野生玉米与衍生系在淹水胁迫下多胺代谢差异及其耐涝机制解析

本研究由来自未知机构的研究人员开展，针对玉米耐涝性育种中多胺代谢机制不清的问题，通过比较野生玉米（teosinte）与7个衍生系在淹水胁迫下的多胺代谢差异，发现衍生系DL-4通过调控ZmPAO6、ZmDAO和ZmADC1基因表达及酶活性，维持根系多胺稳态，从而实现耐涝性突破，为耐涝玉米育种提供了新靶点。

　　

本研究评估了野生玉米（teosinte）及其衍生系在淹水胁迫下的多胺代谢状态。以相对敏感材料CM-140和耐涝材料I-172为对照，分析了teosinte及7个衍生系（DL-1至DL-7）的幼苗生长、多胺氧化酶（PAO）、二胺氧化酶（DAO）、精氨酸脱羧酶（ADC）、鸟氨酸脱羧酶（ODC）活性以及多胺（腐胺、亚精胺、精胺）含量变化。

结果显示，teosinte在淹水胁迫下除株高轻微下降外生长未受显著影响；DL-4幼苗生长保持稳定，而DL-1和DL-2所有生长参数均下降。所有基因型在低氧条件下根和茎中多胺含量均上升，但不同衍生系通过差异化的多胺代谢酶调控机制适应胁迫。

在DL-4的低氧根中，ZmPAO6、ZmDAO和ZmADC1基因表达上调与酶活性增加相一致。主成分分析（PCA）和皮尔逊相关性表明，低氧根中腐胺、亚精胺、精胺含量以及ADC和ODC活性对植物淹水响应贡献显著。根中多胺合成与分解代谢酶与DL-4的耐涝性密切关联。

研究表明，DL-4通过多胺稳态调控维持根系可持续发育，从而表现出卓越的耐涝性。此为首次关于野生玉米及衍生系多胺代谢状态的报道，对耐涝玉米基因型选育具有重要参考价值。