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小麦穗粒数是小花发育及结实的最终体现。孕穗期是小花发育的关键时期,而此时我国黄淮麦区容易遭受“倒春寒”低温胁迫,会导致小麦小花退化加剧,穗粒数减少,最终致使小麦产量显著下降。海藻糖作为一种日益受到关注的保护剂,许多研究表明其在植物逆境中起着有益作用。但是,关于海藻糖能否缓解低温胁迫对小麦小花发育的抑制作用,还缺乏相关研究。基于此,本试验选用小麦品种西农979,在孕穗期(小花退化期)采用人工模拟“倒春寒”低温胁迫,同时结合外源施用海藻糖处理,探讨孕穗期低温胁迫下海藻糖对小麦小花退化的影响。同时,结合代谢组、激素、抗氧化酶等结果,探讨海藻糖缓解春季低温胁迫对小麦小花发育不良影响的生理机制。主要结论如下:1.低温胁迫显著抑制了小麦小花发育。低温胁迫下,小麦穗粒数下降了38.2%,可孕小花数下降了40.0%,而外源喷施海藻糖显著缓解了低温胁迫对小麦穗粒数和可孕小花数的降低作用,与低温胁迫处理相比,外源喷施海藻糖处理的小麦穗粒数和可孕小花数分别提高了21.8%和18.2%,对于幼穗长度和总小花数影响不显著。2.将正常对照、低温胁迫以及低温下喷施海藻糖处理的小麦幼穗进行代谢组学分析,对照和低温胁迫处理的幼穗之间检测出302种差异代谢物,其中175种下调,127种上调。差异代谢物主要集中于氨基酸及衍生物、苯丙素、核苷酸及衍生物、黄酮、有机酸及衍生物、脂质和糖类,主要代谢物包括蔗糖、果糖-6-磷酸、葡萄糖-6-磷酸、柠檬酸盐、延胡索酸、顺式乌头酸、天冬氨酸、蛋氨酸、谷氨酸等,涉及糖代谢、氨基酸代谢等参与TCA循环的代谢通路。在低温胁迫处理和低温下喷施海藻糖处理之间检测出167种差异代谢物,其中96种下调,71种上调。差异代谢物主要集中于氨基酸及衍生物、苯丙素,核苷酸及衍生物、有机酸及衍生物、脂质和糖类,主要代谢物包括隐绿原酸、异阿魏酸、芥子酸、犬尿氨酸、谷氨酸,蔗糖、苏阿糖等,涉及苯丙素合成、氨基酸代谢、糖代谢等代谢通路。外源海藻糖主要影响了小麦糖代谢、TCA、氨基酸和苯丙素代谢途径,通过促进能量代谢、抗氧化次生代谢物及氨基酸的生成,改善了低温胁迫下幼穗的生理状况。3.低温胁迫下,小麦叶片、茎杆中的MDA含量增加,叶子中SOD、POD、APX酶活性增加,CAT酶活性降低。茎杆中SOD、CAT、POD、APX酶活性均增加。叶片中可溶性糖含量增加,可溶性蛋白含量减少,而茎杆中的可溶性糖减少,可溶性蛋白增加。叶片中ABA含量增加,ZR含量降低。与低温胁迫处理相比,外源喷施海藻糖降低了低温胁迫下小麦叶片、茎杆中MDA含量,提高了叶片SOD、CAT活性,抑制了POD活性。茎杆中SOD、APX活性增加,CAT、POD活性降低。叶片中可溶性糖和可溶性蛋白含量增加,而茎杆中可溶性糖和可溶性蛋白含量降低。叶片中ABA含量降低,ZR含量增加。表明了外源喷施海藻糖可以减轻植株的膜脂过氧化伤害,调节抗氧化酶活性、渗透调节物质及激素,从而提高孕穗期小麦在低温下的耐受性,减少小花退化。