La prolina (Pro) no solo es una sustancia importante de ajuste osmótico, sino que también desempeña un papel importante en la regulación de la resistencia al estrés abiótico de las plantas. Las variedades de maíz, Xinxin 2 (insensible a bajas temperaturas) y Damin 3307 (sensible a bajas temperaturas), fueron elegidas como materiales, estableciendo una temperatura normal para la germinación (22 gradosC/10 gradosC, 9d), germinación a baja temperatura (4 gradosC/4 gradosC, 5d) y recuperación a temperatura normal (22 gradosC/10 gradosC, 4d), combinadas con un tratamiento de remojo de prolina (15 mmol·L) para revelar el mecanismo de germinación y regulación de semillas en embriones de maíz. Los resultados mostraron que la prolina mejoró significativamente el potencial de germinación, la tasa de germinación, el índice de germinación y el índice de vigor de las semillas bajo estrés de baja temperatura, aumentando la longitud del coleóptilo y la radícula, aumentando el peso seco y fresco de los brotes jóvenes (coleóptilo + radícula) y aumentando la actividad de alfa-amilasa. La prolina mejoró las actividades de la 1-pirrolina-5-carboxilato sintetasa (P5CS) y la ornitina aminotransferasa (OAT) en embriones de maíz bajo estrés de baja temperatura, mejoró las vías de síntesis de prolina y aumentó aún más la acumulación de prolina. La prolina indujo la actividad de la prolina deshidrogenasa (ProDH) en la etapa temprana del estrés por baja temperatura y el alivio del estrés. Bajo estrés de baja temperatura, las actividades de hexoquinasa (HXK), fosfofructoquinasa (PFK), piruvato quinasa (PK), isocitrato deshidrogenasa (IDH), succinato deshidrogenasa (SDH), malato deshidrogenasa (MDH) y glucosa-6-fosfato deshidrogenasa (G-6-PDH) y glucosa-6-fosfato deshidrogenasa (G-6-PDH y 6-P-GDH) en embriones de maíz disminuyeron, lo que resultó en una disminución de la vía de glucólisis (EMP), ciclo del ácido tricarboxílico (TCA) y vía de la pentosa fosfato (PPP). La prolina alivió la inhibición de las actividades de enzimas clave de la vía EMP, ciclo TCA y PPP de embriones de maíz bajo estrés de baja temperatura, aumentó las actividades de citocromo oxidasa (COX) y oxidasa alternativa (AOX), aumentó el contenido de ATP, alivió la inhibición del estrés de baja temperatura en la actividad de la vía principal de citocromo (V), mientras aumentaba aún más la actividad respiratoria total (V) y la actividad operativa real de la vía alternativa (V) durante la germinación de semillas en la etapa inicial del estrés de baja temperatura, así como mejorando la inhibición de la V y V en las etapas medias y tardías del estrés de baja temperatura. Bajo estrés de baja temperatura, el contenido de ácido abscísico (ABA) aumentó significativamente, mientras que la giberelina (GA), la auxina (IAA) y la zeatina nucleósido (ZR) disminuyeron significativamente. La prolina alivió la disminución en los contenidos de IAA, ZR y GA en embriones de maíz bajo estrés de baja temperatura, redujo el aumento en el contenido de ABA y disminuyó la inhibición de la baja temperatura en la germinación de semillas.