点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:【科研论文科普解读】怕冷的玉米,有了“保暖又管饱”的新方案
首页> 光明科普> 图文 > 正文

【科研论文科普解读】怕冷的玉米,有了“保暖又管饱”的新方案

来源:光明网2026-02-26 10:01

  你有没有过这种感觉,天一冷就容易浑身“不得劲”?其实玉米也有类似的烦恼。

  玉米是全球最重要的粮食作物之一,是个怕冷的热带居民。春播生产中频发的“倒春寒”常导致玉米出苗缓慢、幼苗生长受阻,甚至引发显著减产,让玉米陷入一种“隐性饥饿”。

  这种饥饿,不是没吃饱,而是缺了一种关键营养——磷。

  磷是植物能量代谢、信号转导和细胞分裂不可或缺的关键营养元素。低温条件下,土壤里的磷元素会被“锁”住。磷是植物生长的“能量货币”,吸不到磷,玉米就得饿着肚子挨冻,雪上加霜。

【科研论文科普解读】怕冷的玉米,有了“保暖又管饱”的新方案

  如今,这个难题被我国科学家成功攻克。2月26日,中国农业大学生物学院植物抗逆高效全国重点实验室杨淑华教授和施怡婷教授团队在Nature发表题为“Rewiring an E3 ligase enhances cold resilience and phosphate use in maize(中文翻译:重构E3泛素连接酶协同增强玉米耐冷性和磷利用效率)”的研究论文。该研究找到了玉米细胞里的“智能开关”,E3泛素连接酶NLA(NITROGEN LIMITATION ADAPTATION),对其进行精密的“基因手术”,实现了NLA蛋白功能的定向优化与精准重塑,让玉米从此既能抗寒,又能高效吸磷。

【科研论文科普解读】怕冷的玉米,有了“保暖又管饱”的新方案

  该项研究成功解耦了作物耐寒性与磷吸收的负相关,创制出兼具强耐寒性和高磷利用效率的新型玉米种质,有效提升了低温胁迫下的产量表现。

  研究团队通过系统筛选玉米SPX家族成员,最终锁定关键调控因子NLA。它像一个“分流阀门”,低温条件下,NLA蛋白积累,一方面降解玉米体内抑制抗寒信号组分JAZ11,提升玉米耐冷性;另一方面会通过自身的特殊结构,识别并泛素化降解磷转运蛋白PT4,抑制根系对磷的吸收。

  能不能只去掉NLA的“监控”功能,保留它的“抗寒”功能?

  为打破这一经典性状权衡,研究团队结合AlphaFold3结构预测与分子对接分析,精准定位SPX结构域中负责感知InsPs的关键区域,并利用CRISPR/Cas9技术在NLA基因中删除12个碱基,构建新变体NLAΔ12

  改造后的变体,让玉米既能像以前一样启动抗寒机制,又能在低温下畅通无阻地吸收磷元素。

【科研论文科普解读】怕冷的玉米,有了“保暖又管饱”的新方案

  为验证实际应用效果,研究团队在吉林公主岭、河北涿州和海南三亚开展多点田间试验。结果显示,在低温逆境下,nlaΔ12改良材料籽粒产量较对照提高约10%-15%,展现出良好的稳产增产潜力。

  此外,在玉米自交系中还鉴定到JAZ11和PT4基因中编码泛素化位点的优异自然变异。将人工改造的nlaΔ12与自然优良等位变异PT4A267进行组合后,后代材料在保持强耐寒性的同时,磷吸收能力进一步增强,呈现协同效应,显示出良好的育种应用前景。

  据了解,这一突破性成果标志着我国在作物复杂性状协同调控机制解析与智能设计育种领域取得重大进展,为在气候变化背景下实现粮食稳产增产与资源高效利用提供了坚实的理论支撑。

【科研论文科普解读】怕冷的玉米,有了“保暖又管饱”的新方案

NLAΔ12新变体协同调控玉米耐冷性、磷吸收效率和产量稳定性工作模型

  华中农业大学严建兵教授、崖州湾国家实验室青年科学家刘杰在Nature同期合作撰写的评述文章表示,这种解耦冷耐受与磷吸收的“一石二鸟(two-in-one)”策略,有望拓展至其他关键营养元素(如氮)的高效利用调控,对培育适应气候变化背景下多重胁迫环境的作物新品种具有重要意义。

  据了解,本研究由中国农业大学生物学院植物抗逆高效全国重点实验室杨淑华教授和施怡婷教授担任共同通讯作者,博士研究生廖欢为第一作者。宋文教授、李溱教授、田丰教授、杨小红教授、巩志忠教授和赵晓云博士等给予重要支持。张晓燕副教授、郭丽博士、李卓洋博士、傅迪毅博士、庄军红以及博士研究生任柯宇、刘志成、苏天航、张朝阳等共同参与研究。中国农业大学作物功能基因组学与分子育种研究中心为该研究提供了遗传转化服务和重要材料支持。该研究得到生物育种重大专项、国家重点研发计划、国家自然科学基金以及拼多多-中国农业大学研究基金等项目资助。

