2024年7月，匈牙利HUN-REN农业研究所Kamirán Á. Harnow等人在Plant Stress杂志上发表了题为 “Drought is a lesser evil than cold for photosynthesis and assimilation metabolism of maize” 的文章，全文围绕轻度干旱对玉米抵御低温的影响展开研究，发现轻度干旱胁迫能有效缓解低温对玉米的负面影响。
低温胁迫时，轻度干旱的关键作用：
增强玉米对寒冷的抗性
促进生长和光合作用
诱导冷保护相关基因表达
调节代谢物水平
在低温胁迫时，轻度干旱有利于玉米的光合作用和生长。轻度干旱补偿了低温对玉米光合作用造成的损失，尤其是在正常光照条件下，提高了净光合速率，并增加了玉米的干重。
图1.低温下玉米叶干重与植株表型差异
图2.A654 和Cm174两种玉米产量差异对比
轻度干旱诱导冷保护相关基因的表达。轻度干旱消除低温胁迫造成的花青素积累，并诱导如DHN2脱水素基因的表达，增强了玉米的抗寒性。
图3.不同处理玉米花青素含量
图4.玉米 POCs 水平差异情况
轻度干旱影响了玉米叶片中多种代谢物(包括氨基酸、有机酸和糖)的水平，这有助于玉米在低温下维持代谢功能。其中，葡萄糖、丙酮酸等代谢物水平上调，而L-色氨酸、甘氨酸等代谢物水平下调。
图5.玉米多变量比较分析结果
轻度干旱诱导的玉米抗寒性需要一定的光照来实现，且不同玉米品种所需的光照强度存在差异。在A654玉米品种中，轻度干旱和弱光处理能促进谷氨酰胺合成酶的活性；而在Cm174玉米品种中，弱光环境会导致谷氨酰胺合成酶的活性降低。
图6.轻度干旱对低温下玉米各指标的影响
该研究以A654 和Cm174两种品系玉米为实验材料，结果显示轻度干旱预处理可通过降低花青素积累、诱导低温胁迫相关基因表达和调节代谢物水平，有效缓解低温对玉米的不利影响，增强其抗寒性，且这些过程需一定光照强度支持。
原文链接：doi.org/10.1016/j.stress.2024.100669
