小麦是全球重要的粮食作物，而生殖生长阶段倒春寒的频繁发生，已成为制约小麦产量的主要气象灾害之一。然而，低温如何影响小麦穗部不同位置（基部、中部、顶部）小穗的发育，其背后的生理与分子调控机制尚未明确。

图1. 低温后小麦主茎表现出空间异质性减产

该研究于小麦药隔期开展低温处理试验，结果表明，低温处理导致小麦主茎产量显著下降，其中穗基部和顶部小穗的败育率显著升高。通过整合常规代谢组学、空间代谢组学及转录组学分析，阐明了小麦叶片、穗下节间以及穗部不同区域对低温胁迫的代谢和转录差异响应，证实低温胁迫下，小麦通过激活亚油酸/α-亚麻酸代谢启动茉莉酸介导的防御反应，并通过磷酸戊糖途径维持碳代谢平衡和能量供应。这两条途径的协同作用，决定了碳水化合物能否从源叶高效转运至穗部，并在小穗间进行合理分配，进而有效缓解低温导致的产量损失。该研究为解析作物逆境适应与产量形成的平衡调控机制提供了全新视角，也为小麦田间抗逆栽培技术的指定与优化提供了重要理论依据。

图2.通过调节亚油酸代谢/α-亚麻酸代谢和戊糖磷酸途径缓解小麦减产的工作模型

该研究发表于植物学经典国际期刊The Plant Journal。东北地理所特别研究助理戴兵为论文第一作者，东北地理所李向楠研究员为通讯作者。该研究得到了中国科学院战略性先导科技专项、国家自然科学基金、吉林省科技发展计划等项目的资助。

论文信息：Bing Dai, Weiqiang Li, Fasih Ullah Haider, Muhammad Farooq, Peng Zhang, Tianhao Liu, Xiangnan Li*.Spatial heterogeneity and metabolic reprogramming mitigate yield loss in wheat under low temperature stress during anther connective stage. DOI:10.1111/tpj.70752.

论文链接: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/tpj.70752