change）》（IF=29.6）在线发表了中国农业大学农学院王璞、黄收兵老师课题组和中国农业科学院生物技术研究所玉米功能基因组创新团队王宝宝研究员等人合作的题为 "Maize breeding for smaller tassels threatens yield under a warming climate" 的研究论文。该研究深入探讨了玉米种质资源中雌雄花序形态特征、开花特性及耐热性的演变趋势，并确立了雄花序小穗数量的关键阈值（大约700个小穗/雄花序），为全球玉米种植区的品种选择提供了重要参考。研究表明，随着年代的变化，中美两国的玉米自交系在结实率等产量构成要素方面有所提升，雌花序吐丝能力和雌雄花序开花的协调性也逐渐加强；然而，雄花序的小穗总数、开颖能力以及散粉持续时间却表现出递减的趋势。图1 中国和美国骨干自交系材料产量、结实能力以及雌雄穗特征随年代变化情况高温对玉米花期的影响显著，它不同程度地降低了结实率、每穗粒数、雄花序的开颖能力以及雌花序的吐丝能力。随着时间推移，中美玉米自交系对于高温的敏感度变化显示，结实率、每穗粒数和雄花序开颖能力对高温的反应变得更加敏感，而雌花序吐丝能力对高温的敏感度则有所下降。这表明，在高温环境下，即使雌花序的表现有所改善，也无法完全弥补雄花序减弱对结实率造成的负面影响。通过将材料按雄花序小穗数重新分类，并分析各组材料的结实率变异系数，研究人员发现，随着雄花序小穗数的增加，结实率起初上升，在达到约700个小穗/雄花序后趋于稳定。同时，各组材料的结实率变异系数也随之减少。基于这些发现，研究确定了一个关键的雄花序小穗数阈值（约为700个小穗/雄花序）。在高温胁迫条件下，只有当雄花序的小穗数超过这个阈值时，才能确保较高的且稳定的结实率。通过对全球玉米种植区域的高温水平进行分析，研究预测目前已有23.7%的地区不再适合种植具有较小雄花序的玉米品种。中国农业大学农学院王璞、黄收兵老师课题组 张英俊 博士研究生和重庆市农业科学院 董昕 副研究员为论文的第一作者，中国农业大学 黄收兵 副教授和中国农业科学院 王宝宝 教授为通讯作者。王鸿宇 博士研究生、林翊轩 博士研究生、靳礼安 博士研究生、姚倩 硕士研究生、李保乐 硕士、高佳 博士、王璞 教授提供了宝贵的帮助和建议。该研究得到国家自然科学基金重点项目、重庆市自然基金、中国农业大学2115人才培育项目、拼多多-中国农业大学研究基金等项目资助。王宝宝研究员主要从事玉米耐密改良遗传基础解析及育种技术创新相关的研究。先后主持国家自然科学基金-“优秀青年基金”，国家重点研发计划“青年科学家”项目等各级科学基金项目10余项；以第一或共同通讯作者在Nature Genetics、Nature Plants、Molecular Plant、Plant Cell等国际著名期刊上发表研究论文10余篇；授权国家发明专利10余项。![]()
