鮮食玉米（Zea mays L.）主要包括甜玉米、糯玉米和甜糯玉米，由于其口感豐富、營(yíng)養(yǎng)全面，鮮食玉米的需求量正在逐年增加。然而隨著工業(yè)化程度的提高，溫室效應(yīng)增強(qiáng)伴隨的極端天氣頻發(fā)導(dǎo)致玉米生產(chǎn)進(jìn)程受阻，嚴(yán)重影響農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)良性發(fā)展和糧食安全。高溫對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育具有多重負(fù)面影響，當(dāng)面臨短暫或長(zhǎng)期的高溫脅迫時(shí)，植物的生長(zhǎng)、繁殖等各個(gè)發(fā)育階段均面臨巨大的挑戰(zhàn)。高溫及其導(dǎo)致的干旱對(duì)鮮食玉米幼苗正常生長(zhǎng)發(fā)育制約較大，生殖期的花絲花藥對(duì)高溫尤其敏感，會(huì)導(dǎo)致鮮食玉米雌穗不易吐絲，雄穗花粉發(fā)育畸形、散粉困難，嚴(yán)重可導(dǎo)致花粉徹底敗育，甚至顆粒無(wú)收。對(duì)玉米的耐熱機(jī)制研究多集中在普通玉米中，且處于起步階段，而鮮食玉米的高溫響應(yīng)機(jī)制還有待進(jìn)一步挖掘。

　　近日，廣東省科學(xué)院南繁種業(yè)研究所玉米種業(yè)室團(tuán)隊(duì)以甜玉米為研究對(duì)象，對(duì)甜玉米高溫下的表型特征變化進(jìn)行觀察，對(duì)多項(xiàng)光合作用指征等進(jìn)行測(cè)定，同時(shí)結(jié)合不同時(shí)間點(diǎn)轉(zhuǎn)錄組和代謝組的變化進(jìn)行了系統(tǒng)分析。轉(zhuǎn)錄組結(jié)果顯示高溫影響多種代謝途徑，特別是苯丙烷代謝和光合作用代謝途徑，對(duì)其中大部分基因的抑制作用明顯。代謝組學(xué)結(jié)果則顯示，短時(shí)和長(zhǎng)時(shí)高溫處理對(duì)代謝物豐度影響顯著，檢測(cè)到的差異代謝物數(shù)量分別為61種和111種，包括各種生物堿和類黃酮等，其中在兩個(gè)時(shí)間點(diǎn)均檢測(cè)到的代謝物有42種，而東莨菪內(nèi)酯-7-O-葡萄糖苷（東莨菪苷）、3-吲哚丙酸、乙酰色胺、5,7-二羥基-3',4',5'-三甲氧基黃酮和5,6,7,4'-四甲氧基黃烷酮的表達(dá)豐度上調(diào)最為顯著。同時(shí)，本研究通過(guò)分析基因模塊與代謝產(chǎn)物的相關(guān)性，構(gòu)建了熱脅迫下甜玉米幼苗的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，鑒定出四個(gè)潛在高溫響應(yīng)基因。

　　該研究為通過(guò)生物干預(yù)或基因調(diào)控來(lái)改善甜玉米的耐熱性提供了相關(guān)基礎(chǔ)。研究成果近日發(fā)表于International Journal of Molecular Sciences（中科院二區(qū)，IF=5.6），王竹青為該論文的第一作者，王勤南正高級(jí)農(nóng)藝師為該論文的通訊作者，南繁種業(yè)所為第一署名單位，常海龍、王建強(qiáng)等參與了該論文。該研究得到華南特色植物新品種創(chuàng)制與逆境智慧化系統(tǒng)治理和耐熱型鮮食玉米種質(zhì)創(chuàng)新及新品種選育項(xiàng)目資助。

　　原文鏈接：https://doi.org/10.3390/ijms241310845

（省科學(xué)院南繁種業(yè)所/供稿）