【摘 要】
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玉米是我国重要的粮食饲料作物,全球气候变暖导致高温频发造成玉米减产,明确高温胁迫限制玉米产量的生理代谢机制,对玉米耐热品种选育或玉米高温灾害防治具有重要意义。前人的高温研究都集中在玉米授粉前后的敏感时期,针对玉米籽粒建成期、快速灌浆期的高温胁迫研究较少,该阶段高温仍然会造成玉米减产,但导致籽粒减产的生理机制仍不清楚。本研究以高温耐受型玉米品种郑单958（ZD958）和高温敏感型玉米品种先玉335（
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玉米是我国重要的粮食饲料作物,全球气候变暖导致高温频发造成玉米减产,明确高温胁迫限制玉米产量的生理代谢机制,对玉米耐热品种选育或玉米高温灾害防治具有重要意义。前人的高温研究都集中在玉米授粉前后的敏感时期,针对玉米籽粒建成期、快速灌浆期的高温胁迫研究较少,该阶段高温仍然会造成玉米减产,但导致籽粒减产的生理机制仍不清楚。本研究以高温耐受型玉米品种郑单958（ZD958）和高温敏感型玉米品种先玉335（XY335）进行三年大田试验。试验在籽粒建成期设置日间增温处理（IDT）和夜间增温处理（INT）、在快速灌浆期同样设日间增温处理（IIDT）和夜间增温处理（IINT）,利用自然温度作为对照（CK）,比较不同品种、不同增温处理对玉米产量和碳氮代谢的影响。主要研究结果表明:1、高温胁迫显著影响敏感型玉米的产量和品质。高温处理下XY335产量显著降低,平均降幅为12.8%,但未显著影响ZD958产量。籽粒建成期高温处理导致籽粒败育玉米减产,快速灌浆期高温处理导致粒重下降产量降低。高温处理显著影响XY335籽粒品质,籽粒淀粉含量显著降低20.6%～27.5%,蛋白质含量显著降低17.1%～30.0%,未对ZD958籽粒品质造成显著影响。2、高温胁迫显著影响敏感型玉米的干物质积累和籽粒灌浆。各高温处理导致XY335吐丝后干物质积累量显著降低,平均降幅为21.2%,未对ZD958物质积累造成显著影响。IDT处理显著降低XY335茎秆、叶片干物质向籽粒中转移。XY335灌浆过程受到明显抑制,XY335籽粒建成期处理穗粒重显著降低21.3%～50.6%;高温处理未显著影响ZD958穗粒重的变化过程;最终未对两品种成熟期穗体积造成显著影响。3、高温胁迫显著影响敏感型玉米叶片的光合作用。各高温处理下,玉米穗位叶净光合速率显著降低13.0%～44.1%,降低幅度随增温的时长变长而增大,且不会迅速恢复;高温造成XY335 1,5-二磷酸核酮糖骏化酶（RuBPCase）活性显著下降7.8%～31.2%,快速灌浆期叶绿素含量显著降低17.8%。4、高温胁迫显著影响XY335的碳代谢和氮素代谢。IDT、IIDT处理使淀粉合成关键酶葡萄糖焦磷酸化酶（AGPase）活性显著降低9.5%～15.0%,32个差异基因富集在蔗糖和淀粉的合成代谢通路上,其中与6-磷酸海藻糖、海藻糖合成相关的5个基因均上调,结果导致IDT处理籽粒建成期籽粒淀粉含量显著下降67.4%;高温造成供给籽粒的氮素不足,使氮素代谢关键酶硝酸还原酶（NR）活性显著降低7.3%～34.5%,IDT处理中有8个差异基因富集在氮代谢通路上,使籽粒中最终氮转移显著下降14.5%～31.6%。无论是碳同化物还是氮同化物的供给不足,都导致玉米籽粒建成期10.9%的籽粒败育。综上所述,高温胁迫导致玉米叶片光合作用和籽粒氮同化受限,供应籽粒同化物不足,造成籽粒中碳氮代谢紊乱,影响籽粒的活性;但不同时期籽粒活性的变化不同,籽粒建成期时籽粒败育,快速灌浆期时籽粒中淀粉合成受阻,最终影响玉米产量。
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