近日，農學院劉鵬教授課題組在The Plant Journal發表了題為“Inhibiting reactive oxygen species production mitigates endoplasmic reticulum damage in florets of developing maize ears under heat stress”的研究論文。系統揭示了高溫脅迫后活性氧爆發引起內質網應激從而抑制小花發育的新機制。山東農業大學劉鵬教授為本文通訊作者，博士研究生王慧琴為第一作者。

全球變暖使極端高溫天氣早發、頻發、重發，嚴重制約作物生產，危害玉米生長發育與產量形成。近年來，高溫脅迫發生時間與玉米雌穗發育時間高度重合，但雌穗發育早期響應高溫的脅迫效應機制仍缺乏系統研究。大喇叭口期是玉米雌穗分化的關鍵時期，如此時發生高溫脅迫會顯著降低小花分化數量和質量，導致玉米雌穗發育異常、授粉結實不良，果穗普遍出現禿尖、缺粒現象，產量下降嚴重。因此亟需對雌穗分化關鍵時期的高溫致災機理進行深入研究。

高溫脅迫破壞了玉米雌穗的內質網功能。具體表現為線粒體結構受損、電子傳遞鏈異常，導致活性氧（ROS）水平升高，引發氧化脅迫、蛋白質未折疊或錯誤折疊以及細胞結構破壞。小花受精率和穗粒數分別較對照降低16%-42%和33%-54%，產量損失達29%-60%。ZD958通過更快地激活多種途徑（如蛋白質分解代謝、能量代謝、碳水化合物代謝、氨基酸代謝和脂質代謝）、提高刺激檢測閾值以及增強細胞ROS解毒能力，表現出較好的高溫耐受性。相比之下，XY335的細胞解毒能力較弱，對溫度表現出更高的敏感性。然而，施用ROS抑制劑能顯著降低小花中ROS水平，減輕內質網應激，降低17%-31%的產量損失。該研究為玉米抗逆穩產栽培措施的研發提供了理論依據。

該研究得到了國家自然科學基金和山東省重點研發計劃等項目的資助。

論文鏈接：http://dx.doi.org/10.1111/tpj.70243

編      輯：萬    千 

審      核：賈    波