Abstract Increases in frequency and magnitude of drought and heat events are the prime abiotic constraints, which cause considerable adverse effects on maize kernel set and grain yield. However, there is little information about a comprehensive and systematical understanding to identify the critical stage in the response of kernel numbers per spike (KNS) to individual and combined drought and heat stress around flowering. Here we evaluated three successive phases (florets development, florets pollination and seed setting) of kernel set under drought, heat and combined drought and heat stress (DS, HS and DHS) with two maize hybrids using the field site ponds covered with a rain shelter in 2018 and 2019. As an average in two years, KNS was reduced by 18.9 % in DS treatment, 10.8 % in HS treatment and 37.2 % in DHS treatment compared with the control treatment. The most considerable adverse impacts during the three phases were all observed in DHS treatment, followed by DS and HS treatments. Among the three phases, the impact of stress on seed setting was more substantial than that in the other two phases for both hybrids. Kernel abortion was the main reason for the decrease in KNS due to the stress, which resulted from the prevention of sugar–starch conversion. The starch content in the kernel was reduced by 42 % in DS treatment, 29 % in HS treatment and 58 % in DHS treatment on the 8th day after silking. This finding would supply a reference for breeders to evolve strategies in developing stress-resilient and high-yielding hybrids under climate change.

中文翻译：

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解析玉米籽粒对开花前后个体和干旱热胁迫响应的关键阶段

摘要 干旱和高温事件发生频率和强度的增加是主要的非生物限制因素，对玉米粒型和粮食产量造成相当大的不利影响。然而，关于确定每穗粒数 (KNS) 对开花前后个体和组合干旱和热应激反应的关键阶段的全面和系统理解的信息很少。在这里，我们评估了在干旱、高温以及干旱和热胁迫（DS、HS 和 DHS）下的籽粒结实的三个连续阶段（小花发育、小花授粉和结实），使用覆盖有雨棚的田间池塘的两个玉米杂交种2018 年和 2019 年。两年平均，KNS 在 DS 治疗中减少了 18.9%，在 HS 治疗中减少了 10.8% 和 37。与对照处理相比，在 DHS 处理中为 2%。在三个阶段中最显着的不利影响都在 DHS 治疗中观察到，其次是 DS 和 HS 治疗。在这三个阶段中，胁迫对结实的影响比其他两个阶段对两个杂种的影响更大。果仁流产是压力导致 KNS 减少的主要原因，这是由于糖-淀粉转化受阻所致。在抽丝后第 8 天，DS 处理使籽粒中的淀粉含量降低了 42%，HS 处理降低了 29%，DHS 处理降低了 58%。这一发现将为育种者提供参考，以制定在气候变化下开发抗逆和高产杂交种的策略。在三个阶段中最显着的不利影响都在 DHS 治疗中观察到，其次是 DS 和 HS 治疗。在这三个阶段中，胁迫对结实的影响比其他两个阶段对两个杂种的影响更大。果仁流产是压力导致 KNS 减少的主要原因，这是由于糖-淀粉转化受阻所致。在抽丝后第 8 天，DS 处理使籽粒中的淀粉含量降低了 42%，HS 处理降低了 29%，DHS 处理降低了 58%。这一发现将为育种者提供参考，以制定在气候变化下开发抗逆和高产杂交种的策略。在三个阶段中最显着的不利影响都在 DHS 治疗中观察到，其次是 DS 和 HS 治疗。在这三个阶段中，胁迫对结实的影响比其他两个阶段对两个杂种的影响更大。果仁流产是压力导致 KNS 减少的主要原因，这是由于糖-淀粉转化受阻所致。在抽丝后第 8 天，DS 处理使籽粒中的淀粉含量降低了 42%，HS 处理降低了 29%，DHS 处理降低了 58%。这一发现将为育种者提供参考，以制定在气候变化下开发抗逆和高产杂交种的策略。对于两个杂交种，胁迫对结实的影响比其他两个阶段的影响更大。果仁流产是压力导致 KNS 减少的主要原因，这是由于糖-淀粉转化受阻所致。在抽丝后第 8 天，DS 处理使籽粒中的淀粉含量降低了 42%，HS 处理降低了 29%，DHS 处理降低了 58%。这一发现将为育种者提供参考，以制定在气候变化下开发抗逆和高产杂交种的策略。对于两个杂交种，胁迫对结实的影响比其他两个阶段的影响更大。果仁流产是压力导致 KNS 减少的主要原因，这是由于糖-淀粉转化受阻所致。在抽丝后第 8 天，DS 处理使籽粒中的淀粉含量降低了 42%，HS 处理降低了 29%，DHS 处理降低了 58%。这一发现将为育种者提供参考，以制定在气候变化下开发抗逆和高产杂交种的策略。脱丝后第 8 天，HS 处理为 29%，DHS 处理为 58%。这一发现将为育种者提供参考，以制定在气候变化下开发抗逆和高产杂交种的策略。脱丝后第 8 天，HS 处理为 29%，DHS 处理为 58%。这一发现将为育种者提供参考，以制定在气候变化下开发抗逆和高产杂交种的策略。