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作物杂志,2024, 第5期: 181–187 doi: 10.16035/j.issn.1001-7283.2024.05.026

• 生理生化·植物营养·栽培耕作 • 上一篇    下一篇

CO2浓度升高对不同薏苡品种生长及生理特性的影响

雷云(), 熊露露, 王健健()   

  1. 贵州大学生命科学学院/农业生物工程研究院/山地植物资源保护与种质创新教育部重点实验室，550025，贵州贵阳
  • 收稿日期:2023-08-23 修回日期:2023-12-04 出版日期:2024-10-15 发布日期:2024-10-16
  • 通讯作者: 王健健，主要从事植物生理生态研究，E-mail：wangjj33209@163.com
  • 作者简介:雷云，主要从事植物生理生态研究，E-mail：504149938@qq.com
  • 基金资助:
    国家自然科学基金“喀斯特地区典型药用植物对气候变化的响应及其气候调控机制研究”(31760155);贵州省生物学一流学科建设项目“大气CO2浓度升高对几种药用植物生长及品质的影响”(GNYL[2017]009)

Effects of Elevated CO2 Concentration on Growth and Physiological Characteristics of Different Coix Cultivars

Lei Yun(), Xiong Lulu, Wang Jianjian()   

  1. College of Life Sciences / Institute of Agro-Bioengineering, Guizhou University / Key Laboratory of Plant Resource Conservation and Germplasm Innovation in Mountainous Region, Ministry of Education, Guiyang 550025, Guizhou, China
  • Received:2023-08-23 Revised:2023-12-04 Online:2024-10-15 Published:2024-10-16

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摘要：

以兴仁白壳和安国黑壳薏苡为材料，设置CO2浓度[自然CO2浓度（400±20 μmol/mol）和高CO2浓度（800±20 μmol/mol）]，测定相关指标，分析CO2浓度变化对薏苡生长及生理特性的影响。结果显示，CO2浓度升高显著促进薏苡形态生长及生物量积累，兴仁白壳和安国黑壳的总生物量增幅分别为30.00%和20.85%。CO2浓度升高，2个品种的薏苡素含量均显著下降，兴仁白壳降幅更大；CO2浓度升高，兴仁白壳的过氧化氢酶（CAT）活性显著升高，增幅达133.89%，过氧化物酶（POD）活性及丙二醛（MDA）含量显著降低，安国黑壳的CAT、POD活性显著降低，降幅分别为69.25%、56.37%；CO2浓度升高，兴仁白壳的玉米素（ZA）、赤霉素（GA3）含量显著升高，生长素（IAA）、脱落酸（ABA）含量显著降低，降幅分别为38.04%、27.91%，安国黑壳的ZA、IAA、ABA含量均降低，IAA含量变化显著，降幅达64.91%，GA3含量显著增加，增幅达66.39%。综上，CO2浓度升高促进薏苡生长，对薏苡生理特性的影响存在品种间差异，安国黑壳薏苡对CO2浓度变化更敏感。

关键词: CO2浓度, 薏苡, 生长, 生理特性

Abstract:

Utilizing Xingren white husk and Anguo black husk Coix as test materials, the study examined the effects of changing CO2 concentration on the growth and physiological characteristics of Coix. Relevant indicators were identified and two CO2 concentrations were set: natural (400±20 μmol/mol) and high (800±20 μmol/mol). The results showed that the increase of CO2 concentration significantly promoted the morphological growth and biomass accumulation of Coix, and the total biomass of Xingren white husk and Anguo black husk increased by 30.00% and 20.85%, respectively. The CO2 concentration increased, and the coixin content of two cultivars decreased significantly, and the decrease in Xingren white husk was even greater. With the increase of CO2 concentration, the catalase (CAT) activity of Xingren white husk increased significantly by 133.89%, the activity of superoxide dismutase (POD) and malondialdehyde (MDA) content decreased significantly, and the activities of CAT and POD of Anguo black husk decreased significantly, with a decrease of 69.25% and 56.37%, respectively. With the increase of CO2 concentration, the zeatin (ZA) and gibberellin (GA3) contents of Xingren white husk increased significantly, the content of auxin (IAA) and abscisic acid (ABA) decreased significantly, the decrease rate were 38.04% and 27.91%, respectively, the contents of ZA, IAA and ABA in Anguo black husk decreased significantly, the IAA content changed significantly by 64.91%, and the GA3 content increased significantly by 66.39%. In conclusion, a rise in CO2 concentration could encourage the growth of Coix, and the impact of Coix's physiological traits varied throughout varieties, and the Anguo black husk Coix was more susceptible to CO2 levels.

