高产环境下油菜早期籽粒灌浆期对温度升高的抗性机制研究

针对全球变暖威胁油菜生产的现实问题，智利研究团队通过田间试验评估了两个春油菜杂交种（Lumen和Solar CL）在开花后0-15天与15-30天两个窗口期对5°C温升的响应。研究发现Lumen因生育期延长（173.6°Cd）表现出更强的产量稳定性，而Solar CL籽粒数减少26.8%，但籽粒重量和含油量对高温不敏感。该研究为高潜力产区油菜耐热性育种提供了首个田间实证。

　　

论文解读

气候变暖下的油菜生产挑战
全球气候变暖正以1.5°C的温升幅度重塑农业生产格局，其中南美洲 subtropical 地区成为陆地增温最显著区域之一。作为全球第三大植物油来源，油菜(Brassica napus L)在智利南部高潜力产区的生产面临严峻威胁——已有研究显示高温可导致其产量下降30%，含油量降低12%，而蛋白质含量却反常提升16-38%。然而，这些结论多来自控温容器实验，其小土壤容积、非自然辐射等条件难以反映真实农田响应。更关键的是，开花后不同阶段（如0-15天与15-30 DAF）对温升的敏感性差异尚未在田间系统评估，而这一时期恰是决定籽粒数（GN）与粒重（GW）的关键窗口。

田间实证破解耐热性谜题
智利南方大学的研究团队在Valdivia的Duric Hapludand土壤上开展了三项田间试验，选取两个商业化春油菜杂交种Lumen和Solar CL，通过开顶式增温装置模拟5°C温升，聚焦开花后0-15 DAF（对应0-260°Cd）与15-30 DAF（260-495°Cd）两个生理阶段。研究首次揭示：在背景温度仅14.3-15.3°C的智利南部环境中，Lumen展现出惊人的产量韧性，而Solar CL在早期温升下产量骤降35.9%，主要归因于籽粒数26.8%的损失。这一差异与Lumen更长的花后生育期（比Solar CL多11天）密切相关。值得注意的是，两品种的粒重和含油量均表现出温度不敏感性，而蛋白质浓度则普遍升高，暗示高温可能通过改变碳氮分配路径影响品质构成。

关键技术方法
研究采用开顶式增温装置（OTC）实现田间精准温控，通过BBCH尺度（植物物候标准编码系统）界定发育阶段，结合热时间单位（°Cd）量化温效。测定指标涵盖产量构成（GN、GW）、品质参数（近红外光谱法测油/蛋白浓度）及生理成熟度判定（籽粒含水量≤15%）。

研究结果精要

1. 环境与物候特征：三季试验背景温度高度一致（花后均温14.3-15.3°C），Lumen从开花至生理成熟历时更长（173.6°Cd vs Solar CL的162.5°Cd）。
2. 产量敏感性分化：0-15 DAF温升使Solar CL产量损失35.9%，而Lumen仅轻微波动；15-30 DAF温升对两品种影响均不显著。
3. 组分响应异质性：GN是主要温敏靶点（Solar CL下降26.8%），但GW表现出补偿潜力；含油量稳定而蛋白浓度普遍提升4-6个百分点。

结论与农业启示
该研究首次在田间尺度证实：油菜早期籽粒建成期（0-15 DAF）是温升敏感的关键窗口，但品种间抗性差异显著——Lumen通过延长生殖生长期（可能增强碳同化持续时间）缓冲了高温冲击，而Solar CL的GN调控通路更易受热胁迫干扰。这一发现为高潜力产区的品种选育提供了明确方向：在智利南部等低温背景区，筛选长生育期基因型或能有效应对未来气候场景。更深远的意义在于，研究揭示了温升对油料作物品质的复杂影响：稳定的含油量与上升的蛋白浓度可能重塑加工经济链，而这一现象与源库调节实验（Verdejo和Calderini, 2020）的发现形成有趣对比，暗示高温与源库限制可能通过不同生理通路（如呼吸消耗增加vs 光合受限）影响籽粒灌浆。论文发表于《Field Crops Research》，为气候智慧型农业提供了扎实的田间实证基线。