PlantPhysiology|多因素胁迫对水稻和玉米的影响

智农云芯看智能农业 2024-03-29 01:16:53

2023年7月,美国学者Ranjita Sinha等在Plant Physiology发表了题为The effects of multifactorial stress combination on rice and maize的论文,研究了5种低水平胁迫因素组合时对水稻和玉米的生长及生物量的影响,结果表明多因素胁迫组合(MFSC)可能会严重制约农业生产力。

doi : 10.1093/plphys/kiad557

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试验选取的非生物胁迫

盐胁迫(salinity)高温胁迫(heat)除草剂(the herbicide paraquat)缺磷胁迫(phosphorus deficiency)镉胁迫(the heavy metal cadmium)

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通常将同时影响植物的三个及以上(n≥3)胁迫因素的组合定义为多因素胁迫组合(MFSC)。该团队的近期研究表明,即使单一因素的胁迫水平微乎其微(对植物无显著影响),但组合起来就会显著影响幼苗的生长并导致存活率显著下降。

图1.MFSC对商品水稻和玉米幼苗高度、生长速率和生物量的影响

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当把每种对水稻和玉米幼苗影响很小的低水平胁迫进行组合时,4~5种即可显著降低水稻和玉米幼苗的生长速率和生物量。随着MFSC数量和复杂性的增加,水稻和玉米幼苗的株高、生长速率和生物量均显著下降。

图2. MFSC对水稻幼苗各指标的影响

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该研究在5种不同胁迫的MFSC下,将一组42种不同基因型的水稻材料与未胁迫对照组比较,分析了它们的生长速率、生物量积累和存活情况。由图3可得出结论:MFSC过程中特定蛋白的表达与特定表型之间可能有相互作用。

图3.水稻幼苗MFSC的蛋白质组学和多组学分析

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图4显示不同的水稻基因型对MFSC的反应表现出较大差异,确定了O. glaberrima为一个丰富的耐胁迫基因储存库,是水稻耐MFSC相关基因的潜在来源。

图4.MFSC对选定水稻基因型幼苗生物量、生长速率和株高的影响

该研究在一定的环境下分析了多因素胁迫组合(MFSC)对植物的影响,有待进一步通过转录组学和蛋白组学确认增加作物MFSC抗耐性的通路,以便对未来恶劣环境下的栽培研究做出贡献。

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