近日，河南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院玉米高產(chǎn)栽培與逆境生理團(tuán)隊骨干成員邵瑞鑫副教授在玉米干旱脅迫調(diào)控方面取得重要研究進(jìn)展。該研究通過單一和復(fù)合的干旱和汞脅迫，對暴露于單一和復(fù)合脅迫下的玉米進(jìn)行了生理學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)、激素分析和外源施加油菜素內(nèi)酯（BRs）驗證，分析了玉米對干旱和汞復(fù)合脅迫的適應(yīng)性機(jī)制及調(diào)控措施。

 

　　極端天氣導(dǎo)致的作物減產(chǎn)是氣候變化對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成的最大影響之一。近幾十年來，干旱對包括玉米在內(nèi)的全球主要農(nóng)作物造成的產(chǎn)量損失有所增加。然而，作物生長過程中往往需應(yīng)對兩種或多種環(huán)境脅迫。揭示作物對復(fù)合脅迫的響應(yīng)及適應(yīng)機(jī)制，對提高作物生產(chǎn)力至關(guān)重要。

 

　　在本研究中，與單一脅迫相比，干旱和汞聯(lián)合脅迫增加了玉米植株內(nèi)汞的積累及其向地上部的轉(zhuǎn)移，進(jìn)一步增加了玉米葉片活性氧的積累，加重了類囊體膜的損傷，降低了葉綠素含量，降低了玉米的光能捕獲并干擾了光合電子傳遞。轉(zhuǎn)錄組學(xué)分析表明，聯(lián)合脅迫下調(diào)了大部分與光合途徑相關(guān)的基因。然而，BRs信號通路中的大部分基因上調(diào)且脅迫處理下BRs含量增加，說明玉米主要通過激活BRs代謝途徑提高干旱和汞脅迫抗性。此外，外源施加BRs降低了玉米植株內(nèi)汞的積累及其向地上部的轉(zhuǎn)移。BRs還通過降低ROS水平，增加光的吸收和轉(zhuǎn)化，減輕了復(fù)合脅迫對玉米光合作用和生長的損害。本研究為了解干旱和汞復(fù)合脅迫抑制作物生長的生化和分子機(jī)制提供了參考，且有助于降低干旱和汞脅迫對作物生長的危害。

 

　　邵瑞鑫副教授團(tuán)隊長期致力于玉米抗逆生理調(diào)控機(jī)制研究，題為“Water deficit aggravated the inhibition of photosynthetic performance of maize under mercury stress but is alleviated by brassinosteroids”的論文在線發(fā)表在農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)領(lǐng)域Top期刊《Journal of Hazardous Material》，博士研究生湯鈺鏤與碩士研究生張俊杰為并列第1作者，邵瑞鑫為通訊作者。同時，該成果也得到了農(nóng)學(xué)院楊青華教授、李玉玲教授和西南大學(xué)時偉宇教授的支持，獲得了河南省高校科技創(chuàng)新人才（20HASTIT036）、河南農(nóng)業(yè)大學(xué)科技創(chuàng)新基金（KJCX2021C02）、中原青年拔尖人才的資助。此外，近半年來，其作為第1或通訊作者取得的系列成果發(fā)表在《Environmental Pollution》、《Ecotoxicology and Environmental Safety》、《作物學(xué)報》等該領(lǐng)域權(quán)威的學(xué)術(shù)期刊上。

 

　　全文鏈接地址：1、https://authors.elsevier.com/sd/article/S0304-3894（22）02159-8

 

　　2、https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2022.114191

 

　　3、https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2022.114191

 

　　4、https://kns.cnki.net/kcms/detail/11.1809.S.20221025.1144.002