随着全球气候变暖，高温已成为制约玉米生产的重要非生物逆境因素。玉米生殖期是产量形成的关键阶段，对高温胁迫尤为敏感。极端高温会显著降低花粉活力，阻碍受精及灌浆过程，导致结实率骤降、产量大幅减少，给全球玉米稳产保收带来严峻挑战。因此，挖掘玉米生殖期耐热关键基因、解析其分子调控机制、选育耐热优质品种，是破解高温减产瓶颈、保障我国粮食安全的迫切现实需求。

中国科学院植物研究所张梅研究团队以257份玉米自交系为材料，以高温胁迫下花粉活力下降率为生殖期耐热性指标，开展全基因组关联分析，成功定位到与花粉耐热性显著相关的关键基因 ZmHEAT1。该基因编码核膜蛋白且存在Hap T和Hap A两种单倍型，其中Hap T为耐热优异单倍型，主要存在于热带/亚热带玉米中，携带该单倍型的玉米在高温胁迫下花粉活力下降率显著降低。进一步分子机制解析表明，Zmheat1敲除突变体在高温下花粉活力、结实率及产量均大幅下降，苗期存活率降低，活性氧大量积累；而过表达株系则显著提升苗期与生殖期耐热性，高温下结实率明显优于野生型，证实ZmHEAT1正向调控玉米耐热性。团队进一步研究发现，ZmHEAT1与其同源蛋白ZmKAKU42共定位于核膜，二者在体内外均可直接互作，并共同结合核骨架蛋白ZmNCH1，形成稳定的核膜蛋白复合物。Zmkaku42敲除突变体同样表现为热敏感，双突变体热敏感表型更为突出，表明二者功能冗余、协同调控耐热性。该核膜蛋白复合物通过维持高温下核膜结构完整性，调控热激蛋白基因HSP90-2、HSP17.4的表达，进而调控玉米耐热性。

本研究首次揭示了核膜蛋白复合物介导玉米耐热性的分子机制，将核膜结构稳定性与植物热胁迫响应通路偶联，丰富了玉米耐热性调控的理论基础。鉴定的ZmHEAT1耐热优异单倍型Hap T，为玉米耐热分子育种提供了关键基因资源和分子标记。通过分子标记辅助选择或过表达技术，有望培育出高产稳产的耐热玉米新品种，为应对全球气候变暖、保障玉米生产安全提供重要支撑。

该研究成果于2026年3月20日在线发表于国际学术期刊Cell Reports。植物所已毕业博士研究生吉玉龙和助理研究员王树芳为论文的共同第一作者，植物所张梅研究员、中国农业大学杨小红教授和新疆农业大学吴鹏昊教授为论文的共同通讯作者，团队多位研究生和职工参加了此项研究。本研究得到了国家自然科学基金和国家重点研发计划等项目的资助。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.celrep.2026.117148

图：ZmHEAT1/ZmKAKU42-ZmNCH1复合物调控玉米耐热性的分子模型