aBIOTECH | 华中农业大学小麦改良与创新团队揭示生殖转换后低温通过ABA通路调控小麦穗发育与产量形成

小麦（Triticum aestivum L.）产量形成对环境温度高度敏感。已有研究主要关注营养生长期低温诱导的春化作用，而对生殖转换后温度调控穗发育和产量形成的机制认识相对有限。在全球气候变化背景下，暖冬、春季低温等异常温度事件日益频繁，小麦完成生殖转换后仍可能经历剧烈的温度波动，而这一时期正处于幼穗分化和产量形成的关键阶段。因此，明确生殖转换后低温如何影响穗发育及产量形成，对于理解小麦温度适应机制具有重要意义。

近日，华中农业大学小麦改良与创新团队在aBIOTECH 发表了题为“Low temperature modulates spike development and yield via ABA pathway at post-reproductive transition stage in wheat”的研究论文。该研究结合田间播期试验和人工温度处理，解析不同发育阶段低温对小麦穗发育及产量形成的影响，并进一步揭示ABA信号在生殖转换后低温响应中的作用。

田间播期试验表明，早播使小麦在冬季低温到来前完成生殖转换，从而延长幼穗在低温条件下的分化时间；晚播则明显缩短生殖生长期，并降低多数材料的有效分蘖数、穗长、可育小穗数和穗粒数。这一结果提示，小麦完成生殖转换后所经历的温度环境同样是影响穗发育和产量形成的重要因素（图1）。

图1. 不同播期对小麦穗发育和产量的影响

为进一步区分营养生长期和生殖转换后低温的作用，研究设置不同阶段的低温处理。结果显示，营养生长期低温促进提前抽穗，而生殖转换后低温显著延迟抽穗，并促进穗部发育。表明低温对小麦发育具有明显的阶段特异性，生殖转换后的低温能够进一步调控幼穗发育和产量相关性状（图2）。

在此基础上，转录组和植物激素分析发现，生殖转换后低温引起了更广泛的转录重编程，其中植物激素信号通路显著富集，ABA相关信号表现尤为突出。温度梯度试验进一步表明，ABA信号随温度发生动态变化，提示ABA是连接温度信号与幼穗发育的重要调控环节。为了验证ABA在穗发育中的作用，研究人员对4个小麦品种进行外源ABA处理。结果显示，ABA处理显著增加穗长、小穗数和穗粒数，并提高籽粒大小和千粒重，进一步支持ABA参与生殖阶段小麦穗发育和产量潜力形成（图3）。

为进一步验证ABA在这一过程中的作用，研究人员在16 ℃条件下对KN199、YN22、YN19和JM20四个小麦品种进行外源ABA处理。结果显示，ABA处理后四个品种的穗长、小穗数和穗粒数均显著增加，籽粒长度和宽度也得到改善，千粒重显著提高，而株高和分蘖数整体变化较小。该结果进一步证明，ABA能够直接参与生殖阶段小麦穗发育及产量相关性状调控，是低温促进产量潜力形成的重要信号因子（图4）。

综上，该研究表明，低温对小麦发育的作用不仅发生在营养生长期的春化阶段，生殖转换后的温度环境同样能够显著影响幼穗发育和产量形成。生殖转换后适宜低温可延长幼穗分化过程，并通过以ABA为重要组成部分的植物激素调控网络影响穗部产量性状。该研究拓展了对小麦低温响应阶段特异性的认识，也为气候变化背景下优化播期及培育温度适应性更强的小麦品种提供了理论依据。

该研究得到了国家重点研发计划（2024YFD1201100）和自治区重点研发计划项目（2024B02007-1）的支持。感谢湖北洪山实验室提供的平台支持。华中农业大学博士生刘安奎和吴思奇为第一作者，华中农业大学贺超博士和吴叶群博士为通讯作者，华中农业大学鄢文豪教授在本研究的课题规划、实验技术实施以及文稿撰写等方面给予了全面指导。

引用本文：

Liu A, Wu S, Saeed S, Wang M, Wang X, Tu H, et al. Low temperature modulates spike development and yield via ABA pathway at post-reproductive transition stage in wheat. aBIOTECH 2026:100086.

https://doi.org/10.1016/j.abiote.2026.100086

aBIOTECH已于2026年1月正式转至Elsevier以金色OA模式出版，最新投稿地址：

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