脱落酸（ABA）所介导的玉米籽粒生理脱水机制研究

Harvest of summer maize grain with high water content is the main bottleneck in the process of harvesting corn grain. After physiological maturity of summer maize field station pole time short, unable to complete the grain physical removal process is a direct cause of the harvest period with high moisture content, carry out the relevant research of physiological mechanism physiological dehydration process has important significance for the production. This project is based on the maize physiological dehydration process as the research object, on the basis of 2014-2016 years of work, with 2 sets of large differences in physiological dehydration corn hybrids(4 varieties) with abscisic acid mediated maize physiological dehydration mechanism as the starting point, using the method of exogenous ABA and ABA synthesis, water channel inhibitor spraying combined, based on Grain Filling Characteristics and physiological dehydration law research, using two-dimensional electrophoresis, whole cell patch clamp recording technique and other research methods. The changes of abscisic acid content, the interaction with other hormones, the comparative proteomics, and the regulation of water channel in endosperm cells were systematically studied. In order to clear off the physiological mechanism and regulation mechanism of seed dehydration induced by acid, to reduce the physiological maturity of the grain moisture content, provide a theoretical basis for maize grain harvesting and quality promotion, but also provide the physiological basis of research and guidance for maize breeding new corn dehydration.

夏玉米收获期籽粒含水率较高是限制黄淮海玉米机收籽粒进程的主要瓶颈。夏玉米生理成熟后田间站杆时间短，无法完成籽粒物理脱过程，是导致收获期含水率高的直接原因，开展生理脱水过程相关生理机制研究对生产具有重要意义。本项目以玉米籽粒生理脱水过程为研究对象，在2014-2016年工作基础上，以生理脱水差异较大的2组（4个）玉米杂交种为材料，以脱落酸所介导的玉米籽粒生理脱水机制为切入点，运用外源ABA与ABA合成、水通道抑制剂喷施相结合的方法，在籽粒灌浆特征和生理脱水规律等研究基础上，运用双向电泳、膜片钳全细胞记录技术等研究手段，系统开展脱落酸含量变化规律、与其他激素互作关系、比较蛋白质组学、胚乳细胞水通道调控等方面的研究。以期明确脱落酸介导的籽粒生理脱水机制和调控机理，为降低生理成熟期籽粒含水率，实现玉米机收籽粒和品质提升提供理论基础，同时也可为玉米脱水相关生理基础性研究及玉米育种提供全新的思路指导。

黄淮海夏玉米收获期籽粒含水率较高是限制该区域玉米机收籽粒进程的主要瓶颈。冬小麦存在接茬问题，造成夏玉米生理成熟后站杆时间短，无法完成籽粒物理脱过程，是导致收获期含水率高的直接原因。因此，开展生理脱水过程相关生理机制研究对生产具有重要指导意义。.脱落酸（ABA）是目前已报到的调控生理脱水过程最为密切的激素之一，2018-2020年主要以不同生理脱水类型玉米品种为研究材料，通过外源激素和合成抑制剂喷施的方法，重点从籽粒灌浆特征（蛋白质积累）、激素合成代谢、转录组和代谢组水平差异等角度开展研究。.主要开展了以下方面的研究工作，一是通过项目实施揭示不同生理脱水基因型玉米杂交种不同粒位籽粒含水量变化以及籽粒脱水的时间节点划分，对不同粒位籽粒灌浆特征参数进行了分析，从蛋白质积累的角度初揭示了籽粒物质组分积累与水分含量变化的关系；二是运用外源ABA激素喷施的方法，初步探明了ABA及ABA合成抑制剂喷施对籽粒灌浆和脱水的影响；三是运用转录组和代谢组学方法解析了外源ABA对玉米籽粒灌浆和脱水的影响，不同脱水类型玉米品中进行对比分析，差异表达基因差别较大，获得差异基因中，有73个与水分代谢相关的差异表达基因。筛选到的差异表达基因GO分类情况、COG基因产物分类、KEGG代谢通路分析不同，推测结果该基因主要作为外源ABA调控的下游基因起作用。.在国内核心期刊发表学术论文3篇，现行地方标准1项，申报国家发明专利2项，超额完成既定研究目标。2018-2020年项目实施期间，课题组晋升副高级职称1人，累计培养河南农业大学本科生3名。 .通过项目实施，一是丰富了玉米籽粒灌浆过程水分代谢的相关生理机制，填补该领域的生理代谢基础，另一方面通过对玉米籽粒脱水生理代谢机制的研究，明确籽粒脱水的生理代谢机制和调控手段，为宜机收玉米新品种培育和配套栽培技术研发提供全新的思路。