上世纪以来不断加剧的气候变化，包括日间夜间温度的升高及干旱，对全球生态系统造成严重的影响。由于不对称升温引起的夜间高温，给农作物生产带来严峻挑战。研究数据表明，夜间温度每升高1℃可导致水稻产量下降10％。本研究选用具有不同抗性的水稻品种，在营养生长阶段，测定其叶片中14种作用于重要碳氮代谢途径的酶活性，如三羧酸循环(TCA)、糖代谢等。夜间高温下三种酶（柠檬酸合成酶、顺乌头酸酶和延胡索酸酶）活性的变化与品种抗逆性高度相关。在生殖生长阶段，夜间高温下所有品种的开花期都大幅度提前，而花粉活力未发生显著变化，但是总粒重、有效穗数以及稻草重都大幅度下降。　　目前，夜间高温对水稻穗中代谢物迁移过程影响的研究还是一个空白，因此采用GC-MS技术研究了不同阶段水稻叶片和穗中代谢物的分配和迁移模式。代谢谱分析的研究表明，在对照或夜间高温条件下，叶片和穗都呈现出完全不同的代谢模式。相对于对照，夜间高温下的叶片中氨基酸和有机酸在开花后第二天(2 DAF)和第九天(9DAF)都大量积累。而在穗中，夜间高温下的2DAF和9DAF的代谢模式存在显著差异。相较于第二天，开花后第九天的穗中五种代谢物（丙氨酸、6-磷酸果糖、6-磷酸葡萄糖、甘露糖-6-磷酸和琥珀酸）均高度累积，而脯氨酸、丝氨酸、天冬酰胺、5-羟色胺等44种代谢物却大幅减少。　　另外，高温干旱对水稻的伤害也非常严重，特别是对最敏感的水稻花器官，可直接导致减产甚至绝收。本研究采用两种具有不同抗性的水稻品种N22（高度耐热耐旱型）及Moroberekan（耐旱热敏感型），分析其花器官（花药、未授粉柱头、授粉后柱头）在单一胁迫和复合胁迫的情况下代谢谱和转录谱的影响。不同的品种以及花器官之间的代谢谱存在显著差异，在高温干旱下，Moroberekan花器官中的糖和有机酸含量大幅升高，而在N22中则降低。复合胁迫相对于单一胁迫具有叠加效应。通过主成分分析、聚类分析和交叉分析得到9种可能的复合胁迫抗性标记代谢物:α-酮戊二酸、琥珀酸、蔗糖、肌醇、异柠檬酸以及四种未知代谢物。　　12个花药和授粉后柱头样品用于Affymetrix水稻基因组芯片进行转录谱的分析。相较于单一高温处理，在复合胁迫条件下，两个品种的花药都存在更多的基因调节，而抗性品种N22比敏感性品种Moroberekan表现出更少的基因调节。二者之间的差异主要表现在氨基酸代谢、脂类代谢以及细胞壁修饰等途径中。代谢谱和转录谱的分析共同表明Moroberekan的花药中存在轻度的蔗糖饥饿，而在逆境条件下不同的碳分配情况可能是导致抗逆性产生差异的主要原因之一。　　本研究通过阐明逆境条件（夜间高温、高温干旱复合胁迫）对水稻生殖生长阶段在生理水平、代谢水平及转录水平的影响，包括花器官、穗的发育以及种子产量等，旨在深入了解逆境胁迫危害水稻的生理机制，为进一步减少逆境对水稻产量的影响，并推动水稻优质育种和改良栽培调控措施提供科学依据。