水杨酸对高温、干旱及其复合胁迫下玉米抗氧化系统及光合能力的调控效应

doi:10.11686/cyxb2025071

草业学报 ›› 2026, Vol. 35 ›› Issue (1): 79-92.DOI: 10.11686/cyxb2025071

水杨酸对高温、干旱及其复合胁迫下玉米抗氧化系统及光合能力的调控效应

杨寒星¹(), 刘宁戈¹, 汤钰镂¹, 李欢¹, 朱一鸣¹, 郭家萌¹^,², 王浩¹^,², 邵瑞鑫¹^,², 王泳超¹^,²^,³(), 杨青华¹^,²()

^1.河南农业大学农学院，河南郑州 450046
^2.河南省作物化学调控工程研究中心，河南郑州 450046
^3.河南省作物生长发育调控重点实验室，河南郑州 450046

收稿日期:2025-03-05 修回日期:2025-04-29 出版日期:2026-01-20 发布日期:2025-11-13
通讯作者: 王泳超,杨青华
作者简介:wangyongchao723@163.com
E-mail： yangqh2000@163.com
杨寒星（2000-），女，河南南阳人，在读硕士。E-mail： 1756687671@163.com
基金资助:
河南省重大科技专项(241100110300);河南省科技攻关项目(252102110179);河南省博士后科研资助项目(202102058)

Effects of salicylic acid on antioxidant and photosynthetic capacity of maize under high temperature， drought and their combined stress

Han-xing YANG¹(), Ning-ge LIU¹, Yu-lou TANG¹, Huan LI¹, Yi-ming ZHU¹, Jia-meng GUO¹^,², Hao WANG¹^,², Rui-xin SHAO¹^,², Yong-chao WANG¹^,²^,³(), Qing-hua YANG¹^,²()

^1.College of Agronomy，Henan Agricultural University，Zhengzhou 450046，China
^2.Henan Engineering Research Center of Crop Chemical Control，Zhengzhou 450046，China
^3.Henan Key Laboratory of Regulating and Controlling Crop Growth and Development Ministry，Zhengzhou 450046，China

Received:2025-03-05 Revised:2025-04-29 Online:2026-01-20 Published:2025-11-13
Contact: Yong-chao WANG,Qing-hua YANG

摘要/Abstract

摘要：

为了明确高温、干旱及其复合胁迫下水杨酸（SA）对玉米幼苗抗氧化系统和光合能力的调控效应，本研究以‘先玉335’为试验材料，于玉米三叶一心期，采用2.5 mmol·L^-1的SA溶液叶片喷施，通过人工气候箱模拟高温（昼/夜温度40 ℃/28 ℃）及20%的PEG-6000诱导干旱（中度）建立复合胁迫模型。结果表明：1）SA可提高不同胁迫下超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT）活性，减少丙二醛（MDA）和超氧阴离子（O₂^·-）的积累，与单一胁迫相比，复合胁迫下SA可提高抗氧化酶间的正相关性，SOD与POD、CAT的正相关系数均为0.93**，CAT与POD的正相关系数为0.99**。2）不同胁迫下，SA可提高玉米叶片和根系的可溶性糖（SS）及可溶性蛋白（SP）含量，提高细胞保水能力，增加植株水分含量。3）SA可提高不同胁迫下玉米叶片可变荧光（F_v）和最大荧光（F_m），降低初始荧光（F₀），但对F_v/F_m无显著影响。SA可提高不同胁迫下玉米叶片净光合速率（P_n）、蒸腾速率（T_r）、气孔导度（G_s）和胞间二氧化碳浓度（C_i），胁迫后第5天，复合胁迫的P_n、T_r和G_s分别升高28.84%、28.43%和34.21%。4）SA可缓解不同胁迫对玉米幼苗生长的抑制作用，增加干物质积累，提高根冠比。本研究证实SA更好地促进复合胁迫下抗氧化酶间的协同作用，从而更高效地清除有害物质，缓解胁迫对光合作用的抑制，进而促进全株干物质的积累，提高玉米幼苗的根冠比。

关键词: 玉米, 高温, 干旱, 水杨酸, 抗氧化系统, 光合作用

Abstract:

