近日，农学院刘鹏教授课题组在The Plant Journal发表了题为“Inhibiting reactive oxygen species production mitigates endoplasmic reticulum damage in florets of developing maize ears under heat stress”的研究论文。系统揭示了高温胁迫后活性氧爆发引起内质网应激从而抑制小花发育的新机制。山东农业大学刘鹏教授为本文通讯作者，博士研究生王慧琴为第一作者。
全球变暖使极端高温天气早发、频发、重发，严重制约作物生产，危害玉米生长发育与产量形成。近年来，高温胁迫发生时间与玉米雌穗发育时间高度重合，但雌穗发育早期响应高温的胁迫效应机制仍缺乏系统研究。大喇叭口期是玉米雌穗分化的关键时期，如此时发生高温胁迫会显著降低小花分化数量和质量，导致玉米雌穗发育异常、授粉结实不良，果穗普遍出现秃尖、缺粒现象，产量下降严重。因此亟需对雌穗分化关键时期的高温致灾机理进行深入研究。
高温胁迫破坏了玉米雌穗的内质网功能。具体表现为线粒体结构受损、电子传递链异常，导致活性氧（ROS）水平升高，引发氧化胁迫、蛋白质未折叠或错误折叠以及细胞结构破坏。小花受精率和穗粒数分别较对照降低16%-42%和33%-54%，产量损失达29%-60%。ZD958通过更快地激活多种途径（如蛋白质分解代谢、能量代谢、碳水化合物代谢、氨基酸代谢和脂质代谢）、提高刺激检测阈值以及增强细胞ROS解毒能力，表现出较好的高温耐受性。相比之下，XY335的细胞解毒能力较弱，对温度表现出更高的敏感性。然而，施用ROS抑制剂能显著降低小花中ROS水平，减轻内质网应激，降低17%-31%的产量损失。该研究为玉米抗逆稳产栽培措施的研发提供了理论依据。
该研究得到了国家自然科学基金和山东省重点研发计划等项目的资助。
论文链接：http://dx.doi.org/10.1111/tpj.70243
编 辑：万 千
审 核：贾 波