  科学性审核:杨淑华 中国农业大学生物学院植物抗逆高效全国重点实验室教授

  记者:武玥彤

[ 责编:李欣哲 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 习近平会见俄罗斯外长拉夫罗夫

  • 4月14日,2026年世界互联网大会亚太峰会在香港圆满落幕。

独家策划

推荐阅读
首次增设智能穿戴、显示技术、消费级无人机、集成房屋及庭院设施等9个专区。更多新企业、新产品、新技术走向世界,服务全球消费者。
2026-04-15 11:12
根据药品流通的不同渠道,《意见》明确发挥医疗机构专业作用、引导药店合理制定药品零售价格、用好网上药店价格发现功能等措施,鼓励各类主体参与价格形成。根据药品的不同领域,《意见》强调促进创新药多元支付与价格合理形成、强化短缺药保供稳价、加强麻醉药品和精神药品价格管理、规范药品原辅料价格行为,引导关键领域药品价格保持合理水平。
2026-04-15 09:26
而泵房内的水肥一体化配料系统,则扮演着“神经网”中智能中枢的角色。“从‘两脚泥’的传统漫灌,到指尖上的智能操控,再到云端管控的智慧灌溉,这场变革只用了短短几年。
2026-04-15 09:25
河北省秦皇岛市海港区河北大街秦邦医药连锁有限公司的一家店内,药品分区摆放整齐有序,店员马红梅正向顾客叮嘱用药须知。2019年成立至今,湖南一块医药专注于用数字化手段服务中小连锁药店,目前已连接500余家供应商,服务全国10万余家终端药店,触达县域消费者超3亿人次。
2026-04-15 09:36
本年度前期,黑河流域整体气温偏高,干流河道封河晚、开河早,河道封河河长短,冰储量较常年偏少;东居延海蓄水量较上年度同期偏少。实时调度过程中,水利部黄河水利委员会黑河流域管理局科学调度黄藏寺水利枢纽及梯级电站。
2026-04-15 09:24
推动银发经济行稳致远,当务之急是摒弃“重规模、轻质量”的粗放思维,实现从“有没有”到“优不优、适不适”的内涵式跨越。近年来,在政策引导与市场探索的双轮驱动下,我国适老化建设取得了一系列实实在在的成效。
2026-04-15 09:23
自2025年部分品牌充电宝宣布大面积召回以来,以充电宝为代表的移动电源产品的质量问题一直备受关注。充电宝新国标的推出意义重大,它将重新树立移动电源行业的产品标准和安全底线。
2026-04-15 09:22
“HPV(人乳头瘤病毒)疫苗对印度尼西亚女性很重要,因为它能保护我们免受宫颈癌的侵害。”  维诺预计,在实现全面本土化生产后,印尼每年可生产数百万剂HPV疫苗,在稳定供应的同时显著降低接种成本,为更多女性筑起抵御宫颈癌的健康防线。
2026-04-14 09:32
青藏铁路进出藏货物累计突破1亿吨  光明日报西宁4月13日电 记者訾谦从中国铁路青藏集团有限公司获悉,青藏铁路全线通车运营20年来,进出藏铁路货运量稳步增长。
2026-04-14 09:32
不久前,国家药监局正式批准国内首例植入式脑机接口产品的医疗器械注册证,实现脑机接口医疗器械全球首发上市。脑机接口产业仍处于发展初期,设备研发、手术植入、术后康复等成本较高。
2026-04-14 09:35
如今,中国航天不断迈向深空,对制造效率和精度提出了更高要求,智能化升级刻不容缓。(作者为中国航天科技集团五院529厂特级技师、国家级技能大师工作室——“王连友技能大师工作室”专家成员,本报记者刘诗瑶采访整理)
2026-04-14 09:34
《关于加快建设分级诊疗体系的若干措施》近日公布。李大川进一步补充说,医联体内要统筹建设医学影像、病理、检验、药品供应等资源共享中心,提升医疗卫生服务同质化水平。数据显示,2025年紧密型县域医共体基层诊疗占比超63%,高于全国基层诊疗人次占比的平均水平。
2026-04-14 09:31
记者从现场获悉,截至2025年底,上海累计记录野生鸟类543种;2025年,在上海记录到野生鸟类97万只次,为近10年最高。过去一年,上海市区两级收容救护体系救护和放归野生鸟类1256只;来自上海的护鸟志愿者队伍将巡护范围扩大至上海周边地区,为区域联动开展保护鸟类执法贡献力量。
2026-04-14 09:30
我国启动“人工智能+教育”行动计划,人工智能将纳入教师资格考试和认证内容。
2026-04-13 10:04
近日,上海“无废指数”再攀新高——2025年度上海市“无废指数”达86.96,比2024年度上升1.23。
2026-04-13 10:01
前正值春耕春管关键时节,各地电力部门加大保电力度,将优质供电服务延伸至田间地头,让“满格”电力涌动在春耕生产一线。
2026-04-13 10:00
近日,国务院办公厅印发《关于加快建设分级诊疗体系的若干措施》,为新时代深化医药卫生体制改革、推进健康中国建设提供了清晰的实践路径。
2026-04-13 09:59
国际首个侵入式脑机接口医疗器械正式进入临床应用阶段,由清华大学生物医学工程学院洪波教授团队全程自主研发。
2026-04-13 09:56
我们并不缺成果、人才与产业雄心,真正要补上的,是那批能将成果带过“最后一公里”的人
2026-04-10 14:38
春风送暖,踏青正当时,但接连不断的喷嚏、鼻痒、眼痒等过敏症状,却让不少人的春日心情打了折扣。
2026-04-10 10:30
加载更多