東北地理所在CO2升高對小麥抗逆性和品質的影響機制方面取得進展
近年來大氣CO2增高對作物生長發(fā)育的影響逐漸受到關注，小麥等大田作物在生育期內會遭遇多種氣象災害，特別是發(fā)生于生育后期的水分及溫度脅迫嚴重影響了小麥的產量和品質形成，關于大氣CO2增高對小麥抗旱性等的影響是國內外研究熱點。而大氣CO2增高是一個長期持續(xù)存在的過程，勢必對小麥連續(xù)多代的生長和籽粒產量及品質產生累積效應。
東北地理所作物生理與栽培學科組圍繞大氣CO2增高對小麥的抗逆性及品質的影響機制，系統(tǒng)分析了大氣CO2增高與高溫、干旱、凍害等非生物脅迫間的互作對小麥植株水分狀況及產量的影響，并且研究了連續(xù)四代大氣CO2增高影響小麥產量和品質形成的生理機制。研究發(fā)現(xiàn)開花前CO2增高導致植株營養(yǎng)生長期碳同化增加，其加重了抽穗期低溫脅迫對小麥的不利影響，而灌漿期的CO2增高則利于緩解低溫脅迫造成的小麥減產。全生育期CO2增高與花后高溫干旱均導致氣孔導度、葉水勢等顯著降低，并且影響了葉片和穗中的脫落酸含量，CO2增高對高溫干旱雙重脅迫的緩解主要表現(xiàn)在穗粒數和粒重的保持上。此外，連續(xù)多代CO2增高嚴重導致籽粒氮、鉀、鈣等元素、谷蛋白大聚合體及氨基酸含量的顯著降低，表現(xiàn)出籽粒品質變劣的趨勢，研究結果表明單代或短期的CO2增高研究結果不足以估測大氣CO2增高對作物產量品質影響的長期效應。
該系列研究由東北地理所李向楠研究員（第一和通訊作者）與海外特聘研究員丹麥哥本哈根大學劉福來教授等合作完成。相關研究于2019年發(fā)表于Environmental and Experimental Botany和Journal of Agronomy and Crop Science上。研究得到了丹麥Villum博士后基金、國家自然基金及國家重點研發(fā)項目資助。
圖1 不同生育期大氣CO2增高對小麥籽粒產量的影響
圖2 連續(xù)四代大氣CO2增高對小麥籽粒氮及礦質營養(yǎng)含量的影響
論文信息：
Li X, Khan A, Lv Z, Fang L, Jiang D, Liu F (2019) Effect of multigenerational exposure to elevated atmospheric CO2 concentration on grain quality in wheat. Environmental and Experimental Botany 157: 310-319.
Li X, Li Y, Zhu X, Liu S, Liu F (2019) Modulation of photosynthate supply by CO2 elevation affects the post-head-emergence frost-induced grain yield loss in wheat. Journal of Agronomy and Crop Science 205: 54-64. doi: 10.1111/jac.12304.
Li X, Kristiansen K, Rosenqvist E, Liu F (2019) Elevated CO2 modulates the effects of drought and heat stress on plant water relations and grain yield in wheat. Journal of Agronomy and Crop Science. DOI: 10.1111/jac.12330.
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