本研究旨在探索茉莉酸（JA）在缓解玉米高温胁迫伤害中的分子机制。研究以耐热自交系Chang 7-2 (C7)和两个热敏感自交系Yu727 (Y7)、Y8201 (Y8)为材料，在高温（38℃）胁迫下，对玉米小穗施加外源茉莉酸甲酯（MeJA）处理。结果表明，在高温胁迫下，外源JA能显著提高热敏感系Y7和Y8的结实率、小穗开放率和开放角度，并有效缓解了高温诱导的氧化胁迫。转录组分析（RNA-seq）揭示，苯丙素生物合成、类黄酮生物合成以及淀粉和蔗糖代谢途径在JA介导的玉米耐热性中扮演关键角色。进一步通过维恩分析和表达谱分析，鉴定出三个参与此过程的转录因子：MYBS3 和 WRKY33 起正向调控作用，而 HOX22 起负向调控作用。本研究阐明了一个由JA介导的、增强玉米在高温胁迫下产量的基础调控网络，为耐热玉米品种的遗传改良提供了候选基因靶点。

1题目

文章题目：Transcriptome analysis reveals the role of jasmonate in regulating maize spikelet opening and seed set under high temperature stress

发文单位：重庆市农业科学院生物技术研究所、重庆市逆境农业研究重点实验室、农业农村部西南山地特色农作物种质资源鉴定与利用重点实验室

研究对象：玉米（Zea mays L.）

研究领域：植物学、作物生理学、分子生物学、转录组学、高温胁迫响应机制

2杂志

Frontiers in Plant Science； IF=4.8分

3链接

Guan, L., & Chen, Y. (2026). Transcriptome analysis reveals the role of jasmonate in regulating maize spikelet opening and seed set under high temperature stress. Frontiers in Plant Science, 17, 1710459.https://doi.org/10.3389/fpls.2026.1710459

4检测方法

Norminkoda提供了理化酶活（MDA、Pro、CAT、POD），转录组分析5主要内容

1. 研究背景与问题：全球变暖导致的高温胁迫严重影响玉米产量，而开花期对高温尤其敏感。小穗开放是花粉散播的关键前提，其障碍是造成玉米减产的重要原因之一。茉莉酸在植物响应非生物胁迫和调控花器官发育中发挥重要作用，但JA如何调控玉米在高温下的小穗开放和结实尚不清楚。

1. 实验设计：在田间对三个玉米自交系（C7耐热，Y7、Y8热敏）进行高温处理，并在开花期对其小穗喷施MeJA或清水（对照），之后采集小穗样本。

1. 生理表型分析：

• JA处理显著提高了热敏感系Y7和Y8在高温下的结实率、小穗开放率和开放角度。

• JA处理显著降低了热敏感系叶片中的丙二醛（MDA，氧化损伤标志物）含量，并提高了脯氨酸（Pro）含量以及过氧化氢酶（CAT）和过氧化物酶（POD）的活性，表明JA通过激活抗氧化系统缓解了高温引起的氧化胁迫。

1. 转录组学分析：

• 对5个处理组（C7_CK, Y7_CK, Y7_JA, Y8_CK, Y8_JA）的样本进行RNA测序，并筛选差异表达基因（DEGs）。

• KEGG通路富集分析发现，在高温和JA处理的响应中，苯丙素生物合成、类黄酮生物合成、淀粉和蔗糖代谢是显著富集的通路。

1. 关键转录因子的鉴定：

• 通过比较不同差异表达基因集合，最终筛选出920个共同差异表达基因，其中包含42个转录因子。

• 表达模式分析锁定了三个核心转录因子：正向调控因子 MYBS3 和 WRKY33，以及负向调控因子 HOX22。qRT-PCR结果验证了转录组数据的可靠性。

1. 生理层面：外源茉莉酸处理可以有效缓解高温对玉米（特别是热敏感品种）造成的伤害，其机制是通过提高小穗的开放率和开放角度，进而提高花粉传播效率和结实率，同时通过增强抗氧化防御系统来减轻氧化损伤。

2. 分子层面：

• 茉莉酸主要通过调控苯丙素/类黄酮生物合成（增强抗氧化和防御能力）以及淀粉和蔗糖代谢（提供能量和碳骨架）这两大类代谢途径，来帮助玉米抵抗高温胁迫。

• 研究鉴定出三个关键的转录因子（MYBS3, WRKY33, HOX22），它们可能在JA信号转导与下游耐热相关基因表达之间起桥梁作用，构成了JA介导的耐热调控网络的核心组件。

6总结

这篇研究是一篇典型的整合了生理表型、生化指标和转录组学的系统性工作。它不仅仅证实了茉莉酸在增强玉米耐热性上的积极作用，更重要的是从分子层面揭示了其作用机制，将“JA处理”与“耐热表型改善”之间的“黑箱”具体化为几条关键的代谢通路和几个核心的调控因子。

研究的亮点在于，它没有停留在JA能提高耐热性这一现象描述上，而是深入挖掘了与耐热性直接相关的小穗开放这一关键农艺性状，并找到了与之关联的代谢通路和转录调控因子。这为后续的基因功能验证和分子育种提供了非常明确的方向。例如，未来可以通过基因工程手段过表达 MYBS3 或 WRKY33，或者敲低 HOX22，来创制具有内在耐热性的玉米新材料，这比外源喷施激素更具应用潜力。

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