The aim of this work was to investigate the regulatory impact of salicylic acid （SA） on the antioxidant system and photosynthetic capacity of maize （Zea mays） seedlings under high temperature， drought， and the combination of these stresses. Seedlings of the maize cultivar ‘Xianyu 335’ at the third-leaf stage were treated with a 2.5 mmol·L^-1 SA solution applied as a foliar spray. High temperature and drought stress conditions were imposed using an artificial climate chamber and polyethyleneglycol-6000， respectively. The results indicate that： 1） SA augmented the activities of antioxidant enzymes， including superoxide dismutase （SOD）， peroxidase （POD）， and catalase （CAT）， under heat stress and drought stress， and reduced the accumulation of malondialdehyde （MDA） and superoxide anions （O₂^·-）. Under combined heat and drought stress， the positive correlations among antioxidant enzymes were enhanced in the SA treatment. Specifically， the correlation coefficients between SOD and POD activity， SOD and CAT activity， and CAT and POD activity were 0.93， 0.93， and 0.99， respectively. 2） SA treatment elevated the levels of soluble sugars and soluble proteins in maize leaves and roots， improved cellular water retention， and increased the overall water content in maize seedlings. 3） SA treatment improved the variable fluorescence （F_v） and maximum fluorescence （F_m） while reducing initial fluorescence （F₀） in maize leaves under stress， but did not significantly affect F_v/F_m. Additionally， the SA treatment increased the net photosynthetic rate （P_n）， transpiration rate （T_r）， stomatal conductance （G_s）， and intercellular CO? concentration （C_i）. On the 5th day after the stress treatment， the values of P_n， T_r， and G_s were 28.84%， 28.43%， and 34.21% higher， respectively， in the SA treatment than in the control. 4） SA mitigated the inhibitory effects of stress on maize seedling growth， enhancing dry matter accumulation and the root-shoot ratio. The results of this study show that SA enhances the cooperation among antioxidant enzymes under compound stress conditions. Treatment with SA improves the removal of harmful substances， mitigates the stress-induced inhibition of photosynthesis， increases overall dry matter accumulation in plants， and improves the root-shoot ratio in maize seedlings.

Key words: maize, high temperature, drought, salicylic acid, antioxidant system, photosynthesis

杨寒星, 刘宁戈, 汤钰镂, 李欢, 朱一鸣, 郭家萌, 王浩, 邵瑞鑫, 王泳超, 杨青华. 水杨酸对高温、干旱及其复合胁迫下玉米抗氧化系统及光合能力的调控效应[J]. 草业学报, 2026, 35(1): 79-92.

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图/表 10

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处理 Treatment	营养液 Nutrient solution	温度（昼/夜） Temperature （Day/night）	干旱处理 Drought treatment	SA溶液浓度 SA solution concentration （mmol·L^-1）
对照Control （CK）	1/2 Hoagland	28 ℃/25 ℃	无Nothing	0.0
SA处理SA treatment （CKS）	1/2 Hoagland	28 ℃/25 ℃	无Nothing	2.5
高温High temperature （T）	1/2 Hoagland	40 ℃/28 ℃	无Nothing	0.0
高温+SA处理High temperature+SA treatment （TS）	1/2 Hoagland	40 ℃/28 ℃	无Nothing	2.5
干旱Drought （D）	1/2 Hoagland	28 ℃/25 ℃	20% PEG-6000	0.0
干旱+SA处理Drought+SA treatment （DS）	1/2 Hoagland	28 ℃/25 ℃	20% PEG-6000	2.5
高温干旱High temperature and drought （TD）	1/2 Hoagland	40 ℃/28 ℃	20% PEG-6000	0.0
高温干旱+SA处理High temperature and drought+SA treatment （TDS）	1/2 Hoagland	40 ℃/28 ℃	20% PEG-6000	2.5

处理 Treatment	营养液 Nutrient solution	温度（昼/夜） Temperature （Day/night）	干旱处理 Drought treatment	SA溶液浓度 SA solution concentration （mmol·L^-1）
对照Control （CK）	1/2 Hoagland	28 ℃/25 ℃	无Nothing	0.0
SA处理SA treatment （CKS）	1/2 Hoagland	28 ℃/25 ℃	无Nothing	2.5
高温High temperature （T）	1/2 Hoagland	40 ℃/28 ℃	无Nothing	0.0
高温+SA处理High temperature+SA treatment （TS）	1/2 Hoagland	40 ℃/28 ℃	无Nothing	2.5
干旱Drought （D）	1/2 Hoagland	28 ℃/25 ℃	20% PEG-6000	0.0
干旱+SA处理Drought+SA treatment （DS）	1/2 Hoagland	28 ℃/25 ℃	20% PEG-6000	2.5
高温干旱High temperature and drought （TD）	1/2 Hoagland	40 ℃/28 ℃	20% PEG-6000	0.0
高温干旱+SA处理High temperature and drought+SA treatment （TDS）	1/2 Hoagland	40 ℃/28 ℃	20% PEG-6000	2.5

