The Crop Journal│中国农业大学将冠菌素的促根作用应用到田间提高玉米抗旱性

干旱是限制玉米生产的主要非生物胁迫之一。我国有4130万公顷的玉米种植面积，其产量约占所有粮食作物总产量的40%。然而淡水资源匮乏，难以满足灌溉需求，约60%的耕地面临缺水胁迫的影响，其中40%的耕地分布在持续受到干旱影响的半干旱地区。应用植物生长调节剂是提高作物抗旱性的一种重要途径。冠菌素（coronatine）是一种由丁香假单胞菌属的几种病原体所产生的宿主非特异性植物毒素，是茉莉酸的结构和功能类似物。适量的冠菌素有促进植物根系生长的作用，但这种作用能否在玉米抗旱节水生产中起到效果尚无验证。

       近日，中国农业大学农学院段留生课题组在The Crop Journal在线发表了题为“Increase in root density induced by coronatine improves maize drought resistance in North China”的研究论文，通过探究田间条件下冠菌素对玉米根系生长的促进作用，明确了其增强玉米抗旱的机制并筛选出了最适浓度，为冠菌素田间应用提供了技术指导。

       研究表明，苗期喷施1 mmol L−1冠菌素增加了表层根系的密度和大小，使得表层根系干重增加了12.6%，根表面积增加了19.0%，根密度增加了51.9%，并因此使得干旱条件下玉米的根系伤流显著增加了28.2% (图1)。同时，喷施冠菌素还增加了干旱条件下玉米的叶面积和叶绿素含量，这主要归功于根系的改善和抗逆激素内源激素脱落酸(ABA)、茉莉酸(JA)和水杨酸(SA)含量的增加。叶片和根系的改善缓解了干旱胁迫对株高和干物质积累的抑制作用。另外，喷施冠菌素减少了开花和吐丝的时间间隔，增加了每穗的籽粒数。最终，1 mmol L−1冠菌素处理使得先玉335和富民985的产量分别提高了7.9%和11.0%。相关性和通径分析表明，根系干重和根表面积与产量显著相关，其主要通过增加干旱条件下叶面积指数和干物质积累来提高玉米的抗旱性 (图2）。综上所述，冠菌素主要通过增加根干重和根面积来提高玉米的抗旱性，其中1 mmol L−1冠菌素的效果最佳。

作者和基金项目

博士研究生郭豫灵为该文第一作者，段留生教授和周于毅副教授为共同通信作者。该研究得到国家重点研发计划项目(2017YFD0300405-2)资助。中国农业大学农学院段留生课题组主要从事新型植物生长调节剂的创制、植调剂的应用与推广、激素信号通路等方面的研究工作。该团队已在Cell Reports、Journal of Nanobiotechnology、Field Crops Research等学术期刊上发表多篇高水平研究论文。

转自：植物生物技术Pbj

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