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近日，廣東省科學(xué)院南繁種業(yè)研究所玉米種業(yè)室團隊以甜玉米為研究對象，對甜玉米高溫下的表型特征變化進行觀察，發(fā)現(xiàn)了提高鮮食玉米耐熱性基因。相關(guān)研究論文發(fā)表于International Journal of Molecular Sciences。王竹青為該論文第一作者，王勤南為通訊作者，常海龍、王建強等也參與該項工作。

鮮食玉米主要包括甜玉米、糯玉米和甜糯玉米，由于其口感豐富、營養(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)增強伴隨的極端天氣頻發(fā)導(dǎo)致玉米生產(chǎn)進程受阻，嚴(yán)重影響農(nóng)業(yè)經(jīng)濟良性發(fā)展和糧食安全。對玉米的耐熱機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)機制還有待進一步挖掘。

科研人員以甜玉米為研究對象，對甜玉米高溫下的表型特征變化進行觀察，對多項光合作用指征等進行測定，同時結(jié)合不同時間點轉(zhuǎn)錄組和代謝組的變化進行了系統(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，短時和長時高溫處理對代謝物豐度影響顯著，檢測到的差異代謝物數(shù)量分別為61種和111種，包括各種生物堿和類黃酮等，其中在兩個時間點均檢測到的代謝物有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豐度上調(diào)最為顯著。

與此同時，科研人員通過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)，鑒定出四個潛在高溫響應(yīng)基因。該研究為通過生物干預(yù)或基因調(diào)控來改善甜玉米的耐熱性提供了相關(guān)基礎(chǔ)。

上述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)新及新品種選育項目的資助。

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