作物杂志, 2024, 40(5): 181-187 doi: 10.16035/j.issn.1001-7283.2024.05.026

生理生化·植物营养·栽培耕作

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,

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

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

Lei Yun,, Xiong Lulu, Wang Jianjian,

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

通讯作者: 王健健,主要从事植物生理生态研究,E-mail:wangjj33209@163.com

收稿日期: 2023-08-23   修回日期: 2023-12-4   网络出版日期: 2023-12-08

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)

Received: 2023-08-23   Revised: 2023-12-4   Online: 2023-12-08

作者简介 About authors

雷云,主要从事植物生理生态研究,E-mail:504149938@qq.com

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.

Keywords: CO2 concentration; Coix lacryma-jobi L.; Growth; Physiological characteristic

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本文引用格式

雷云, 熊露露, 王健健. CO2浓度升高对不同薏苡品种生长及生理特性的影响. 作物杂志, 2024, 40(5): 181-187 doi:10.16035/j.issn.1001-7283.2024.05.026

Lei Yun, Xiong Lulu, Wang Jianjian. Effects of Elevated CO2 Concentration on Growth and Physiological Characteristics of Different Coix Cultivars. Crops, 2024, 40(5): 181-187 doi:10.16035/j.issn.1001-7283.2024.05.026

植物生长发育和生理特性由遗传和环境因素共同决定,CO2是植物光合作用的基础原料,其浓度变化对植物生长发育、形态特征和生理生化等有直接或间接的影响。已有大量研究表明,CO2浓度升高对植物株高[1]、茎粗[2]、叶长、叶宽和叶面积[3]等性状有不同程度的促进作用,且可促进植株营养吸收及生物量积累[4-5]。田露[6]研究发现,CO2浓度升高后水稻幼苗体内的过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性提高,植株抗逆性增强。CO2浓度变化对植物叶绿素含量的影响结果不一,洪凯等[7]研究认为,CO2浓度升高会增加叶片叶绿素含量;潘鸿等[8]研究结果相反,CO2浓度升高木荷幼苗叶片叶绿素含量下降。CO2浓度对作物次生代谢的影响存在较大差异,有研究[9-10]发现,CO2浓度升高增加了短葶飞蓬总咖啡酸、灯盏乙素含量,降低了茶树叶片中游离氨基酸和咖啡碱含量,但提高了茶多酚含量。

薏苡(Coix lacryma-jobi L.)是禾本科(Gramineae)薏苡属(Coix)一年生或多年生药食同源植物,属C4草本植物,广泛分布在我国各省,贵州省是我国薏苡主产区之一。近年来,有关CO2浓度对作物生长影响的研究主要集中在小麦[11]、水稻[12]、玉米[13]等作物上,针对薏苡的研究主要集中在药理成分[14]、种质资源[15]等方面,姬拉拉[16]研究发现,薏苡根、茎、叶中薏苡素含量随CO2浓度升高而降低,而CO2浓度升高对薏苡生长及生理特性影响的研究较少。本试验以不同CO2浓度对薏苡品种生长及生理特性的影响进行探究,分析CO2浓度对不同薏苡品种形态生长、生物量积累与分配、抗氧化系统、内源激素及次生代谢物含量的影响,了解薏苡对CO2的需求及适应规律,明确对CO2浓度升高的响应是否存在品种差异。

1 材料与方法

1.1 试验材料

以2个薏苡品种为试验材料,品种兴仁白壳薏苡种子购自贵州省兴仁市,品种安国黑壳薏苡种子购自河北省安国市。

1.2 试验方法

试验采用盆栽(盆内径×盆高:22 cm×22 cm),穴播,每盆5穴,每穴1粒,待种子发芽并长至一定高度(株高约15 cm,完全展开叶3片)时开始间苗,每盆留1株,盆内基质为混合土(营养土:蛭石=2:1),混合土全氮13.92 g/kg、全磷0.25 g/kg、有机质51.21 g/kg。于2021年在贵州大学生命科学学院实验基地进行间苗与缓苗,缓苗结束后白壳与黑壳薏苡幼苗移入人工气候箱(RXZ- 600B-CO2)中培养,通过自动控制系统对所需CO2浓度和温度进行24 h监控和监测,气候箱内相对湿度为50%/70%(昼/夜),光照强度为4800 lx。

