東北地理所在倒春寒導(dǎo)致小麥空間異質(zhì)性減產(chǎn)機制研究中取得進展
小麥?zhǔn)侨蛑匾募Z食作物，而生殖生長階段倒春寒的頻繁發(fā)生，已成為制約小麥產(chǎn)量的主要氣象災(zāi)害之一。然而，低溫如何影響小麥穗部不同位置（基部、中部、頂部）小穗的發(fā)育，其背后的生理與分子調(diào)控機制尚未明確。
圖1. 低溫后小麥主莖表現(xiàn)出空間異質(zhì)性減產(chǎn)
該研究于小麥藥隔期開展低溫處理試驗，結(jié)果表明，低溫處理導(dǎo)致小麥主莖產(chǎn)量顯著下降，其中穗基部和頂部小穗的敗育率顯著升高。通過整合常規(guī)代謝組學(xué)、空間代謝組學(xué)及轉(zhuǎn)錄組學(xué)分析，闡明了小麥葉片、穗下節(jié)間以及穗部不同區(qū)域?qū)Φ蜏孛{迫的代謝和轉(zhuǎn)錄差異響應(yīng)，證實低溫脅迫下，小麥通過激活亞油酸/α-亞麻酸代謝啟動茉莉酸介導(dǎo)的防御反應(yīng)，并通過磷酸戊糖途徑維持碳代謝平衡和能量供應(yīng)。這兩條途徑的協(xié)同作用，決定了碳水化合物能否從源葉高效轉(zhuǎn)運至穗部，并在小穗間進行合理分配，進而有效緩解低溫導(dǎo)致的產(chǎn)量損失。該研究為解析作物逆境適應(yīng)與產(chǎn)量形成的平衡調(diào)控機制提供了全新視角，也為小麥田間抗逆栽培技術(shù)的指定與優(yōu)化提供了重要理論依據(jù)。
圖2.通過調(diào)節(jié)亞油酸代謝/α-亞麻酸代謝和戊糖磷酸途徑緩解小麥減產(chǎn)的工作模型
該研究發(fā)表于植物學(xué)經(jīng)典國際期刊The Plant Journal。東北地理所特別研究助理戴兵為論文第一作者，東北地理所李向楠研究員為通訊作者。該研究得到了中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項、國家自然科學(xué)基金、吉林省科技發(fā)展計劃等項目的資助。
論文信息：Bing Dai, Weiqiang Li, Fasih Ullah Haider, Muhammad Farooq, Peng Zhang, Tianhao Liu, Xiangnan Li*.Spatial heterogeneity and metabolic reprogramming mitigate yield loss in wheat under low temperature stress during anther connective stage. DOI:10.1111/tpj.70752.
論文鏈接: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/tpj.70752
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