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小麦是全球人口最重要的粮食作物之一,它提供了人类膳食20%的粮食总热量和蛋白,养活了约40%的世界人口。但是近年来全球气候变暖以及极端气候现象的多发,严重影响了小麦的光合作用、呼吸作用和矿质元素的吸收等等,从而使得小麦的生长发育受限,进而影响小麦的产量与品质,因此小麦耐热性的提高是现今气候变化情况下小麦栽培所需解决的重要问题。已有许多研究表明海藻糖能够在胁迫条件下提高生物体的耐受性,但其具体的机制仍未完全了解。本文通过研究外源海藻糖对高温胁迫下小麦幼苗光合作用和叶绿体蛋白质组的影响及其对呼吸电子传递途径的影响来探究海藻糖提高小麦幼苗耐热性的机制,为进一步的研究和利用海藻糖提供参考依据。主要结果如下:1.高温胁迫过程会导致小麦幼苗光化学效率降低、电子传递速率受抑制、用于光化学反应的能量减少,从而导致PSII的光化学活性受损。外源海藻糖预处理组的Fv/Fm、Y(Ⅱ)、qP和ETR(Ⅱ)均明显高于对照,说明外源海藻糖能缓解高温对光合活性的损伤从而缓解高温胁迫对光化学效率的削弱影响。此外,PSI光合活性虽然总体上都较为稳定,但PSI的光化学效率被下调而增加了非光化学量子产量以达到对PSI光保护的目的;同时,在高温胁迫条件下,外源海藻糖处理的Y(ND)最高表明外源海藻糖处理促进了小麦幼苗PSI的光保护进程。2.高温胁迫下,海藻糖预处理幼苗中光反应的维持主要有赖于光反应组成蛋白包括PsbP、Cytb6f、FNR、PsaD和ATPase蛋白水平的上调,而卡尔文循环正常功能的维持则主要依赖于Rubisco和FBPA的上调。Cytb6f的上调有助于增强CEF,后者参与ATP生产的维持。同时,海藻糖预处理组中ATPase和FNR的上调也有助于高温胁迫下还原力平衡的维持并且能减少ROS的产生。另外,其他的一些蛋白水平也有所改变,可能是由于高温胁迫引起的叶绿体膜系统损伤导致的。3.小麦幼苗叶片的总呼吸速率在高温胁迫条件下并没有出现显著性的改变,然而,其中交替呼吸途径(AP)的容量持续增大而细胞色素呼吸途径(CP)占比降低。同时,AOX1a基因的表达在高温胁迫后明显增加。而外源海藻糖预处理能通过AOX1基因的表达有效增强高温胁迫条件下小麦叶片的AP容量。另外,高温胁迫下,海藻糖预处理能有效保护复合体I和II的活性,尤其是保护复合体Ⅱ途径的氧化磷酸化偶联程度,减缓高温胁迫对CP的损伤。4.交替呼吸途径在高温胁迫及恢复过程中的光合活性的维持中至关重要。当高温胁迫条件下小麦幼苗叶片的AP受SHAM抑制时,对照组及海藻糖组的Fv/Fm相比高温前大幅降低。在外源施加海藻糖的小麦幼苗中,高温胁迫下海藻糖能同时促进两种苹果酸脱氢酶的活性的增加,从而促进叶绿体内过多的还原当量的耗散从而起到对叶绿体氧化还原状态平衡的保护作用.综上,本研究表明:小麦幼苗的光合活性在高温胁迫过程中会受到破坏,而外源施加海藻糖能一定程度上缓解高温胁迫对小麦幼苗光合活性的破坏。海藻糖预处理幼苗中光反应的维持主要有赖于光反应组成蛋白包括PsbP、Cytb6f、FNR、PsaD和ATPase蛋白水平的上调而卡尔文循环正常功能的维持则主要有赖于Rubisco和FBPA的上调,这也使得高温对光合活性的损伤得到了缓解从而对高温胁迫下的光化学效率起到了一定的保护作用,促进了小麦幼苗的光保护进程。同时,外源海藻糖处理能有效增强高温胁迫条件下小麦叶片的交替呼吸途径活性并减缓高温胁迫对细胞色素呼吸途径的损伤。而交替呼吸途径能通过促进叶绿体内过多的还原当量的耗散从而起到对叶绿体氧化还原状态平衡的保护作用。