类型a：
夏玉米高温干旱复合胁迫对光合作用与衰老特性的影响研究
作者及机构
本研究的通讯作者为*Jiwang Zhang*（jiwzhang@sdau.edu.cn）与*Baizhao Ren*（renbaizhao@sina.com），第一作者*Juan Hu*等来自山东农业大学农学院与作物生物学国家重点实验室（中国山东泰安），合作单位包括江西省农业科学院土壤肥料与资源环境研究所（中国江西南昌）与华北作物改良与调控国家重点实验室（中国河北石家庄）。研究发表于Agricultural Water Management期刊第289卷（2023年），文章编号108525，开放获取于2023年9月28日。
研究领域与科学问题
本研究属于作物生理生态学与气候变化适应领域，聚焦高温、干旱及其复合胁迫对夏玉米（*Zea mays L.*）光合作用与衰老特性的影响。全球气候变化导致极端高温与干旱事件频发，且二者常协同发生（如中国黄淮海地区），但复合胁迫对玉米的叠加效应机制尚不明确。前人研究多关注单一胁迫，而复合胁迫的生理响应可能非线性叠加，需系统性探究。
研究目标
通过设置不同生育期（3叶期V3、12叶期V12、抽雄期VT）的高温（T）、干旱（D）及复合胁迫（T-D），明确：（1）胁迫对叶片抗氧化系统、光合酶活性及气体交换参数的影响；（2）干物质积累与分配的响应规律；（3）产量损失的阶段性差异及生理机制。
1. 实验设计
- 材料与场地：选用夏玉米品种“登海605”（DH605），在山东农业大学试验站（北纬36°10′，东经117°04′）进行两年（2020–2021）田间试验。采用圆柱形土柱栽培（直径42 cm，深150 cm），分层填充农田土，模拟大田环境。
- 胁迫处理：
- 高温（T）：移动温室（树脂膜覆盖，透光率95%）内通过热风机使日间温度较自然环境升高3–5℃，持续6天。
- 干旱（D）：胁迫前5天停止灌溉，维持土壤含水量为最大持水量的50–60%（11.1–13.3%），自然温度下持续6天。
- 复合胁迫（T-D）：同步施加高温与干旱条件。
- 对照（CK）：自然温度+正常灌溉（土壤含水量16.6%）。
2. 测定指标与方法
- 光合与衰老参数：
- 叶面积指数（LAI）：胁迫结束后测量叶片长宽，按Montgomery公式计算。
- SPAD值：叶绿素仪测定最新完全展开叶或穗位叶。
- 气体交换参数：便携式红外气体分析仪（CIRAS-3）测定净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、胞间CO₂浓度（Ci）等。
- 光合酶活性：ELISA试剂盒测定RuBPCase（核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶）与PEPCase（磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶）活性。
- 抗氧化系统：分光光度法测定超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）活性及丙二醛（MDA）、可溶性蛋白含量。
- 干物质与产量：成熟期测定各器官干重及籽粒产量构成（穗粒数、千粒重）。
3. 数据分析
采用SPSS 22.0进行单因素方差分析（ANOVA）与LSD检验，SigmaPlot 12.5制图。
1. 胁迫对产量及干物质的影响
- 产量损失：VT期复合胁迫减产最显著（61.6%），其次为V12期（13.7%）和V3期（10.4%）。高温主要通过减少穗粒数、干旱通过降低千粒重导致减产，复合胁迫效应接近高温。
- 干物质分配：VT期高温与复合胁迫显著抑制干物质向籽粒转运（分配比例降至11.4–12.7%，对照为40%），而干旱影响较小。
2. 光合与衰老响应
- 光合酶活性：复合胁迫对RuBPCase与PEPCase的抑制最强（VT期降幅达16.5%），高温次之，干旱最小。
- 气体交换：复合胁迫使Pn降低14.5–23.3%，Gs降低21.2–39.4%，且VPD（水汽压差）升高44.1%，表明气孔限制与非气孔限制共同作用。
- 抗氧化系统：复合胁迫导致SOD、POD、CAT活性最大降幅（VT期CAT降17.8%），MDA含量最高升63.4%，加速膜脂过氧化与叶片衰老。
3. 生育期差异
V12期胁迫对LAI（降12.3%）与SPAD（降8.7%）影响最显著，而VT期胁迫对产量与干物质分配破坏最大。
科学意义
- 首次系统揭示高温干旱复合胁迫对夏玉米光合与衰老的协同加剧效应，明确VT期为敏感临界期。
- 提出复合胁迫下“气孔限制-酶活性抑制-氧化损伤”的级联响应模型，阐明VPD升高是加剧光合下降的关键因子。
应用价值
- 为黄淮海地区玉米抗逆栽培（如VT期灌溉调控、抗氧化剂喷施）提供理论依据。
- 提示未来育种需兼顾高温与干旱复合抗性，尤其关注穗发育期耐逆性。
补充价值
数据可通过通讯作者索取，支持后续Meta分析或模型构建。