Impact of high day and night temperatures on major food crops: A comprehensive review
S Devadharshini · N K Sathyamoorthy · S. Kokilavani 等 6 人
综述比较了白天与夜间高温对水稻、小麦、玉米、大豆和大麦等主粮作物的生理、分子及产量影响。
整合田间试验、控制环境研究和荟萃分析，比较昼夜高温对光合、呼吸、生殖和产量的影响
白天高温抑制光合，夜间高温增加呼吸消耗，两者均降低花粉活力和结实率，导致5-40%减产。
可探究昼夜高温交互效应及作物特异性耐热机制，开发基于CRISPR和智能农艺的缓解策略。
系统比较昼夜高温对主要粮食作物的影响，数据翔实，对气候智慧型农业与耐热育种有参考价值。
理解植物对白天和夜间高温的响应，对于发展气候智慧型农业系统以维持全球粮食生产至关重要。白天高温（>35 °C）和夜间高温（>25 °C）正日益威胁全球粮食生产。水稻、小麦、玉米、大豆和大麦等主要作物在开花和灌浆期尤其脆弱。然而，白天高温与夜间高温对作物表现的独立效应和联合效应，仍缺乏比较性的深入研究。本文综述了近年来关于主粮作物热胁迫响应的生理学、生物化学和分子学研究结果，比较了白天高温和夜间高温对光合作用、呼吸作用、生殖发育、氧化胁迫、抗氧化防御、籽粒产量和品质的影响，并整合了田间试验、可控环境研究和荟萃分析的数据。白天高温损害光合作用和碳同化，而夜间高温则提高呼吸速率、消耗碳水化合物储备并扰乱养分分配。两种条件均会降低花粉活力和小穗结实率，导致产量损失5%–40%，具体取决于作物种类和生育阶段。热胁迫触发活性氧积累，导致细胞损伤和膜脂过氧化。抗氧化系统（超氧化物歧化酶、过氧化氢酶、抗坏血酸过氧化物酶）在持续高温下仅能提供部分保护。作物特异性脆弱性包括水稻的垩白粒、玉米的粒重降低以及豆科作物的结瘤受损。成簇规律间隔短回文重复序列/CRISPR相关蛋白9（CRISPR/Cas9）等育种工具以及调整播期、优化灌溉等农艺措施有助于缓解这些影响。本综述独特地比较了白天和夜间高温对多种主粮作物的影响，将生理学、分子和农艺学视角与定量产量数据相结合。