PCE | 山东农业大学李耕/宁堂原/张子山研究组合作揭示密植夏玉米对波动光的利用效率更高

以下文章来源于植物与环境 PCE ，作者植物与环境 PCE

玉米是世界上三大主要农作物之一，提高玉米产量对确保中国乃至全球的粮食安全至关重要。考虑到遗传改良、可用耕地面积及养分利用效率等方面的限制，通过增加种植密度来提高单位土地面积上的玉米产量已成为当前最为有效可行的栽培措施之一。在大田中，玉米植株经常生长在动态变化的环境中，其中光的波动（Fluctuating light, FL）是最突出的影响因素之一。光照强度受到如太阳高度角变化，云层运动，叶片颤动以及重叠叶片和邻近植物阴影等的影响，可以在几毫秒到几小时的时间范围内在强光和弱光之间频繁交替变化。由于从弱光向强光转换后的光合诱导延迟，导致波动光下的光能利用效率显著低于稳态光下，限制作物生长，影响粮食产量。先前大多数关于环境对波动光光合作用影响的研究都是在林下植物中进行的，尚不清楚种植密度是否或如何影响作物在波动光下的光合作用。

近日，山东农业大学农学院耕作与生态研究李耕、宁堂原研究组和生命科学院张子山研究组合作在Plant, Cell & Environment上发表了题为“Maize (Zea mays L.) planted at higher density utilizes dynamic light more efficiently”的研究论文，解析了密植夏玉米抗光波动及其相对较高的光合积累效率和可能的分子途径。

大多数关于波动光下光合作用的研究都是在C3作物中进行的。然而，由于光波动引起的C4作物的光合固碳损失远远高于C3作物，表明C4作物和C3作物对波动光的响应机制可能不同。研究人员以典型的C4作物——玉米为研究对象，采用非均匀波动光（Changing light, CL）和均匀波动光（Fluctuating light, FL）两种光模式，研究波动光下玉米叶片的生理及蛋白质组学变化。研究发现随着种植密度的增加，玉米叶片接收到的光更少，波动更大，潜在的提高了密植夏玉米叶片对波动光的适应性和利用效率，尤其在灌浆中后期更为明显，表明密植夏玉米在不同光环境中具有一定的生理可塑性。研究还解释了密植条件下玉米叶片光合C3通路中存在“关键酶冗余”的可能性，为进一步优化黄淮海区域夏玉米栽培技术及培育耐密高光合玉米种质的创新提供了理论依据。

不同种植密度下C4和C3光合路径中酶的蛋白质丰度热图

原文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pce.14673

本文转载自植物与环境 PCE

转自：“植物生物技术Pbj”微信公众号

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