采用两因素完全随机区组设计,分别为2个薏苡品种和2个CO2浓度(aC:自然CO2浓度400±20 μmol/mol;eC:高CO2浓度800±20 μmol/mol),共4个处理,每个处理6个重复。整个试验过程保持正常供水,每2 d浇水一次,每次浇100 mL,培养45 d后,按根、茎、叶3部分收获薏苡样品,清水洗净根系,测定相关指标。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 形态指标

选用精度为0.01 cm的皮尺测量株高、叶长、叶宽和根长。选用精度为0.01 mm的游标卡尺测量茎粗和根粗。使用便捷式激光叶面积仪测定叶面积。以直接计数法统计叶片数。

1.3.2 生物量

按根、茎、叶分类收集薏苡样品,于60 °C鼓风干燥箱中烘干至恒重。用精度为0.01 g的天平分别称量不同处理条件下薏苡的根、茎、叶生物量。

1.3.3 叶绿素含量

采用SPAD-502便携式叶绿素仪测定叶片相对叶绿素含量(SPAD)。

1.3.4 类黄酮、总酚及薏苡素含量

类黄酮含量测定:称取0.1 g薏苡叶片粉末于离心管内,加入80%甲醇溶液,涡旋混匀,置于超声波萃取仪器中提取30 min,在4 ℃、3000转/min条件下离心20 min,得上清液,用注射器吸取提取液,过0.22 μm微孔有机滤膜,于棕色色谱进样瓶中4 ℃保存,采用紫外分光光度法测定类黄酮含量,具体参照程丽萍[17]的研究。

总酚含量测定:称取3 g薏苡叶片干样放入烧杯,加入60%乙醇,封口,超声抽滤,收集30 mL提取液于烧杯,加1 mol/L NaOH溶液10 mL,反应2 h,再加入1 mol/L盐酸调节pH至4.0,过0.45 μm醋酸纤维素膜,滤液减压浓缩后加入30 mL 60%乙醇复溶,移至容量瓶,采用紫外分光光度法测定,具体参照王兴瑞等[18]的研究。

薏苡素含量测定:称取薏苡叶片干样粉末0.2 g(过40目筛),放置于圆底烧瓶中,加入甲醇10 mL,超声1 h,冷却抽滤,将滤液转移至10 mL量瓶中,加甲醇定容至10 mL,过微孔滤膜(0.45 μm),采用高效液相色谱法测定,具体方法参照杨阳等[19]的研究。

1.3.5 抗氧化酶活性及MDA含量

采用氮蓝四唑比色法测定SOD活性,采用愈创木酚法测定POD活性,采用紫外吸收法测定CAT活性,采用硫代巴比妥酸反应比色法测定丙二醛(MDA)含量,具体参照李合生等[20]主编的《植物生理生化试验原理和技术》。

1.3.6 内源激素含量

采用高效液相色谱(HPLC法)测定生长素(IAA)、赤霉素(GA3)、玉米素(ZA)和脱落酸(ABA)等内源激素的含量,具体方法参照陈千思等[21]的研究。

1.4 数据处理

采用SPSS 22.0整理数据,使用ANOVA单因素方差分析、新复极差(Duncan)法进行多重比较,采用Microsoft Excel 2016软件绘制图表。

2 结果与分析

2.1 CO2浓度升高对不同薏苡品种形态指标的影响

表1可知,CO2浓度升高会抑制不同薏苡品种的根长生长,但未达显著水平。CO2浓度升高对其他形态生长指标也均有促进作用,兴仁白壳薏苡的株高、叶长、叶宽及叶面积显著增加,增幅分别为47.06%、15.82%、9.09%和35.73%;安国黑壳薏苡的根粗、株高、叶长、叶宽及叶面积随CO2浓度升高显著增加,增幅分别为13.33%、26.69%、13.49%、23.97%和36.24%。此外,兴仁白壳和安国黑壳薏苡的形态生长存在显著差异,白壳薏苡的根粗、株高、叶长和叶面积在自然CO2浓度和高CO2浓度下均显著高于黑壳薏苡,叶宽仅在自然CO2浓度下存在显著差异,茎粗无显著差异;黑壳薏苡的根长、叶片数高于白壳薏苡,其中,叶片数达显著水平。

