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综述:植物发育决策中花朵败育或结籽的调控机制
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年09月17日 来源:TRENDS IN Plant Science 20.8
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本综述系统探讨作物在(热胁迫)与(干旱胁迫)下花朵败育的发育调控机制,揭示(ABA)、(JA)、(auxin)等激素与遗传环境因子互作如何通过影响(同化物分配)与(生殖器官发育)限制作物产量,为抗逆稳产提供理论策略。
作物花朵败育模式存在显著差异:禾本科作物(如小麦)常因同化物限制和发育优先级放弃基部小穗,而玉米则优先终止顶端子房发育;豆科作物(如大豆)上部节位败育率更高;十字花科(如油菜)选择性终止上部花序发育。研究表明,授粉前因素尤其在热旱胁迫下对早期生殖发育的破坏作用显著,会直接引发小穗/小花高败育率。激素调控机制存在作物类型特异性:禾本科依赖生长素(auxin)、脱落酸(ABA)和茉莉酸(JA)的协同作用,而豆科除上述激素外,更依赖细胞分裂素(cytokinin)和赤霉素(gibberellins)维持小花存活。比较研究证实,热胁迫对禾本科作物生殖器官结构完整性的破坏强于干旱,而干旱胁迫则更普遍地损害多种作物的胚珠功能。
作物中相当大比例的花朵未能成功结籽,这种现象在高温与干旱胁迫条件下尤为突出。该结果反映了植物受遗传、激素和环境因素复杂互作调控的发育过程——生殖败育,这一过程显著制约作物产量。与器官脱落不同,生殖败育可发生在多个发育阶段。本综述通过整合拟南芥研究基础并延伸至主要粮食作物系统(包括禾谷类、豆类和十字花科),系统分析了在正常与胁迫条件下内外部信号如何干扰小花、胚珠、胚胎和种子的发育进程。通过对比研究,我们明确了保守及作物特异性的调控机制,指出关键知识空白,并进一步提出增强非生物胁迫下生殖韧性和结籽率的可行策略。
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