综述:探究玉米(Zea mays L.)涝渍胁迫的挑战、成因及缓解策略

【字体: 时间:2025年08月10日 来源:Journal of Agronomy and Crop Science 2.8

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  这篇综述系统阐述了涝渍胁迫对玉米(Zea mays L.)的影响机制及应对策略,涵盖形态结构(如根系适应性改变)、生理生化(如活性氧ROS积累、乙烯信号调控)及分子层面(如能量代谢重编程)的响应,并提出通过育种(如耐涝品种选育)和农艺措施实现可持续生产,为涝渍频发区的玉米稳产提供理论依据。

  

ABSTRACT

涝渍作为影响全球玉米生产的关键非生物胁迫因素,通过土壤缺氧引发根系呼吸抑制、养分吸收障碍及生理代谢紊乱。最新研究表明,玉米通过三重防御机制应对涝害:形态上缩短节间、形成通气组织;生理上激活抗氧化酶(如SOD、CAT)清除ROS;代谢上转向无氧呼吸维持ATP供应。乙烯(ethylene)作为核心信号分子,调控通气组织形成和能量分配。

关键靶点与通路

  1. 根系缺氧响应:缺氧诱导因子(HIFs)触发丙酮酸脱羧酶(PDC)通路,促进乙醇发酵替代三羧酸循环(TCA)。

  2. ROS平衡:超氧化物歧化酶(SOD2)和过氧化氢酶(CAT)协同缓解氧化损伤,但持续涝渍会导致H2O2爆发。

  3. 碳分配重构:淀粉水解增强,蔗糖合成酶(Susy)活性提升,为缺氧组织供能。

改良策略

  • 遗传改良:利用QTL定位发掘耐涝基因(如ZmEREB180),结合CRISPR-Cas9技术精准编辑。

  • 农艺调控:起垄栽培结合排水优化可降低根区积水时长。

未来方向

需整合多组学数据解析玉米-微生物互作对涝渍耐受的贡献,并开发基于无人机表型组的大田筛选技术。

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