中棉所63是抗病和抗虫的强优势杂交棉,具有丰产性,是长江流域的主推品种,推广面积现已达2000多万亩。近年来长江流域7、8月份常常出现持续高温天气,高温胁迫影响棉花的正常生长发育,最终造成棉花产量降低,品质下降。然而,中棉所63杂种优势的形成机制及其对高温胁迫的响应机制尚不明确。本研究于2016-2017年在中国农业科学院棉花研究所东场试验基地(36°06’N and 114°21’E),以中棉所63及亲本为材料,分别设计了大田和盆栽试验。大田试验以空间统计学方法为基础通过网格法取样和空间插值方法,分析了棉花冠层光合有效辐射截获率(iPAR)的空间分布,及其与棉花生长发育的相关性,得出了中棉所63杂交种超亲优势的形成机制;盆栽试验研究了高温胁迫下中棉所63及亲本的叶绿素荧光参数、光合作用以及生理指标的差异,得出了中棉所63杂交种抗高温胁迫的生理基础。主要结果如下:1.中棉所63杂交种冠层iPAR呈“V”字型变化趋势,株型较紧凑,冠层横向和纵向光分布均匀,群体上中下部均能接受适宜的光辐射。父本冠层荫蔽,冠层中下部透光性差,不利于中下部成铃和吐絮。母本较中棉所63杂交种株型松散,果枝较长,导致冠层下部较荫蔽,不利于下部果枝成铃的生长和吐絮。最终,中棉所63杂交种籽棉产量均显著高于其亲本。2.高温胁迫下,中棉所63杂交种叶绿素荧光参数PSⅡ的最大光能转化率,PSⅡ的实际光能转化效率、光化学猝灭、非荧光猝灭、光合电子传递效率均高于其父、母本。在高温胁迫期间中棉所63的Fv/Fm维持在0.80以上,Yield值在0.60~0.65之间。qP值呈现先下降在增长的趋势,qP值一直高于其父、母本。NPQ值随高温胁迫时间增加,先下降后增长,变化幅度小于其父、母本。ETR值一直维持在50以上,明显高于其父、母本。3.高温胁迫下,中棉所63杂交种的叶绿素a含量和叶绿素含量下降趋势较亲本表现的更为平稳,下降幅度较小;中棉所63的胞间二氧化碳浓度低于亲本胞间二氧化碳浓度;中棉所63的净光合速率显著高于其亲本。4.在高温胁迫下,中棉所63杂交种可溶性蛋白含量、脱落酸含量以及超氧化物歧化酶活性均呈现先增长后下降的变化趋势,且中棉所63的可溶性蛋白含量、脱落酸含量以及长氧化物歧化酶活性均明显高于亲本;中棉所63及亲本的丙二醛含量呈持续上升的趋势,且中棉所63的丙二醛含量一直低于中棉所63亲本。综上所述,中棉所63杂交种的合理株型结构与光截获,及其较高的抗高温胁迫能力是表现超亲优势的生理基础。