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【编辑推荐】为探明高温（HT）、干旱（DS）及复合胁迫（DHS）下小麦开花前干物质总转运（PTDR）与开花后光合积累（PTPA）的时序动态，研究人员以中麦 36 和济麦 22 为材料开展两年田间试验。发现胁迫导致产量降低 14.1%~33.3%，PTDR/DHS 升高，器官转运贡献存在时空差异，为抗逆育种提供理论依据。
小麦在全球粮食生产中占据举足轻重的地位，然而气候变暖导致干旱与高温胁迫频繁发生，尤其在小麦灌浆期，这两种胁迫常协同作用，对产量构成严重威胁。目前，关于小麦在开花前干物质转运和开花后光合积累对单一及复合胁迫的响应机制尚不明确，特别是不同器官在不同时期的贡献差异缺乏系统研究。开展相关研究，对于揭示小麦应对逆境的生理机制、指导抗逆品种选育具有重要意义。
中国农业科学院作物科学研究所的研究人员针对这一问题，以中麦 36（ZM36，耐旱型）和济麦 22（JM22，华北平原主栽品种）为试验材料，在 2021—2023 年开展了两年田间试验。通过设置对照（CK）、高温（HT）、干旱（DS）和高温干旱复合胁迫（DHS）四种处理，系统分析了产量构成、干物质转运与光合积累的协同关系及灌浆动态，旨在明确不同胁迫下小麦干物质转运的关键时期、器官贡献差异及品种适应性策略。研究成果发表在《Plant Growth Regulation》。
研究采用的主要关键技术方法包括：①田间胁迫处理，通过聚乙烯薄膜覆盖模拟高温，通过控水模拟干旱及复合胁迫；②生长指标测定，包括收获时测定产量、穗粒数（GNS）、千粒重（GW），以及不同时期采集植株样本，分离茎鞘、叶片、穗轴、颖壳和籽粒，测定各器官干物质量；③利用 Logistic 方程模拟籽粒灌浆动态；④运用随机森林（RF）分析评估穗粒数和千粒重对产量变异的贡献，以及不同器官干物质转运对千粒重的影响。
1. 胁迫对产量及构成因素的影响
高温、干旱及复合胁迫均导致小麦产量显著下降，中麦 36 减产幅度为 14.1%（HT）至 33.3%（DHS），济麦 22 为 14.9%（HT）至 29.5%（DHS）。产量下降主要归因于穗粒数减少 7.0%~18.4% 和千粒重降低 5.0%~17.5%。随机森林分析表明，千粒重对产量变异的贡献在所有胁迫下为 55.1%~59.1%，而济麦 22 在干旱和复合胁迫下穗粒数贡献更突出（56.1%~70.3%）。
2. 开花前干物质转运（PTDR）与开花后光合积累（PTPA）的响应
与对照相比，单一高温和干旱处理下 PTDR 无显著变化，但复合胁迫下 PTDR 显著增加 18.6%~21.5%，主要来自茎鞘和叶片的干物质转运贡献。然而，所有胁迫处理均导致 PTPA 下降，复合胁迫下降幅最大（7.5%~50.8%）。复合胁迫下 PTDR/PTPA 比值显著升高，表明干物质转运对光合不足起到补偿作用。
3. 不同器官干物质转运的时序动态
茎鞘干物质转运高峰在高温和干旱胁迫下出现在胁迫后 10~20 天（DAS 10–20），而叶片转运高峰更早（DAS 0–10）。复合胁迫下，中麦 36 的叶片和颖壳在早期（DAS 0–10）转运贡献显著，济麦 22 的茎鞘在中期（DAS 10–20）转运更突出。穗轴和颖壳在后期（DAS 20–30）对干物质转运的贡献增加。
4. 品种适应性差异
中麦 36 表现出较强的耐旱性，但对高温更敏感，其在干旱胁迫下 PTPA 损失小于济麦 22，而高温胁迫下损失更大。济麦 22 在复合胁迫下更倾向于维持穗粒数，显示出不同的胁迫适应策略。
5. 灌浆动态特征
胁迫对灌浆持续时间影响较小，但显著降低最大灌浆速率（Vmax）和平均灌浆速率（V）。中麦 36 在复合胁迫下 Vmax下降 17.4%，济麦 22 下降 13.6%，表明胁迫主要通过抑制灌浆速率影响千粒重。
研究结论表明，高温干旱复合胁迫下，小麦通过增强开花前干物质转运（尤其是茎鞘和叶片）部分补偿光合积累不足，但其补偿能力因器官、生育时期和品种而异。穗粒数和千粒重对产量的贡献存在品种和胁迫类型依赖性，中麦 36 与济麦 22 表现出不同的抗逆策略。该研究揭示了小麦应对单一及复合胁迫的生理机制，强调了培育器官特异性转运高效且光合维持能力强的品种对气候变化下稳定小麦产量的重要性，为抗逆育种和田间管理提供了理论依据。未来研究可进一步聚焦关键基因挖掘与调控通路解析，以深化对小麦抗逆机制的理解。
