棉纤维发育对温度反应极为敏感,棉纤维发育不同时期对高温胁迫的响应不同。随着全球温室化效应加剧及花铃期短期极端高温气象条件爆发日趋频繁,短期高温胁迫势将成为影响我国棉花高产、稳产、优质的重要自然灾害之一。因此,进行棉纤维发育响应短期高温胁迫的关键时间窗口及其生理变化研究可对棉花生产中适时、适度评估棉株胁变程度以及相应高温抗逆栽培技术的制定提供理论依据,为提高我国原棉供给保障能力做出重要贡献。本研究以温度敏感性不同的两个棉花品种为材料(温度弱敏感性品种:2013年为科棉1号,2014年为美国品种PHY370WR;温度敏感性品种:两年均为苏棉15。下同),于2013年和2014年在南京农业大学进行盆栽试验,试验通过人工气候室模拟自然温周期设置高温(34℃[38/30℃],HT下同)和对照(26℃[30/22℃],CK下同)两个温度处理,通过研究不同起始时间高温处理5天条件下,棉花主要品质指标变化以及棉纤维发育相关生理指标的变化,以明确棉纤维发育响应短期高温胁迫的关键时间窗口及其生理变化。主要研究结果如下:1.不同起始时间短期高温胁迫下棉纤维品质的变化以及棉纤维发育响应高温胁迫的关键时间窗口的确定在不同起始时间日均温34.0℃持续处理5天条件下,温度敏感性品种纤维长度变短,纤维比强度上升马克隆值下降并偏离最适范围,纤维品质变差,两年结果一致。2013年温度敏感性品种苏棉15的纤维长度,纤维比强度,马克隆值响应高温胁迫的关键时间窗口分别为花后0—18.3天,花后10.9—26.1天和花后10.5—34.0天。2014年分别为花后0—20.6天,花后13.5—27.1天和花后11.2—33.2天。温度弱敏感型品种科棉1号及PHY370WR的上述纤维品质指标与敏感性品种苏棉15变化趋势一致、敏感时间窗口相近,仅品质指标变化幅度相对较小。上述结果表明:短期高温胁迫会导致棉纤维的最终纤维品质的变劣,花后10天到20天左右是棉花综合纤维品质形成响应高温胁迫的关键时间窗口。2.不同起始时间高温处理对棉铃对位叶"源能力"的影响2013年和2014年,在不同起始时间日均温34.0℃持续处理5天条件下,两棉花品种净光合速率下降,叶绿素a和叶绿素b总量下降,叶绿素a与叶绿素b的比值上升。在花后10天,15天,20天三个不同起始时间点进行高温处理,温度敏感性品种棉铃对位叶中的蔗糖含量、可溶性糖含量、氨基酸含量均下降,淀粉含量上升。温度弱敏感型品种上述棉铃对位叶源能力指标变化趋势与温度敏感性品种一致,仅变化幅度较小。综上所述:不同起始时间日均温34℃高温处理5天条件下,棉铃对位叶的"源能力"会受到影响。关键时间窗口范围内短期高温处理对棉纤维品质造成的不良影响有可能是部分通过影响棉铃对位叶光合同化物的产生、转运与分配而实现的。3.不同起始时间高温处理对纤维发育相关物质含量和酶活性的影响两年试验中,在花后10天,15天,20天三个不同起始时间进行日均温34.0℃高温处理持续5天条件下,温度敏感性品种纤维中的蔗糖含量相对常温条件下呈先降低后增加变化趋势,胼胝质含量上升,纤维素含量下降,蔗糖合成酶(分解方向)活性、磷酸蔗糖合成酶活性、β-1,3-葡聚糖酶活性均呈先升后降趋势,酸性蔗糖酶活性降低。温度弱敏感型品种的上述棉纤维发育相关酶活性与敏感性品种苏棉15变化趋势一致,仅变化幅度相对较小。因此,关键时间窗口下短期高温胁迫对棉纤维发育过程中相关物质含量和酶活性的变化的影响,同样是短期高温处理导致纤维品质变差的内在生理因素。