表1   CO2浓度升高对不同薏苡品种形态指标的影响

Table 1  Effects of elevated CO2 concentration on morphological indexes of different Coix cultivars

指标Index兴仁白壳Xingren white husk安国黑壳Anguo black husk
aCeCaCeC
根长Root length (cm)32.50±2.77ab30.35±5.37b41.43±8.91a35.65±6.22ab
根粗Root width (mm)3.90±0.10a4.14±0.08a3.00±0.31c3.40±0.15b
株高Plant height (cm)57.58±3.89b84.68±5.39a50.10±3.84c63.47±4.35b
茎粗Stem diameter (mm)0.98±0.08ab1.02±0.04a0.88±0.12b0.97±0.08ab
叶长Leaf length (cm)40.52±4.33b46.93±2.86a33.28±1.79c37.77±3.02b
叶宽Leaf width (cm)2.75±0.10b3.00±0.06a2.42±0.12c3.00±0.13a
叶面积Leaf area (cm2)80.12±1.50c108.75±0.52a61.45±2.20d83.72±1.98b
叶片数Number of blades10.33±1.75b11.83±1.33b17.17±1.72a17.17±1.17a

不同小写字母表示差异达到5%显著水平,下同。

Different lowercase letters indicate significant difference at 5% level, the same below.

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2.2 CO2浓度升高对不同薏苡品种生物量积累与分配的影响

表2可知,CO2浓度升高对不同薏苡品种生物量积累均有促进作用,且影响薏苡生物量分配。CO2浓度升高显著增加白壳薏苡根、茎、叶及总生物量,增幅分别为36.02%、42.62%、7.21%和30.00%,同时显著降低了叶生物量比,降幅为15.38%,根生物量比、茎生物量比及根冠比增加,未达显著水平。黑壳薏苡的茎生物量及总生物量随CO2浓度升高而显著增加,增幅分别为40.71%和20.85%,根、叶生物量增加,但未达显著水平;茎生物量比显著增加,增幅为14.81%,叶生物量比显著降低,降幅为16.00%,根生物量比和根冠比无显著变化。

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

Table 2  Effects of elevated CO2 concentration on biomass accumulation and distribution of different Coix cultivars

指标
Index
兴仁白壳Xingren white husk安国黑壳Anguo black husk
aCeCaCeC
根生物量Root biomass (g)1.86±0.11c2.53±0.22a2.04±0.29bc2.43±0.20ab
茎生物量Stem biomass (g)1.22±0.05c1.74±0.01a1.13±0.02d1.59±0.04b
叶生物量Leaf biomass (g)1.11±0.01b1.19±0.04a1.05±0.04c1.08±0.00bc
总生物量Total biomass (g)4.20±0.07c5.46±0.23a4.22±0.23c5.10±0.19b
根生物量比Root biomass ratio0.44±0.02a0.46±0.02a0.48±0.04a0.48±0.02a
茎生物量比Stem biomass ratio0.29±0.02ab0.32±0.01a0.27±0.02b0.31±0.02a
叶生物量比Leaf biomass ratio0.27±0.01a0.22±0.01b0.25±0.02a0.21±0.01b
根冠比Root-shoot ratio0.80±0.07a0.86±0.07a0.94±0.16a0.91±0.08a

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2.3 CO2浓度升高对不同薏苡品种叶绿素及次生代谢物含量的影响

表3可知,CO2浓度升高,不同薏苡品种的SPAD值无显著变化,而兴仁白壳和安国黑壳薏苡的SPAD值存在显著的品种间差异,安国黑壳薏苡的SPAD值在自然CO2浓度和高CO2浓度下均显著高于兴仁白壳。CO2浓度升高抑制薏苡次生代谢物合成,安国黑壳的类黄酮含量随CO2浓度升高略微升高。对总酚及类黄酮含量无显著影响,而薏苡素含量随CO2浓度升高显著降低,白壳和黑壳薏苡素含量降幅分别为30.27%和16.82%。

