JIA|安徽农业大学稻茬小麦创新研究张文静/黄正来教授团队揭示小麦籽粒响应孕穗期低温的生理及蛋白质组学机制

该研究解析了孕穗期低温胁迫对小麦籽粒形态、淀粉生物合成关键酶活性、直链淀粉与支链淀粉含量的影响，并针对低温敏感型小麦品种花后20 d的籽粒，利用TMT技术进行蛋白质组学的相关分析，为阐明孕穗期低温胁迫后籽粒发育的生理和分子机制提供了理论参考。

该研究以低温迟钝型小麦品种烟农19和低温敏感型小麦品种皖麦52作为实验材料，于2020年11月—2021年6月和2021年11月—2022年6月两个生长季节进行了盆栽和大田相结合的试验。于孕穗期将盆栽小麦移入人工气候室进行低温处理，19:00—7:00温度分别设定为2℃、0℃、-2℃，7:00—19:00温度均设定为5℃，连续处理24 h，处理后移回大田，以同品种未进行低温处理的小麦作为对照，通过生理及蛋白质组学研究，揭示了小麦籽粒响应孕穗期低温胁迫的相关机制。

结果表明，低温胁迫后小麦籽粒的饱满度下降，蔗糖合酶（SuS, EC 2.4.1.13）和腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶（AGPase, EC 2.7.7.27）活性显著下降，导致直链淀粉和支链淀粉含量显著降低。通过蛋白质组学分析，共鉴定出509个差异表达蛋白（DEPs）。GO富集分析表明，分子功能中的营养储存库活性蛋白差异倍数最大，并且上调表达的贮藏蛋白（SSP）在籽粒对低温胁迫及后续伤害的响应中起着积极作用。KEGG富集分析表明，低温胁迫降低了蔗糖和淀粉代谢途径中蔗糖磷酸合成酶（SPS）、葡萄糖-1-磷酸腺苷转移酶（glgC）和β-呋喃果糖苷酶（FFase）等DEPs的表达，从而影响了籽粒淀粉的合成。此外，在内质网途径的蛋白质加工中发现了许多热休克蛋白（HSPs），这些HSPs可以抵抗低温胁迫带来的一些损伤。

安徽农业大学稻茬小麦创新研究团队张文静教授为该文章通讯作者，黄正来教授为该文章共同通讯作者，已毕业硕士研究生张安民（现为南京农业大学在读博士）为该文章第一作者。安徽农业大学在读硕士研究生李子洪，已毕业硕士研究生周琦锐等参与了部分研究内容。

该研究得到了国家自然科学基金（32372223）、国家重点研发计划（2022YFD2301404）、安徽省大学生创新创业训练计划项目（S202210364136）和安徽省高等学校科学研究项目（2023AH040133）的资助。

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Cite the article:

Anmin Zhang, Zihong Li, Qirui Zhou, Jiawen Zhao, Yan Zhao, Mengting Zhao, Shangyu Ma, Yonghui Fan, Zhenglai Huang, Wenjing Zhang. 2025. An integrated physiology and proteomics analysis reveals the response of wheat grain to low temperature stress during booting. Journal of Integrative Agriculture, 24(1): 114-131.

研究团队简介

张文静教授（一排左六），黄正来教授（一排左五）

安徽农业大学稻茬小麦创新研究团队

安徽农业大学稻茬小麦创新研究团队从“十一五”以来，广泛开展了安徽稻—麦轮作区域小麦丰产优质精确栽培技术及非生物逆境致灾机理及减灾补偿栽培技术等方面的科研工作。主要研究方向包括：安徽沿淮江淮稻-麦轮作丰产、优质、精确栽培技术模式研发与推广、非生物逆境对小麦的伤害机理及调控技术研究、弱筋小麦量、质协同生长发育特性及优质栽培技术。近十年来，团队立项省部级以上项目20余项，其中国家自然科学基金项目4项，“十四五”国家重点研发计划项目子课题2项，“十三五”国家重点研发计划项目课题1项、子课题5项，公益性行业（农业）科研专项项目课题1项；获得全国农牧渔业丰收奖二等奖、全国农牧渔业丰收奖合作奖、安徽省科学技术研究成果、淮南市科学技术进步奖一等奖等科研奖项；育成安徽省审定小麦品种“安农大1216”，2023年创下安徽省稻茬麦单产705.18公斤历史新纪录；在国内外重要期刊发表学术论文50余篇，其中SCI论文18篇；授权国家发明专利11项、制订安徽省地方标准6项；编写助力乡村振兴出版计划图书《优质专用小麦产业化经营》1部，培训农业新型经营主体和农户2000余人次。

| 图文由安徽农业大学稻茬小麦创新研究团队提供