处理 Treatment	株高 Plant height （cm）	叶面积 Leaf area （cm²·plant^-1）	茎叶干质量 Shoot dry weight （g·plant^-1）	根系干质量 Root dry weight （g·plant^-1）	根冠比 Root-shoot ratio
CK	23.90±0.81a	36.79±0.47a	0.095±0.003a	0.074±0.004a	0.780±0.023a
CKS	24.97±1.43a	37.01±0.33a	0.100±0.009a	0.078±0.004a	0.780±0.036a
T	17.23±0.23bc	28.54±1.55bc	0.065±0.002bcd	0.025±0.004de	0.380±0.050d
TS	18.47±0.78b	31.41±0.40b	0.081±0.001b	0.035±0.002c	0.430±0.031cd
D	15.87±0.32c	27.17±1.69c	0.061±0.003cd	0.033±0.003cd	0.550±0.039bc
DS	19.13±0.77b	30.32±0.78b	0.077±0.006bc	0.051±0.003b	0.660±0.075ab
TD	11.60±0.40d	18.66±0.75d	0.057±0.002d	0.024±0.003e	0.420±0.055d
TDS	13.10±0.40d	21.18±0.68d	0.071±0.003bc	0.033±0.001cd	0.470±0.003cd

处理 Treatment	株高 Plant height （cm）	叶面积 Leaf area （cm²·plant^-1）	茎叶干质量 Shoot dry weight （g·plant^-1）	根系干质量 Root dry weight （g·plant^-1）	根冠比 Root-shoot ratio
CK	23.90±0.81a	36.79±0.47a	0.095±0.003a	0.074±0.004a	0.780±0.023a
CKS	24.97±1.43a	37.01±0.33a	0.100±0.009a	0.078±0.004a	0.780±0.036a
T	17.23±0.23bc	28.54±1.55bc	0.065±0.002bcd	0.025±0.004de	0.380±0.050d
TS	18.47±0.78b	31.41±0.40b	0.081±0.001b	0.035±0.002c	0.430±0.031cd
D	15.87±0.32c	27.17±1.69c	0.061±0.003cd	0.033±0.003cd	0.550±0.039bc
DS	19.13±0.77b	30.32±0.78b	0.077±0.006bc	0.051±0.003b	0.660±0.075ab
TD	11.60±0.40d	18.66±0.75d	0.057±0.002d	0.024±0.003e	0.420±0.055d
TDS	13.10±0.40d	21.18±0.68d	0.071±0.003bc	0.033±0.001cd	0.470±0.003cd

处理 Treatment	根长 Root length （cm）	根表面积 Root surface area （cm²·plant^-1）	根体积 Root volume （cm³·plant^-1）	根平均直径 Root mean diameter （mm）
CK	216±20.3bc	42.2±0.505ab	0.546±0.0291a	0.585±0.0118a
CKS	218±20.0abc	45.8±3.707a	0.593±0.0463a	0.509±0.0184bc
T	141±8.0d	26.0±1.042d	0.382±0.0157c	0.587±0.0176a
TS	212±22.9c	36.4±2.641bc	0.497±0.0508ab	0.550±0.0146ab
D	229±13.6abc	29.5±1.654cd	0.399±0.0321bc	0.479±0.0090cd
DS	270±25.5a	39.4±0.647ab	0.591±0.0182a	0.592±0.0340a
TD	206±6.9c	35.8±1.439bc	0.383±0.0227c	0.429±0.0044d
TDS	266±13.9ab	42.1±3.474ab	0.435±0.0446bc	0.466±0.0177cd

水杨酸对高温、干旱及其复合胁迫下玉米抗氧化系统及光合能力的调控效应

Effects of salicylic acid on antioxidant and photosynthetic capacity of maize under high temperature， drought and their combined stress

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Metrics

指标Index	处理Treatment	DWS	DWR	MDA	SOD	POD	CAT	SS
MDA	A	-0.94**	-0.85*
	B	-0.52	-0.85*
	C	-0.91**	-0.48
SOD	A	0.51	0.44	-0.41
	B	0.52	0.77*	-0.80*
	C	0.93**	0.92**	-0.70
POD	A	0.85*	0.75*	-0.92**	0.70
	B	0.41	0.87*	-0.97**	0.76*
	C	0.85**	0.84*	-0.81*	0.93**
CAT	A	0.72	0.63	-0.76	0.85*	0.97**
	B	0.94**	0.81*	-0.77	0.72	0.63
	C	0.88**	0.81*	-0.82*	0.93**	0.99**
SS	A	0.84*	0.78*	-0.92**	0.66	0.99**	0.93**
	B	0.68	0.77*	-0.83*	0.64	0.68	0.81*
	C	0.96**	0.64	-0.90**	0.84**	0.87*	0.88**
SP	A	0.76*	0.60	-0.83*	0.51	0.88*	0.77*	0.90**
	B	0.73*	0.90**	-0.92**	0.85*	0.88**	0.90**	0.80*
	C	0.56	0.33	-0.74	0.53	0.72	0.72	0.60

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