黄淮海区是我国玉米三大主产区之一,该地区玉米生长季节雨热资源充沛,但过多的降雨尤其是阴雨天气往往给喜温喜光的玉米生产带来极大的影响。前人研究表明,不同基因型玉米对阴雨寡照的反应存在显著差异,但其生理及分子机制尚不清楚。因此,研究玉米耐阴的生理与分子机制,筛选出玉米应答弱光胁迫的关键基因,对于指导玉米耐阴品种的选育和推广利用具有重要的意义。本文以不同耐阴基因型玉米为材料,采用大田试验和室内实验相结合的方法,研究了弱光胁迫下玉米根冠形态建成、果穗发育和穗粒数形成特征,探讨了玉米叶片挥发物和衰老对弱光胁迫的响应,构建了玉米叶片响应弱光胁迫的cDNA文库,并筛选应答弱光胁迫的关键基因。主要研究结论如下：1.苗期弱光胁迫导致玉米的茎粗、叶面积、比叶重、根体积、根条数、地上部生物量、地下部生物量、总生物量和根冠比均显著降低,但对株高的影响不大。苗期弱光胁迫还显著改变了叶片形态,导致叶片长宽比变大,但弱光耐受型的材料所受到的影响较小。2. 穗分化期弱光胁迫处理抑制了玉米雌穗发育,导致雌穗长、穗粗、穗鲜重降低。弱光耐受型的品种浚单20的雌穗长、雌穗粗和雌穗鲜重的降低幅度均高于弱光敏感型的品种豫玉22；但弱光耐受型的品种浚单20的成熟花丝数与对照相比略有下降,但差异不显著；而豫玉22的成熟花丝数则显著降低。在成熟期,浚单20在各穗部性状上的下降幅度均小于豫玉22。结果表明,玉米穗分化期弱光胁迫,弱光耐受型品种浚单20虽然单株雌穗物质积累上不如弱敏感型品种豫玉22有优势,但发育协调性优于豫玉22。拔节至吐丝前的遮光处理导致穗粒数下降,但恢复自然光照后,最终的千粒重呈现增加的趋势,这在一定程度上弥补了因穗粒数降低引起的产量损失。3. 弱光胁迫显著改变了玉米叶片挥发性物质指纹图谱。光照不足会影响玉米叶片挥发性物质的释放。种植密度增加会造成玉米冠层中下部叶片光照不足,密植群体冠层中、下部透光率显著低于低密度群体。研究发现,玉米群体冠层中、上部叶片挥发物释放量显著高于下部叶片。高密度群体冠层中、下部叶片的挥发物释放量显著低于低密度群体,而上部叶片差异不显著。人工遮阴处理也导致玉米叶片的挥发物释放显著下降。冠层上部叶片和穗位叶挥发物释放量随着叶龄的增加表现为先略为升高后降低,而下部叶片则随着叶龄的延长而快速降低,而MDA积累量则与此相反,结果提示叶片挥发物的释放还与叶片衰老有关。4. 采用RNA-Seq技术,构建了弱光胁迫耐受性存在显著差异的两个玉米自交系在弱光胁迫和正常光照条件下的cDNA文库,并筛选出对弱光胁迫响应的基因或表达序列。结果发现,在中72中571个基因表达上调,697个基因表达上调；在502中有1,539个基因表达上调,1,657个基因表达下调。这些差异表达基因在弱光耐受型自交系中72和弱光敏感型自交系502中有189个共同上调表达,220个共同下调表达。对这些差异表达基因进行Pathway显著性富集分析发现,中72和502中分别有3个和4个代谢路径发生显著改变,这些路径分别是代谢、次生代谢、α-亚油酸代谢和光合、亚精胺和脯氨酸代谢、谷胱甘肽代谢、核糖体。在中72中,除了代谢发生显著改变的三个路径为上调表达外,卟啉和叶绿素代谢路径也显著上调；在502中,核糖体和剪接体代谢路径显著上调,而代谢、次生代谢、谷胱甘肽、亚精胺和脯氨酸代谢路径显著下调。总之,弱光胁迫不仅显著改变了玉米的形态特征和生理代谢,还显著改变了玉米的转录组。在弱光胁迫条件下,弱光胁迫耐受能力不同的玉米基因型受到的影响也不同,弱光耐受型的玉米基因型基因表达较弱光敏感型的玉米基因型更为稳定,在形态和生理代谢上具有较强的适应能力,在弱光环境仍能保持较高生产力。