不同叶期施用乙烯利影响了穗部形态和产量组成因素（图2A）。与对照组相比，E8处理组的谷物产量（减少10.32%）和籽粒数（减少11.85%）均显著降低（图2B）。E9-E12处理组（SID和FID期）与对照组的产量和籽粒数处于相似水平。相比之下，E14和E15处理组显著提高了产量和籽粒数。除E9和E11处理组外，各乙烯利施用处理组与对照组的千粒重无显著差异。谷物产量的相对变化与籽粒数的变化相关性更强（r=0.93，P<0.01），而与千粒重的变化相关性较弱（r=0.12，P>0.05；图2C）。谷物产量和穗粒数与基部茎秆节间长度（第-6和-5节间）呈显著正相关，而与穗部周围及穗上节间长度呈负相关（图2D）。

图2.乙烯利施用时期对收获期玉米穗部形态、产量及产量组成因素的影响。（A）不同乙烯利施用时期下收获期玉米穗部形态的代表性图像。Con，对照组；E8、E9、E10、E11、E12、E14、E15分别代表在8叶期、9叶期、10叶期、11叶期、12叶期、14叶期、15叶期喷施乙烯利的处理组。（B）不同乙烯利施用时期对谷物产量、籽粒数及千粒重的影响。数据以三次生物学重复的平均值±标准差表示。每个参数柱状图上不同字母表示处理组间存在显著性差异（单因素方差分析后进行Fisher最小显著差异检验，P<0.05）。MES，分生组织生长锥伸长期；SID，穗分化和发育期；FID，花序分化和发育期；PKF，潜在籽粒数形成期。（C）产量、穗粒数及千粒重变化百分比的相关性分析。各处理组的变化百分比按公式计算（乙烯利处理组-对照组）/对照组×100%。图中显示皮尔逊相关系数（r）及其显著性水平（**表示P<0.01水平显著相关）。（D）谷物产量、产量组成因素与节间长度的相关性矩阵。数据为各处理组三次重复的平均值。颜色梯度代表皮尔逊相关系数（r）的数值。方框内的星号表示存在统计学显著相关性（P<0.05）。

在吐丝期，E8、E9和E12处理组的穗直径分别比对照组减少了15.8%、8.2%和9.8%，而各处理组的穗长度无显著差异（图3A、B）。与对照组相比，E8和E9处理组的小穗数分别显著减少了12.6%和16.6%（图3C）。E10、E11、E15处理组与对照组的败育粒数相似。籽粒数与小穗数的相关性（r=0.37，P<0.05）高于与败育粒数的相关性（r=0.072，P>0.05；图3D）。E14和E15处理组的植株干重高于其他处理组，而E8和E9处理组的植株干重最低（图3E）。与对照组相比，E8和E9处理组的穗干重分别减少了20.2%和15.6%，而E14处理组的穗干重增加了32.4%。植株干重和穗干重均与小穗数呈显著正相关（分别为r=0.522，P<0.01和r=0.454，P<0.05；图3F）。不同的处理下，基部茎秆节间长度与植株和穗干重呈正相关，而穗部周围及穗上节间长度与植株和穗干重呈负相关。

图3.乙烯利施用时间对雄穗形态、发育及吐丝期干物质积累的影响。（A）不同乙烯利施用时期下吐丝期雄穗形态的代表性图像。Con，对照组；E8、E9、E10、E11、E12、E14、E15分别代表在8叶期、9叶期、10叶期、11叶期、12叶期、14叶期、15叶期喷施乙烯利的处理组。（B）不同乙烯利施用时期对玉米雄穗长度和雄穗直径的影响。数据以六次生物学重复的平均值±标准差表示。MES，分生组织生长锥伸长期；SID，穗起始和发育期；FID，花序分化和发育期；PKF，潜在穗粒数形成期。（C）不同乙烯利施用时期对每个雄穗的小穗数和败育粒数的影响。数据以三次生物学重复的平均值±标准差表示。（D）小穗数、败育粒数与籽粒数的关系。图中显示皮尔逊相关系数（r）及其显著性（*P<0.05；ns，不显著）。（E）不同乙烯利施用时期对玉米穗部和植株干物质重量的影响。数据以三次生物学重复的平均值±标准差表示。在B、C、E图中，每个参数柱状图上不同字母表示处理组间存在显著性差异（单因素方差分析后进行Fisher最小显著差异检验，P<0.05）。（F）小穗数、植株干物质与穗部干物质的相关性。连接线处显示相关系数（r）及其显著性（*P<0.05；**P<0.01；***P<0.001）。

