JIA | 山东农业大学贺明荣教授课题组延播通过促进茎秆中木质素和纤维素的合成与积累增强小麦抗倒性能的研究

以下文章来源于农业科学微平台 ，作者董秀春 等

倒伏是限制小麦产量和品质提升的重要因素，不合理的栽培管理措施如高密度种植和高氮素投入等，以及恶劣的气象因素均可导致小麦发生倒伏。茎秆抗折力弱是小麦倒伏发生的内在原因，推迟播期利于提高小麦抗倒伏能力，但其内在机制尚不明确。

近期，山东农业大学农学院小麦生理生态研究团队贺明荣教授课题组完成的题为“Late sowing enhances lodging resistance of wheat plants by improving the biosynthesis and accumulation of lignin and cellulose”的研究论文在Journal of Integrative Agriculture (《农业科学学报》(英文)，JIA) 2023年5期正式发表。

该研究阐明了小麦发育过程中木质素和纤维素合成积累与抗倒伏性能形成的内在生理生化机制及其对播期调控措施的响应，揭示了播期调控小麦抗倒性的内在机理，进而探明了提高小麦茎秆抗倒伏能力和实现小麦高产高效的技术途径，为小麦品种选育和抗倒栽培生产提供了理论依据和技术支持。

该研究以冬小麦品种泰农18为供试材料，设置10月8日（常规播期）和10月22日（推迟播期）2个播期处理。推迟播期通过促进茎秆中木质素和纤维素的合成与积累提高小麦抗倒伏能力。与常规播期相比，推迟播期促进木质素和纤维素合成相关基因（TaPAL、TaCCR、TaCOMT、TaCAD和TaCesA1、3、4、7和8）表达水平和相关酶（TaPAL和TaCAD）的活性水平提前4–12天到达相应峰值，并在大多数取样期显著提高了除TaPAL、TaCCR、TaCesA1和TaPAL之外的上述基因表达与酶活水平，进而促进木质素和纤维素在茎秆伸长期的快速积累。木质素和纤维素的平均积累速率和最大积累速率越高，其最大积累量越多，纤维素的积累持续期也相应延长，拔节期及之后的茎秆木质素/纤维素比值、木质素含量以及拔节后11天的纤维素含量得以提高。进一步的研究表明，促进木质素和纤维素的合成与积累能够有效提高茎秆充实度、机械强度和抗倒伏性。然而，推迟播期增强小麦抗倒伏性能的关键功能基因有待进一步确定。

山东农业大学农学院小麦生理生态研究团队贺明荣教授和代兴龙副教授为该文章的共同通讯作者，董秀春博士后（在职博士后，济宁市农业技术推广中心）为该文章第一作者，硕士生钤太峰和刘运景、博士生初金鹏和张秀参与了该研究工作。该研究得到了国家重点研发计划项目（2016YFD0300403）、国家自然科学基金（31801298）和山东农业大学“双一流”科技创新团队项目（SYL2017YSTD05）的资助。

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https://doi.org/10.1016/j.ji‍a.2‍022‍.0‍8‍‍.‍02‍4

Cite the article:

DONG Xiu-chun, QIAN Tai-feng, CHU Jin-peng, ZHANG Xiu, LIU Yun-jing, DAI Xing-long, HE Ming-rong. 2023. Late sowing enhances lodging resistance of wheat plants by improving the biosynthesis and accumulation of lignin and cellulose. Journal of Integrative Agriculture, 22(5): 1351-1365.

研究团队简介

贺明荣教授（第一排左五）

山东农业大学农学院小麦生理生态研究团队

山东农业大学农学院小麦生理生态研究团队由贺明荣教授领衔，主要开展小麦高产高效栽培理论与技术、强筋小麦品质生理生态和调优理论与技术等研究。创新研究了小麦挖潜节氮栽培理论与技术、强筋小麦丰产提质增效栽培理论与技术，技术成果在黄淮麦区大面积推广应用，取得了显著的经济、社会和生态效益。贺明荣教授先后承担完成国家重点研发计划课题、973课题等国家、省部级项目10余项，获山东省科技进步一等奖1项、二等奖2项、三等奖1项，山东省农业技术推广成果优选计划三等奖1项，研发山东省农业主推技术1项、授权国家发明专利1项，发表论文50余篇。

本文转载自农业科学微平台

转自：“植物生物技术Pbj”微信公众号

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