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

Table 3  Effects of elevated CO2 concentration on chlorophyll and secondary metabolite contents in different Coix cultivars

指标
Index
兴仁白壳Xingren white husk安国黑壳Anguo black husk
aCeCaCeC
SPAD23.85±3.02b22.20±0.71b27.13±1.94a27.95±1.50a
薏苡素Coix content (mg/100g)44.60±0.16a31.10±0.06c34.31±0.68b28.54±0.64d
总酚Total phenolic content (mg/100g)2.56±0.14a2.40±0.13a2.44±0.04a2.39±0.21a
类黄酮Flavonoid content (mg/100g)60.99±6.23a56.11±5.34a59.59±2.07a60.77±2.01a

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2.4 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

图1所示,CO2浓度升高对不同薏苡品种CAT、SOD活性的影响存在品种间差异,POD活性均随CO2浓度升高而显著降低,兴仁白壳薏苡MDA含量受到显著影响。CAT活性显著升高,增幅高达133.89%,POD活性及MDA含量均显著降低,降幅分别为49.35%、28.02%;SOD活性也随CO2浓度升高而降低,未达显著水平,降幅为9.20%。安国黑壳薏苡的CAT、POD活性均随CO2浓度升高而显著降低,降幅分别为69.25%、56.37%,MDA含量也降低,未达显著水平,但SOD活性随CO2浓度升高而升高,未达显著水平。

图1

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。

Fig.1   Effects of elevated CO2 concentration on antioxidant enzyme activities and MDA contents of different Coix cultivars

Different lowercase letters indicate significant difference at 5% level, the same below.


2.5 CO2浓度升高对不同薏苡品种内源激素含量的影响

图2可看出,CO2浓度升高对兴仁白壳薏苡各种内源激素含量均有显著影响,对安国黑壳薏苡的IAA、GA3含量有显著影响,且不同薏苡品种内源激素含量存在显著的品种间差异。兴仁白壳ZA、GA3含量显著高于安国黑壳,IAA含量在自然CO2浓度下显著低于安国黑壳,ABA含量在高CO2浓度下显著低于安国黑壳。CO2浓度升高,兴仁白壳薏苡中ZA和GA3含量显著升高,增幅分别为18.18%和35.07%;IAA和ABA含量显著降低,降幅分别为38.04%和27.91%。安国黑壳薏苡的ZA、IAA、ABA含量均随CO2浓度升高而降低,IAA含量变化达显著差异水平,与自然CO2浓度相比,IAA含量降幅高达64.91%,黑壳薏苡的GA3含量随CO2浓度升高显著增加,增幅达66.39%。

图2

图2   CO2浓度升高对不同薏苡品种内源激素含量的影响

Fig.2   Effects of elevated CO2 concentration on endogenous hormone contents of different Coix cultivars


3 讨论

3.1 CO2浓度升高对薏苡生长指标的影响

植株的生长发育与形态的构成受植物个体与环境共同作用的影响[11],不同植物、不同品种对CO2的响应不同。在不同CO2浓度下,植物形态如株高、茎粗和叶片等会适应生长环境而作改变,植物生物量积累与分配也随CO2浓度变化而改变[22-24]。本研究发现,CO2浓度升高,不同薏苡品种的株高、叶长、叶宽及叶面积均显著增加,根粗、茎粗、叶片数也呈增加趋势,这与以往多数研究[7,24-27]结果一致,其原因可能有两点,一是CO2是光合作用的底物,浓度增加可增强植物光合作用,进而促进植株生长,二是CO2浓度升高促进植物细胞增殖和增长等基因的表达,使植株生长速率增大[28]

