外源褪黑素通过协调光反应与暗反应增强玉米苗期的耐热性

　　

摘要： 近年来，频发的极端高温天气严重制约了我国玉米生产。外源褪黑素(Met)可以通过提高抗氧化能力增强作物的抗逆性，但其对热胁迫下玉米叶片碳同化能力及原初光化学效率的影响机制鲜有报道。本研究以热敏感型玉米品种先玉335(XY)和耐热型玉米品种登海605(DH)为材料，于6叶期进行热胁迫(38℃/28℃)处理，探究外源Met对光合响应特征和荧光动力学曲线的影响。结果显示，与清水相比，外源Met促进了热胁迫下玉米叶片中可溶性糖和脯氨酸的积累，提高了植株含水量。Met还提高了超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)的活性，减少了氧化胁迫和丙二醛(MDA)含量。这些改善效应降低了K相(300 μs)和L相(200 μs)的相对荧光，缓解了热胁迫对放氧复合体的损伤和电子传递阻碍，并提高了单位面积PSⅡ反应中心数量。XY和DH的最大光化学效率(φ_Po)在Met处理下分别提高29.1%和17.2%。此外，与清水处理相比，外源Met改善了热胁迫下玉米叶片核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶(rubisco)和磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)的活性，尤其是在敏感品种XY中。光合响应参数显示，Met处理下，XY和DH的最大光合效率(P_nmax)分别提高38.6%和30.8%，光合能力(P_c)分别提高30.2%和19.2%，并降低了光呼吸速率(R_p)，提高了光饱和点(I_sat)、CO₂饱和点(C_isat)和最大羧化效率(V_cmax)。研究表明，外源Met增强了叶片的渗透调节能力和抗氧化能力，协同改善了光反应和暗反应，缓解了热胁迫对玉米苗期净光合速率(P_n)和植株生长的损伤。