技術前瞻

    美國研究團隊發現，具有「伸長表型」的玉米，其木質部導管分子較長、根系生長較快且分布較深，可提升水分吸收與輸送能力，在乾旱環境下維持較佳生長與產量。研究證實此性狀具有遺傳基礎，可作為培育耐旱玉米的育種目標，有助於提升作物對乾旱環境的適應能力。
 

玉米木質部輸水組織特徵

    乾旱是全球作物生產的主要限制因素之一，隨著氣候變遷加劇，提升作物耐旱能力已成為農業研究的重要課題。美國賓州州立大學（Penn State）研究團隊針對玉米木質部輸水組織進行研究，發現部分玉米因遺傳差異，具有較長的後生木質部導管分子，並伴隨根系生長較快、分布較深等特徵，可形成更有效率的輸水系統，提高乾旱環境下的水分利用能力。

木質部導管如何降低水流阻力

    研究發現，較長的木質部導管分子，其相鄰分子連接處的穿孔板結構可減少水流通過時的阻力，使水分能更有效率地由根部輸送至葉片。研究團隊將木質部導管分子較長、根系生長速度較快、根系分布較深、輸水能力較強等相關特徵，統稱為「伸長表型」。

伸長表型在乾旱環境中的表現

    為驗證伸長表型與耐旱能力的關係，研究團隊結合電腦模擬、溫室試驗及田間試驗，並分別於美國賓州及智利乾旱地區進行實地驗證。結果顯示，相較一般玉米，具有伸長表型的植株具有較佳的水分吸收與輸送能力，較深的根系也有助於取得土壤深層水分，因此在乾旱環境下仍能維持較好的生長表現及較高的產量。

遺傳分析辨識相關 DNA 標記

    在遺傳分析方面，研究團隊利用全基因組關聯分析（GWAS）找出與木質部導管分子長度及穿孔板高度相關的 DNA 標記，顯示這些性狀具有遺傳基礎。研究人員指出，伸長表型涉及多項彼此相關的根系與木質部性狀，且可能受到少數關鍵基因共同調控，因此具有透過育種進行篩選與利用的潛力。

伸長表型作為耐旱玉米育種目標

    整體而言，本研究發現玉米「伸長表型」可透過較深的根系與較佳的水分吸收及輸送能力，協助植株維持乾旱環境下的生長與產量，且相關性狀具有遺傳基礎。未來可將此性狀作為耐旱玉米的育種目標，培育更能適應水分不足環境的品種，有助於提升作物面對乾旱與氣候變遷的韌性。本研究成果已發表於《Crop Science》期刊。


資料來源：農業科技-新脈動
https://agritech-foresight.atri.org.tw/article/contents/6322?Category=trend