外源油菜素内酯调控热旱胁迫下蜡质玉米淀粉结构与品质的分子机制

针对全球气候变化导致的热胁迫(HS)、旱胁迫(DS)及其复合胁迫(DH)对蜡质玉米淀粉品质的负面影响，扬州大学团队通过外源油菜素内酯(BR)干预，系统解析了胁迫对淀粉颗粒形态、相对结晶度(RC)、支链淀粉链长及糊化特性的差异化影响，发现BR可通过调节颗粒结构显著缓解胁迫效应，为气候智慧型农业提供了理论支撑。

　　

随着全球气温较工业化前水平升高1.1°C，热胁迫(HS)和旱胁迫(DS)的频发正严重威胁玉米生产。蜡质玉米作为工业淀粉的重要原料，其淀粉几乎全由支链淀粉构成，具有高粘度、低回生率等特性，但抽丝后灌浆期遭遇HS和DS会导致淀粉生物合成受阻。既往研究多聚焦单一胁迫，而复合胁迫(DH)对淀粉多尺度结构的影响机制尚不明确，外源油菜素内酯(BR)的调控潜力也缺乏系统评估。

扬州大学研究人员选用苏玉糯5号(S5)和渝糯7号(Y7)两个品种，设置对照(CK)、HS(35/30°C昼夜)、DS(田间持水量45-50%)及DH组，并施加24-表油菜素内酯(0.1μM)处理。通过扫描电镜、X射线衍射、差示扫描量热仪等技术，结合淀粉粘度仪和体外消化模型，系统分析了胁迫对淀粉结构-功能关系的影响及BR的调控效应。

Experiment design
试验采用盆栽法，在抽丝后10天开始胁迫处理持续14天，BR每3天叶面喷施。成熟后测定产量、淀粉含量，并提取胚乳淀粉进行结构表征。

The yield and starch content of waxy maize
DH导致S5和Y7产量分别降低44.6%和50.6%，显著高于单一胁迫(HS:31.5%/29.5%；DS:22.7%/20.0%)。淀粉含量降幅达15.4%(S5)和15.1%(Y7)，且DH组淀粉颗粒表面出现明显凹陷和裂隙，平均粒径增大18.7-23.4%。

Structural characteristics
HS使相对结晶度(RC)提升12.3-14.8%，DS则主要缩短支链淀粉短链(DP6-12)，而DH同时加剧这两种效应。BR处理使RC回落5.2-7.8%，并恢复支链淀粉链长分布，表明BR能靶向调控淀粉合成酶活性。

Physicochemical properties
胁迫组糊化焓(ΔH_gel
)升高16.4-21.7%，峰值粘度降低28.3-35.6%。BR处理使快速消化淀粉(RDS)含量降低11.2-13.5%，缓慢消化淀粉(SDS)增加9.8-12.1%，证实BR通过优化颗粒结构改善淀粉营养功能。

Conclusion
研究首次阐明HS、DS和DH对蜡质玉米淀粉的差异化损伤机制：HS主要破坏颗粒形态学完整性，DS干扰支链淀粉精细结构，而DH产生协同负面效应。外源BR通过双重调控颗粒组装过程和酶促反应，有效维持淀粉品质，其核心机制涉及：(1)稳定淀粉合成酶空间构象；(2)缓解氧化损伤对质体发育的影响。该成果发表于《Food Chemistry》，为应对气候变化下的粮食安全挑战提供了创新解决方案，同时为功能性淀粉的定向设计奠定了理论基础。