玉米“怕冷”确实会影响生长,我国科学家在这方面的研究为改善这一状况带来了希望。
玉米“怕冷”影响生长的原因
生理代谢紊乱
玉米是喜温作物,在低温环境下,其细胞内的酶活性会显著降低。例如,参与光合作用的关键酶——RuBisCO(核酮糖 1,5 二磷酸羧化酶/加氧酶),低温会使其活性下降,从而减缓光合作用的速率。
低温还会影响玉米植株对水分和养分的吸收及运输。比如,低温会使根系细胞膜的透性降低,减少水分和矿物质离子(如氮、磷、钾等)的吸收,导致植株生长所需的物质供应不足。
生长发育迟缓
玉米种子在低温下萌发缓慢,发芽率降低。这是因为低温抑制了种子内淀粉酶等水解酶的活性,使种子不能及时分解储存的营养物质来供给幼胚生长。
在苗期,低温会使玉米的叶片生长缓慢,叶片数减少,叶面积变小。例如,正常温度下玉米可能5 7天长出一片新叶,而在低温环境下可能需要10 15天甚至更长时间。
低温还会影响玉米的生殖生长。在抽穗开花期,低温可能导致花粉发育不良、散粉不畅,影响授粉受精过程,从而造成果穗发育不良,籽粒数减少,最终影响产量。
我国科学家的改善之道
发现关键基因
我国科学家通过大量的实验研究,利用先进的分子生物学技术,如基因定位、基因编辑等手段,发现了一些与玉米耐寒性相关的关键基因。例如,通过对耐寒性不同的玉米品种进行基因比较分析,定位到了一些在耐寒品种中特异性表达的基因。
这些基因可能参与调控玉米在低温环境下的生理生化反应,如某些基因可能编码具有特殊功能的蛋白质,增强细胞的抗冻能力;或者参与调节植物激素的合成与信号转导,使玉米植株在低温下能够更好地调节自身的生长发育。
培育耐寒品种
传统的杂交育种技术仍然是培育耐寒玉米品种的重要方法。科学家会选择具有耐寒特性的野生玉米或地方耐寒品种与优良的栽培品种进行杂交,然后通过多代的选育,筛选出既具有良好的农艺性状(如高产、优质)又耐寒的玉米新品种。
随着现代生物技术的发展,转基因技术和基因编辑技术也被应用于玉米耐寒品种的培育。通过将外源的耐寒基因导入玉米植株,或者对玉米自身的基因进行精确编辑,使其获得更强的耐寒能力。
|
|