在最佳时期（E14-E15）施用乙烯利，显著增加了玉米籽粒数和谷物产量，这主要是通过优化同化物分配实现的（图4A、B）。同位素标记结果表明，与对照组相比，E14处理组的茎和叶中¹³C浓度较低，但穗中¹³C浓度显著较高（图4C）。因此，E14处理组穗中含¹³C同化物的比例为35.6%，比对照组高5.6%。由此，E14处理组产生了更多的籽粒数和更高的谷物产量（图4D）。

图4.乙烯利施用时期对玉米表型、产量及生理特性影响的汇总。（A）乙烯利不同施用时期效应的示意图汇总。与对照组相比，不同生长阶段（E8-E15）喷施乙烯利后，植株关键性状（节间长度、干物质、小穗数、败育粒数、籽粒数及谷物产量）的变化情况。MES，分生组织生长锥伸长期；SID，穗起始和发育期；FID，花序分化和发育期；PKF，潜在穗粒数形成期。（B）E14期施用乙烯利对玉米植株形态及关键节位的影响。（C）E14期施用乙烯利对玉米¹³C浓度及分配的影响。（左图）茎、叶、穗组织中的δ¹³C值；（右图）茎、叶、穗中¹³C标记同化物占植株总¹³C含量的比例贡献。数据以三次生物学重复的平均值±标准差表示。柱状图上方的星号表示通过Student's t检验分析，该组织中E14处理组与对照组存在统计学显著差异（P<0.05）。（D）与对照组相比，E14期施用乙烯利诱导的玉米穗部形态变化。图中展示代表性图像。V16，16叶期；R1，吐丝期；R6，成熟期。

这些结果表明，适时施用乙烯利通过优化同化物分配提高了玉米产量。然而，这种乙烯介导调控的分子机制仍不清楚。为阐明这一过程的转录基础，我们对E14处理组和对照组在吐丝期和吐丝后8天的植株进行了RNA-seq分析。聚类分析显示，在吐丝期和吐丝后8天，E14处理组与对照组在穗、叶和茎节间中的基因表达模式存在显著差异（图5A）。穗中上调的大多数基因在吐丝期和吐丝后8天的叶和节间中均下调。差异表达基因（DEGs）的数量因组织和时期而异（图5B）。穗在吐丝期有1062个DEGs，吐丝后8天有2431个DEGs。叶（90个vs.1710个）和节间（453个vs.1529个）在吐丝后8天检测到的DEGs数量均多于吐丝期。两个时期之间的重叠差异表达基因数量在穗中为367个，叶中为60个，节间中为172个。吐丝期和吐丝后8天的比较转录组分析揭示了明显的代谢转变（图5C）。在吐丝期，与抗逆性相关的通路显著富集，包括苯丙烷类生物合成、类黄酮生物合成和谷胱甘肽代谢。相比之下，吐丝后8天的富集通路包括苯丙烷类生物合成、光合作用和DNA复制等。因此，DEGs反映了从吐丝期的胁迫响应次级代谢向吐丝后8天的初级代谢过程（如光合作用糖的产生）和生长相关通路的转变。

图5.E14期施用乙烯利后的转录组分析。（A）吐丝期和吐丝后8天（DAS 8），幼穗（穗部）、穗位叶（叶片）和穗位节间（节间）中E14处理组与对照组的基因表达差异聚类分析。每个时期均展示至少在一个器官中|log₂倍变化|>1的基因。（B）韦恩图展示穗部、叶片和节间在吐丝期与吐丝后8天（DAS 8）表达基因数量的重叠情况。（C）吐丝期和吐丝后8天（DAS 8），E14处理组与对照组穗部差异表达基因（DEGs）的前10条富集通路。基于三次生物学重复的RNA测序数据，采用DESeq 2软件分析差异表达，调整后P<0.05。差异表达基因（DEGs）定义为|log₂倍变化|>1、调整后P<0.05，且至少一个重复中FPKM（每百万映射片段中每千碱基转录本的片段数）>1。

