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熱浪威脅大麥產量 但解決方案存在

全球氣溫上升嚴重降低農作物的產量和品質，大麥也不例外。這種對動物飼料和啤酒生產至關重要的穀物，其生長受到極端高溫的嚴重干擾。熱浪會損壞細胞膜、破壞蛋白質，並增加有害的活性氧物種的產生，這些物種會損害細胞。這些干擾阻礙了植物的光合作用和繁殖，導致產量嚴重損失。

為應對這一問題，研究人員正在研究生理和分子機制。在生理方法方面，優化播種日期可以讓大麥避開開花和灌漿關鍵期的高溫時段。合理的灌溉和嚴格的肥料管理也有助於植物通過保持良好的水分和營養水平來更好地抵禦高溫。接種有益真菌和細菌也能增強大麥的耐受性，刺激其生長並改善其對熱應激的防禦系統。

某些微生物，如芽孢桿菌的特定菌株，能夠產生植物激素並固氮，從而促進營養吸收。它們還有助於中和活性氧物種，後者是導致高溫壓力下植物離子失衡的元兇。

在分子層面，研究人員已取得重大進展。從模式植物（如拟南芥）中鑑定出的耐熱基因已被引入大麥中。例如，來源於野生大麥的基因 HvGST4 在拟南芥中被過度表達，不僅提高了其耐熱性，還增強了對乾旱、鹽分和寒冷的耐受性。該基因能刺激谷胱甘肽的產生，這是一種天然抗氧化劑，能保護細胞。另一個基因 TaHsfA6b 來源於小麥，通過基因編輯被整合到大麥中，增強了其在高溫下保持正常特性的能力。

研究人員還鑑定出與耐熱性相關的基因區域，稱為QTL（數量性狀位點）。其中三個區域與120種大麥品種的熱應激耐受性相關，而其他十個區域則同時影響耐受性和穀粒品質。這些發現使得研究人員能夠通過基因組選擇技術，分析DNA來預測植物的表現，從而篩選出更強健的品種。

CRISPR基因編輯技術作為一種精確的DNA修飾方法，也提供了光明前景。它能夠針對特定基因來改善大麥的耐受性，而不引入不良突變。經此方法修飾的品種能夠產生更多熱休克蛋白，這些蛋白在應激狀態下能保護細胞。

最後，農業實踐如熱激處理（priming），即短暫將幼苗暴露在溫和高溫下，能幫助大麥更好地應對後期更高的溫度。這種技術能激活防禦機制，如產生抗氧化酶和保護性蛋白，從而限制細胞損傷。

這些進展，結合最佳的農作物管理，可能有助於在氣候變暖背景下維持甚至提高大麥產量。目前在熱浪期間某些地區的損失高達50%，這些措施有望降低損失，為依賴大麥的產業提供穩定的供應。

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Mentions des sources

Publication citée

DOI : https://doi.org/10.1007/s44372-026-00718-6

Titre : Evaluation of molecular and physiological mechanisms underpinning heat stress tolerance in barley (Hordeum vulgare L.): an approach towards heat resilient barley production

Revue : Discover Plants

Éditeur : Springer Science and Business Media LLC

Auteurs : Ali Hasnain; Muhammad Naveed Anjum; Zahid Mehmood; Adeel Mustafa; Muhammad Umer Farooq Awan