生物量在不同器官的积累一定程度上反映了植物对环境变化的响应和适应策略,生物量多少受基因、生长阶段等因素的影响,同时也受外界环境的限制[29-30]。多项研究[11,31-33]表明,CO2浓度升高能促进植物生物量积累,本研究发现,CO2浓度升高可促进薏苡根、茎、叶及总生物量积累,这是由于CO2浓度升高,植物光合速率加快,促进光合产物积累,进而植株生物量积累增加。生物量分配是植物对环境适应的一个重要策略,其分配受植物自身调节及环境条件变化等的影响[34]。CO2浓度变化对生物量分配的影响结论不一[35-38],本研究结果显示,CO2浓度升高,薏苡根、茎生物量比增加,而叶生物量比均随CO2浓度升高而显著减小,白壳薏苡根冠比随CO2浓度升高而增加,黑壳薏苡根冠比减小,CO2浓度升高,根、茎生物量增幅较叶生物量增幅大,故根、茎生物量比增加,而叶生物量比减小,白壳薏苡根生物量较茎、叶生物量大,且增幅较大,故根冠比随CO2浓度升高而增大,黑壳薏苡根生物量随CO2浓度升高增幅小,茎生物量显著增加,因而根冠比减小。

3.2 CO2浓度升高对薏苡生理特性的影响

CO2浓度升高对植物叶绿素含量的影响结论不一,金殿玉等[39]研究表明,CO2浓度升高使水稻剑叶叶绿素含量显著升高,而王璐等[40]研究发现,CO2浓度升高导致甜椒光合色素含量降低。本研究中,CO2浓度升高对白壳和黑壳薏苡的叶绿素含量无显著影响,这主要与植物种类有关。CO2浓度升高,白壳和黑壳薏苡的薏苡素含量均显著下降,白壳薏苡的总酚和类黄酮含量也呈下降趋势,黑壳薏苡的总酚含量下降,类黄酮含量升高,但均无显著差异,这原因可能是CO2浓度升高改变薏苡体内碳氮比,影响了次生代谢过程中相关酶的活性,进而改变其体内的次生代谢物含量[40]

本研究中,随CO2浓度升高,兴仁白壳薏苡POD活性和MDA含量显著降低,SOD活性也降低,CAT活性显著升高,表明CO2浓度升高条件下白壳薏苡主要靠CAT清除H2O2,从而提高自身抗氧化能力;安国黑壳薏苡的CAT、POD活性均随CO2浓度升高而显著降低,SOD活性随CO2浓度升高而升高,MDA含量仅小幅降低。这与多数研究[11,41]结果不一致,可能是因为长期处于高CO2环境下,植物对CO2的同化能力上升,从另一方面看,这减少了O2成为活性氧的可能,导致细胞的抗氧化需求减少,可以理解为植物对高浓度CO2的适应性调节[23]

CO2浓度升高,兴仁白壳和安国黑壳薏苡的GA3含量增加,ABA含量均呈下降趋势,这与翟晓朦等[42]对苜蓿的研究结果相同,其原因可能是CO2浓度升高,增加Ca2+浓度,而Ca2+是赤霉素GA信号转导途径中的正调控因子,可以调控依赖GA应答基因的表达,进而促进GA的合成[43];此外,CO2浓度升高使叶绿体内CO2/O2值升高,植株通过降低由光合系统II到O2的电子泄漏而减少活性氧生成,故CO2浓度升高能降低ABA含量[44]。白壳薏苡的ZA含量随CO2浓度升高而增加,黑壳薏苡的ZA含量随CO2浓度升高而降低,故白壳薏苡生长较黑壳薏苡好,兴仁白壳和安国黑壳薏苡的IAA含量均随CO2浓度升高而降低,这与多数研究[42,45-46]结果相反,其原因可能是薏苡为C4植物,具有浓缩的C4途径,CO2浓度升高对其光合速率影响较小,不会引起糖积累而促进呼吸作用,因而不会产生过多的ADP而促进IAA合成[47]

4 结论

CO2浓度升高通过增加薏苡的GA3、ZA含量降低ABA含量,促进薏苡生长及生物量积累,但薏苡素含量显著降低,兴仁白壳和安国黑壳分别通过提高CAT和SOD活性来降低MDA含量,提高抗氧化能力。CO2浓度升高对薏苡的各生理指标的影响存在品种间差异,综上表明,安国黑壳薏苡对CO2浓度升高更加敏感。