Key words: CO2 concentration, Coix lacryma-jobi L., Growth, Physiological characteristic

表1

CO2浓度升高对不同薏苡品种形态指标的影响

指标Index 兴仁白壳Xingren white husk 安国黑壳Anguo black husk
aC eC aC eC
根长Root length (cm) 32.50±2.77ab 30.35±5.37b 41.43±8.91a 35.65±6.22ab
根粗Root width (mm) 3.90±0.10a 4.14±0.08a 3.00±0.31c 3.40±0.15b
株高Plant height (cm) 57.58±3.89b 84.68±5.39a 50.10±3.84c 63.47±4.35b
茎粗Stem diameter (mm) 0.98±0.08ab 1.02±0.04a 0.88±0.12b 0.97±0.08ab
叶长Leaf length (cm) 40.52±4.33b 46.93±2.86a 33.28±1.79c 37.77±3.02b
叶宽Leaf width (cm) 2.75±0.10b 3.00±0.06a 2.42±0.12c 3.00±0.13a
叶面积Leaf area (cm2) 80.12±1.50c 108.75±0.52a 61.45±2.20d 83.72±1.98b
叶片数Number of blades 10.33±1.75b 11.83±1.33b 17.17±1.72a 17.17±1.17a

表2

CO2浓度升高对不同薏苡品种生物量积累与分配的影响

指标
Index		 兴仁白壳Xingren white husk 安国黑壳Anguo black husk
aC eC aC eC
根生物量Root biomass (g) 1.86±0.11c 2.53±0.22a 2.04±0.29bc 2.43±0.20ab
茎生物量Stem biomass (g) 1.22±0.05c 1.74±0.01a 1.13±0.02d 1.59±0.04b
叶生物量Leaf biomass (g) 1.11±0.01b 1.19±0.04a 1.05±0.04c 1.08±0.00bc
总生物量Total biomass (g) 4.20±0.07c 5.46±0.23a 4.22±0.23c 5.10±0.19b
根生物量比Root biomass ratio 0.44±0.02a 0.46±0.02a 0.48±0.04a 0.48±0.02a
茎生物量比Stem biomass ratio 0.29±0.02ab 0.32±0.01a 0.27±0.02b 0.31±0.02a
叶生物量比Leaf biomass ratio 0.27±0.01a 0.22±0.01b 0.25±0.02a 0.21±0.01b
根冠比Root-shoot ratio 0.80±0.07a 0.86±0.07a 0.94±0.16a 0.91±0.08a

表3

CO2浓度升高对不同薏苡品种叶绿素及从次生代谢物含量的影响

指标
Index		 兴仁白壳Xingren white husk 安国黑壳Anguo black husk
aC eC aC eC
SPAD 23.85±3.02b 22.20±0.71b 27.13±1.94a 27.95±1.50a
薏苡素Coix content (mg/100g) 44.60±0.16a 31.10±0.06c 34.31±0.68b 28.54±0.64d
总酚Total phenolic content (mg/100g) 2.56±0.14a 2.40±0.13a 2.44±0.04a 2.39±0.21a
类黄酮Flavonoid content (mg/100g) 60.99±6.23a 56.11±5.34a 59.59±2.07a 60.77±2.01a

图1

CO2浓度升高对不同薏苡品种抗氧化酶活性及MDA含量的影响 不同小写字母表示差异达到5%显著水平，下同。

图2

CO2浓度升高对不同薏苡品种内源激素含量的影响

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