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近年来，全球变暖加剧，导致热浪发生时间明显提前，强度和频率也在增加，这进一步引发了全球作物减产，尤其影响了玉米产量。因此，探究高温在玉米不同发育阶段的胁迫机制对制定针对性策略以减轻产量损失至关重要。然而，目前相关研究的热胁迫处理多集中于开花期，且不同实验在处理时长、发育阶段的界定上也缺乏统一标准，难以系统评估各发育阶段不同性状的热敏性及其对产量损失的具体贡献。

近日，山东农业大学刘鹏教授团队在The Crop Journal在线发表了题为“High temperature-induced male fertility impairment in maize pollen development stages”的研究论文。作者分析了不同耐热型品种6个花粉发育关键时期雄穗育性相关性状的热敏感性及其对有效粒数（EGN）损失的贡献，揭示了花粉发育不同时期高温胁迫介导玉米雄穗育性损伤的机制，并提出了未来研究的关键性状。

在花粉发育阶段遭遇高温胁迫时，郑单958的有效粒数（EGN）损失率为2.4%~87.6%，先玉335为28.5%~97.3%，且损伤程度随着接近开花期而加重。其中，小花分化期（V6）对高温最敏感的性状为每花药花粉数，该性状可解释50.0%的EGN损失；减数分裂期（V9）最敏感的性状是雄穗总小穗数，可解释43.9%的EGN损失。在四分体期（V11），花粉萌发率是影响EGN的主要因素，在两个品种中平均解释了37.6%的EGN损失。而在小孢子发育期（V13~V15），花粉萌发率和散粉量的热敏感性显著高于其他性状，分别解释了26.9%~44.4%和36.6%~54.5%的EGN损失。郑单958在单核期（V13）的授粉概率和先玉335在四分体–双核期（V11~V15）的籽粒败育率对高温较为敏感，但对EGN损失的解释力较小。该研究还发现，除了花药开裂，异常花粉率（>40%）也是阻碍散粉的主要原因。同时，低活力花粉与籽粒流产率的升高有关。研究强调，为了提高高温胁迫下玉米雄穗育性，育种工作应针对特定发育阶段的关键性状。在短期内，提高花粉发育质量对改善高温胁迫下玉米雄穗育性至关重要。

图1 高温胁迫影响玉米雄性生育力的途径

作者和基金项目

山东农业大学农学院在读博士研究生赖华江为该文第一作者，刘鹏教授为通信作者，陈应龙教授为该研究提供了帮助和支持。该研究得到国家重点研发计划( 2023YFD2303304)、国家自然科学基金（32572449）和山东省重点研发计划（2022CXPT014-02）等项目资助。

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