玉米DP202216杂交种花后氮素吸收增强与生物量积累及产量提升的关联机制研究

本研究发现通过转基因技术增强玉米MADS-box转录因子Zmm28表达（事件DP202216）可显著提升花后氮素吸收效率（R2-R5阶段增加80%）和生物量积累（R5期总干物质增加5.2%），最终使谷物产量提高2.6%。该研究为通过遗传改良优化氮素利用（NUE）及实现玉米可持续生产提供了关键理论依据。

　　

Section snippets

Experiment 1

试验1（仅谷物产量）于2020年在美国两个地点进行：印第安纳州蒂普顿（粉砂黏壤土）和内布拉斯加州约克（粉砂壤土）。蒂普顿和约克的播种日期分别为2020年5月11日和2020年5月1日。试验1和试验2中这些雨养地区的月平均最高/最低温度和降水量如表1所示。各地点的土壤有机质含量范围为2.5%至3.5%，季节前残留氮为10-25 ppm。

Dry matter

在试验2中，200 N处理下所有组织在R2和R5期的干物质均高于0 N处理（表2）。0 N处理下的绿叶干物质在R2期减少45%，R5期减少54%。相反，0 N处理的衰老叶片干物质在R2期比200 N处理高600%，R5期高200%。这些干物质数据证实了0 N处理在整个生长季遭受的显著氮胁迫，这可能对产量形成产生重要影响。

Discussion

本研究与先前研究共同表明，DP202216杂交种在多种精英玉米种质中均比野生型对照具有更高的谷物产量，且与传统或矮秆育种方案结合时可实现产量和稳定性的协同提升（Weers等，2024；Schussler等，2022；Wu等，2019）。

先前研究证明了DP202216杂交种在R1期前的氮吸收增强现象（引用文献略），而本研究进一步揭示了其花后氮吸收机制的优越性。

Conclusions

DP202216杂交种在五个地点年份、两种氮水平和三种杂交背景的综合分析中较野生型对照增产2.6%。在部分试验点，DP202216杂交种在R2-R5期间额外积累22 kg·ha?1氮素，较野生型对照晚期氮吸收量提升超80%。这些产量和花后氮吸收的增加与R2-R5阶段生物量积累增加及功能持绿性增强相关，尽管耳叶最大碳交换速率（CER）未显著提升。