齐鲁工业大学夏涛团队证实了玉米抗旱性的研究在《BMC Plant Biology》发表

2022年1月3日，齐鲁工业大学夏涛团队在《BMC Plant Biology》发表了一篇题为《Poly-γ-glutamic acid enhanced the drought resistance of maize by improving photosynthesis and afecting the rhizosphere microbial community》的研究论文。该论文证实了外源施用聚谷氨酸可以显著提高玉米的抗旱性。

作为阻碍全球作物生产力的主要不利环境胁迫之一，由于全球气候变化，干旱胁迫的威胁正在增加。植物的生长发育需要充足的永分，缺水对作物来说可能是致命的,并导致产量损失。而自干旱胁迫还会引发一系列其他问题,如水土流失、土地沙漠化、生态系统破坏等。而玉米是重要的粮食、饲料、能源和工业原料作物，在全球粮食安全和经济发展中发挥着极其重要的作用。玉米的产量一直受到干旱胁迫的严重影响。

本项目研究了外源施加聚谷氨酸对玉米耐旱性的影响。研究了聚谷氨酸对玉米(Zea mays.L)抗旱性的影响及其机制。干旱显著抑制了玉米的生长发育，但在严重干旱胁迫下，聚谷氨酸显著提高了玉米的干重、ABA、可溶性糖、脯氨酸和叶绿素含量以及光合速率。本项目研究了外源施加聚谷氨酸对玉米耐旱性的影响。

经50 mg聚谷氨酸处理的玉米在干旱胁迫7天后表现出更好的表型(图1A)。如图1C所示，在干旱7天的条件下，聚谷氨酸处理玉米的干重(0.96 g)显著高于对照玉米(0.39 g)，说明聚谷氨酸可以缓解干旱胁迫对玉米幼苗生长的抑制作用。在干旱处理7天后还计算了植株的成活率。结果表明，干旱处理7天后，对照玉米大部分死亡，复水后只有14%的植株存活，补加聚谷氨酸的玉米植株也出现严重萎蔫，但复水后仍有82.64%的植株恢复生长(图1C)。为了分析玉米植株的抗旱性，测定了干旱处理5 d后玉米幼苗的干重、ABA含量、可溶性糖、脯氨酸、叶绿素和光合参数。此外，与对照组相比，聚谷氨酸处理组的ABA、可溶性糖、脯氨酸和叶绿素含量分别提高了27.46、43.61、108和51.5%(图1B)。说明聚谷氨酸能促进干旱胁迫下玉米ABA、可溶性糖、脯氨酸和叶绿素的积累。对干旱5 d玉米的净光合速率也进行了测定，结果显示，添加聚谷氨酸的玉米在干旱胁迫下的净光合速率和气孔导度显著高于对照玉米(图1B)。

研究中测量光合参数试验所用到仪器是由北京雅欣理仪科技有限公司自主研发的叶绿素荧光仪（Yaxin-1105），该仪器是基于公司十余年研发制造植物生理生态仪器之经验积累。

该仪器将当前光合生理研究中的两大常规方法—CO₂气体交换法和叶绿素荧光法结合于一体，可以从物质和能量两个角度同时对植物叶片的光合作用现象进行观测和研究。该仪器性价比高，自动化程度强、重量轻、功耗低、操作简便。新的设计理念和多功能的结合是其显著的特征。

本研究通过在土壤中添加聚谷氨酸，评估了干旱胁迫下聚谷氨酸对玉米幼苗生长的影响。此外，通过RNA-seq分析干旱胁迫后玉米叶片的基因表达情况。还研究了外源施用聚谷氨酸后玉米根际微生物群落的变化，初步揭示了外源施用聚谷氨酸改变玉米抗旱性的机制。