在吐丝后8天，E14处理组显著下调了ZmTPS9.1（Zm00001d005687）的转录本，而其在吐丝期的表达水平略有升高（图6A）。另外两个TPS家族基因ZmTPS6.3（Zm00001d020396）和ZmTPS6.3（Zm00001d050293）在吐丝后8天也中度下调，但它们在吐丝期的转录水平无显著变化。编码负责T6P降解的酶——6-磷酸海藻糖磷酸酶（TPP）的基因转录水平在吐丝后8天也下调。例如，ZmTPP4.1（Zm00001d052227）显著下调，ZmTPP6（Zm00001d032298）中度下调（图6A）。为了研究T6P对穗部代谢的调控，我们还检测了参与SnRK1信号通路的差异表达基因以及SnRK1活性。唯一转录水平发生显著变化的SnRK1基因是ZmSnRK1β.2（Zm00001d010662），其编码SnRK1β亚基，在吐丝期和吐丝后8天均显著下调（图6A）。已知SnRK1调控许多与种子发育、胁迫响应和恢复相关的下游基因。因此，我们进一步分析了玉米中推定的SnRK1调控基因。Oszvald等基于Baena-González等、Zhang等和Martínez-Barajas等的研究，建立了拟南芥（Arabidopsis thaliana）中受SnRK1调控基因的玉米同源基因。本研究中表达的推定玉米SnRK1调控基因（176个上调和224个下调标记），在至少一个时期|log₂倍变化|>1的基因如图6B所示。在这些基因中，SnRK1诱导型基因的转录水平在E14处理组的吐丝期和吐丝后8天均显著下调。这在吐丝后8天尤为明显，其中6个基因显著下调，15个基因中度下调。相反，大多数SnRK1抑制型基因的转录水平在吐丝后8天中度上调，少数在吐丝期下调。

图6.E14期施用乙烯利对海藻糖通路及Snf1相关激酶1（SnRK1）的转录调控。（A）E14调控的海藻糖生物合成通路及SnRK1相关基因的表达。热图显示，与对照相比，E14处理组植株在吐丝期和吐丝后8天（DAS 8）的穗组织中，编码6-磷酸海藻糖合成酶（TPS）、6-磷酸海藻糖磷酸酶（TPP）及SnRK1亚基的基因相对表达水平（log2倍变化）。基于三个生物学重复的RNA-seq数据，采用DESeq2软件分析差异表达，调整后P<0.05。log₂倍变化值大于0表示基因上调，小于0表示基因下调。星号表示E14处理组与对照组相比存在统计学显著差异（*P<0.05；**P<0.01）。（B）与对照相比，E14处理组在吐丝期和吐丝后8天（DAS 8）穗组织中受SnRK1诱导或抑制的基因。热图显示，与对照相比，E14处理组植株在吐丝期和吐丝后8天的穗组织中，SnRK1相关靶基因的相对表达水平（log₂倍变化）。差异表达及显著性判断同图（A）所述。

在吐丝期，E14处理组的碳水化合物底物水平显著高于对照组（图7）。在两年的试验中，E14处理组的蔗糖含量均较高（2020年：50.86vs.69.66μmol g^-1 FW；2025年：261.91vs.291.57μmol g^-1FW）。2020年E14处理组的葡萄糖和果糖水平显著升高，2025年的6-磷酸葡萄糖（G6P）水平也较高，进一步证明了E14处理组碳水化合物的可利用性增强。相比之下，在两年的试验中，E14处理组在吐丝后8天的蔗糖含量均低于对照组。葡萄糖和果糖水平表现出年份依赖性变化：2025年E14处理组的葡萄糖和果糖水平较高（分别增加14.34%和22.92%），但2020年则较低。2025年，E14处理组在吐丝期和吐丝后8天的T6P含量均显著高于对照组，而SnRK1活性在两年中均持续受到抑制。2025年的海藻糖代谢分析表明，E14处理组在两个时期的TPP活性均显著降低，而TPS活性无变化。因此，E14处理组在吐丝期和吐丝后8天的海藻糖含量均显著降低。

图7.E14期施用乙烯利对吐丝期和吐丝后8天（DAS 8）6-磷酸海藻糖（T6P）通路组分及可溶性糖水平的影响检测的组分包括：6-磷酸海藻糖合成酶（TPS）、6-磷酸海藻糖磷酸酶（TPP）、SnRK1活性、6-磷酸葡萄糖（G6P）、可溶性糖（蔗糖、葡萄糖和果糖）、6-磷酸海藻糖（T6P）及海藻糖。数据以三个生物学重复的平均值±标准差表示。通过Student’s t检验确定E14处理组与对照组在每个时间点的显著差异。星号表示P<0.05的统计显著性。