全球变暖背景下，极端高温事件发生频率和强度不断增加。玉米开花期决定潜在粒数，籽粒灌浆早期则是受精胚发育、胚乳细胞分裂及库容量建立的关键阶段。已有研究多集中于高温造成的减产效应，但不同关键时期的高温如何分别影响粒数、粒重和籽粒品质，以及普通玉米与糯玉米是否存在差异，仍缺乏系统比较。本研究从“产量—品质”双重视角出发，解析开花期和籽粒灌浆早期高温损伤的阶段特异性及其源库调控机制。

近期，扬州大学陆大雷教授团队完成的题为“Differential impacts of high temperature during flowering and early grain-filling stages on maize yield and grain quality”的研究在Journal of Integrative Agriculture（《农业科学学报（英文）》，JIA）优先在线发表。该研究系统比较了开花期、籽粒灌浆早期及两个时期连续高温对普通玉米和糯玉米产量形成、源库活性、籽粒组分及糊化特性的差异化影响。

该研究以普通玉米品种郑单958（ZD958）和糯玉米品种苏玉糯5号（SYN5）为材料，设置自然温度对照（CK）、开花期高温（T1）、籽粒灌浆早期高温（T2）以及开花期至籽粒灌浆早期连续高温（T3）。研究测定了产量构成、花粉与花丝形态和生理状态、叶片气体交换与激素、籽粒碳氮代谢酶活性、成熟籽粒组分及粉样糊化特性，并结合PLS-PM和随机森林分析揭示关键作用路径。

主要研究结果如下：

开花期高温主要减少粒数，籽粒灌浆早期高温更显著降低粒重

T1使ZD958和SYN5的穗粒数分别下降25.3%和38.2%，而T2使穗粒数分别下降5.1%和9.1%。相比之下，T2对粒重的抑制更突出，尤其在2022年使SYN5粒重下降15.3%。两年平均结果表明，T1、T2和T3分别导致ZD958减产24.7%、10.9%和35.4%，导致SYN5减产35.2%、27.1%和48.1%。这说明花期高温主要通过减少粒数造成减产，灌浆早期高温则同时影响粒数和粒重；连续高温产生叠加损伤。

花期高温通过损伤花粉-花丝系统抑制授粉受精

T1造成SYN5花粉外壁明显皱缩，萌发孔收缩和内陷，并使两个品种的花丝变细、表面绒毛减少。ZD958和SYN5的花粉萌发率分别降低39.53%和57.55%。同时，两个品种在抗氧化能力上存在差异：ZD958在高温下提高了花粉和花丝中部分SOD、POD或CAT活性，而SYN5的多种抗氧化酶活性受到抑制，说明SYN5更易出现生殖组织损伤、授粉失败和粒数损失。

籽粒灌浆早期高温造成持续性源限制并加速叶片衰老

阶段性高温的影响并未随着处理结束而完全消失。授粉后25 d，三个高温处理后两个品种穗位叶净光合速率仍显著下降，其中T2的抑制作用最强。与此同时，高温抑制叶片IAA积累并促进ABA升高，使IAA/ABA比值持续下降，加速叶片衰老并缩短其功能期。由此形成“激素失衡—叶片早衰—光合下降—同化物供应不足”的连续效应，削弱灌浆期源强，并进一步限制籽粒库容量建立和充实。SYN5的激素失衡和光合损伤总体重于ZD958。

籽粒灌浆早期高温重塑籽粒碳氮代谢并显著降低籽粒粉样品质

T2对淀粉合成的影响大于T1，显著抑制SSS等关键酶活性，导致籽粒淀粉和可溶性糖含量下降；高温虽提高总蛋白和储藏蛋白含量，却降低了谷蛋白/醇溶蛋白比值，改变了籽粒组分平衡。更加疏水和致密的蛋白网络限制水分进入及淀粉颗粒膨胀，使面粉峰值黏度、谷值黏度和终值黏度下降，糊化温度升高。因此，尽管开花期高温造成的减产更明显，但籽粒灌浆早期高温对籽粒组分和粉样糊化品质的破坏更为严重。普通玉米ZD958的糊化特性相对稳定，而糯玉米SYN5对高温更敏感。

整合分析明确不同高温阶段的关键作用路径

PLS-PM结果进一步表明：开花期高温通过“生殖器官损伤—授粉受精失败—粒数下降”限制产量；灌浆早期高温通过“叶片源活性下降—籽粒碳氮代谢重编程—淀粉与蛋白比例失衡”共同损害籽粒重量和品质。

该研究从关键生育时期和玉米类型两个维度，揭示了高温对玉米产量与品质形成的差异化限制机制。研究结果提示，生产上不能仅以最终产量评价热害风险：开花期应重点保护授粉受精过程，灌浆早期则需同时维持叶片光合功能和籽粒代谢活性。同时，ZD958表现出的较强抗氧化防御和较稳定糊化特性，为耐热种质筛选和品种改良提供了重要参考。

扬州大学农学院陆大雷教授为该论文的通讯作者，博士研究生瞿玲玲为第一作者。本研究得到国家自然科学基金（32071958和32372222）及江苏省研究生科研与实践创新计划（KYCX24_3778）的资助。

Cite the article: Lingling Qu, Guanghao Li, Jian Guo, Dalei Lu. 2026. Differential impacts of high temperature during flowering and early grain-filling stages on maize yield and grain quality. Journal of Integrative Agriculture, Doi:10.1016/j.jia.2026.07.031

https://doi.org/10.1016/j.jia.2026.07.031

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