温室气体的大量排放，导致全球气候变暖，极端高温天气频繁发生，严重影响了水稻等粮食作物的生长发育。蔗糖是一种双糖，是光合作用的主要产物，是植物储藏、积累和运输糖分的主要形式。近年来发现，蔗糖不仅可作为能量来源和结构物质的重要组成元件，且具有信号调节功能，可调节相关基因的表达和酶活性，进而调节植物生长发育和应对不良环境。由于水稻热响应机理的复杂性，蔗糖对水稻耐热性的调控机理尚不明确，本文利用耐热性存在差异的两个水稻材料Zhefu802及其淡绿叶近等基因系fgl，分别从苗期和花粉母细胞减数分裂期研究蔗糖参与调控水稻耐热性的作用机理。结果如下：
　　两个水稻材料于六叶期进行极端高温处理（45℃8h），其中高温处理前分别用水和0.1%的蔗糖进行叶面喷施，高温处理结束后进行取样并测定相关指标，结果显示：与水相比，外源蔗糖可显著提高高温后水稻的存活率和Fv/Fm,显著降低叶片H2O2和MDA含量，显著提高CAT酶的活性、蔗糖含量、可溶性总糖的含量、淀粉的积累和非结构性碳水化合物的含量，显著提高了氧化型辅酶I NAD+和还原型辅酶I NADH的含量。而在这些测定的参数中，fgl的变化效果更为明显，说明Zhefu802是更耐热的水稻品种。
　　鉴于Zhefu802和fgl在耐热性上的差异，我们从转录水平研究了两个材料对极端高温的响应机制。六叶期的水稻经过极端高温45℃4h后，取样用于转录组分析。结果显示，与对照相比，极端高温处理下，Zhefu802上调基因2364个，下调基因2242个，而fgl在极端高温处理后的上调基因1920个，下调基因1823个。通过对差异基因的GO富集分析，显示在Zhefu802中，富集前五的类别分别是：对热的反应，蛋白质折叠，对温度刺激的反应，氧化还原酶活性和质膜；而在fgl中，富集前五的类别分别是：氧化还原酶活性，蛋白质折叠，细胞外围，折叠蛋白结合和氧化还原过程。通过对代谢通路的KEGG富集分析，显示在Zhefu802中，富集前五的类别分别是：植物激素信号转导，MAPK信号通路，淀粉和蔗糖代谢，氨基糖和核苷酸糖代谢和苯丙烷生物合成；而在fgl中，富集前五的类别分别是：内质网中的蛋白质加工，嘌呤代谢，苯丙烷生物合成，丙酮酸代谢和甘油脂代谢。此外，与fgl相比，Zhefu802的差异基因中存在大量的热激转录因子的响应。
　　鉴于蔗糖在水稻耐热调控中的重要作用，我们从转录水平上研究了外源蔗糖喷施调控水稻耐热性的作用机理。六叶期的水稻苗在经过极端高温45℃4h后进行取样用于转录组分析，其中高温处理之前分别用水和0.1%的蔗糖进行叶面喷施。结果显示，与对照相比，极端高温处理下，Zhefu802上调基因2390个，下调基因2090个，而fgl在极端高温处理后的上调基因2097个，下调基因1757个。通过对差异基因的GO富集分析，显示在Zhefu802中，富集前五的类别分别是：碳水化合物代谢过程，对非生物刺激的反应，氧化还原过程，RNA修饰和氧化还原酶活性；而在fgl中，富集前五的类别分别是：跨膜转运，蛋白质折叠，有机酸代谢过程，氧化还原酶活性和氧化还原过程。通过对代谢通路的KEGG富集分析，显示在Zhefu802中，富集前五的类别分别是：碳固定和光合生物，嘌呤代谢，淀粉和蔗糖代谢，苯丙烷生物合成和糖酵解/糖异生；而在fgl中，富集前五的类别分别是：苯丙烷生物合成，糖酵解/糖异生，丙酮酸代谢，乙醛酸和二羧酸的代谢和甘油脂代谢。
　　ABA在水稻耐热中也扮演重要角色，我们由此探讨了蔗糖调控水稻耐热性是否与ABA有关。在花粉母细胞减数分裂期，开始高温处理（38/30℃）7天，其中在高温处理前2h进行外源喷施水、0.1%蔗糖、10μM ABA、100μM氟啶酮（Flu，ABA抑制剂）、蔗糖+ABA、蔗糖+Flu。结果显示，在这6个不同的处理中，蔗糖+ABA互作的处理组合对于Zhefu802和fgl的耐热性提高更为显著，而Flu显著降低了两个水稻材料的耐热性，蔗糖+ABA互作更显著的提高了花粉粒育性、非结构性碳水化合物含量、蔗糖含量、ABA含量、能量物质的含量（ATP、ADP、氧化型辅酶I NAD+和还原型辅酶I NADH含量）；更显著的降低了PARP的含量。而Flu处理负向调控了这些指标的变化。说明蔗糖提高水稻耐热性与ABA的调控密不可分，同时蔗糖+ABA互作可以更进一步的提高水稻的耐热性。