参考文献

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利用典型半干旱区定西试验基地的开顶式气室(Open-Top Chamber,OTC)研究平台,以春小麦“定西24号”为供试品种,设置对照(370 μmol·mol-1)和增加90 μmol·mol-1(460 μmol·mol-1)、180 μmol·mol-1(550 μmol·mol-1)3个CO2浓度梯度,研究大气CO2浓度升高对半干旱区春小麦生长发育、产量及产量构成因素的影响。结果表明:CO2浓度升高使春小麦冠层空气温度和相对湿度增加,10 cm深处的土壤环境温度降低,春小麦根际浅层的土壤湿度增加;CO2浓度增高,春小麦发育加快,生育期相应提前,全生育期缩短2~4 d;CO2浓度升高对春小麦株高、叶面积指数和叶绿素含量有明显促进作用。其中,株高和叶面积指数在开花期增幅最大,叶绿素含量在灌浆后期到乳熟期增加更为显著;随着CO2浓度升高,穗长、穗重、小穗数、穗粒数、穗粒重、千粒重、产量均呈增加趋势,而无效小穗数、不孕率以及收获指数则呈下降趋势,在460 μmol·mol-1和550 μmol·mol-1浓度下,籽粒产量分别比对照提高8.88%和19.93%。

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CO2浓度和温度升高对吉祥草生理生态特性的影响

北方园艺, 2022(14):101-108.

[本文引用: 1]

田露. 水稻幼苗对高浓度CO2和水分胁迫的生理响应研究. 沈阳: 沈阳师范大学, 2016.

[本文引用: 1]

洪凯, 李茂, 许珊珊, .

CO2浓度升高对杉木幼苗生长及其光合特性和养分含量的影响

西北植物学报, 2020, 40(6):1011-1021.

[本文引用: 2]

潘鸿, 曹吉鑫, 陈展, .

CO2浓度升高对木荷幼苗光合特征的影响

生态学杂志, 2022, 41(5):865-872.

[本文引用: 1]

李秀华, 苏文华, 周鸿, .

大气二氧化碳倍增对短葶飞蓬生长和有效成分积累的影响

应用生态学报, 2009, 20(8):1852-1856.

[本文引用: 1]

徐辉. 茶树对大气CO2浓度与温度升高的响应机制研究. 南京: 南京农业大学, 2016.

[本文引用: 1]

夏晔, 胡正华, 刘超, .

不同大气CO2浓度升高与施氮互作对冬小麦光合与生长的影响

农业现代化研究, 2019, 40(2):333-341.

[本文引用: 4]

姜倩倩, 刘超, 胡正华, .

不同CO2浓度升高和氮肥水平对水稻叶绿素荧光特性的影响

生态学报, 2021, 41(12):4953-4962.

[本文引用: 1]

李常鑫, 闫琪, 倪莉莉, .

大气CO2浓度升高对玉米非结构性碳水化合物和籽粒品质的影响

应用生态学报, 2023, 34 (1):123-130.

DOI:10.13287/j.1001-9332.202301.010      [本文引用: 1]

本试验利用改进的开顶式气室(OTC)在黄土高原长武农业生态试验站田间模拟大气CO<sub>2</sub>浓度升高环境,设置3个处理:CK(田间环境,自然大气CO<sub>2</sub>浓度)、OTC(OTC气室,自然大气CO<sub>2</sub>浓度)、OTC<sub>e</sub>(OTC气室,CO<sub>2</sub>浓度700 μmol·mol<sup>-1</sup>),探讨春玉米在不同生育期各器官非结构性碳水化合物(NSC)及籽粒品质(可溶性糖、淀粉和粗蛋白)对大气CO<sub>2</sub>浓度升高的响应,为揭示旱作区春玉米对大气CO<sub>2</sub>浓度升高的适应机理提供科学依据。结果表明: 大气CO<sub>2</sub>浓度升高对玉米NSC含量、积累量的影响因器官和生育期不同而异。与CK和OTC相比,OTC<sub>e</sub>促进了生殖生长阶段叶、茎和根NSC的活化再分配,提高了叶片、茎秆和根系NSC转运到籽粒的量(ATM<sub>NSC</sub>)、向籽粒的转运率(AR<sub>NSC</sub>)以及对籽粒的贡献率(AC<sub>NSC</sub>);与CK相比,OTC带来的增温效应抑制了茎和根NSC的活化再分配,促进了叶NSC的活化再分配,显著提高了玉米叶ATM<sub>NSC</sub>、AR<sub>NSC</sub>、AC<sub>NSC</sub>。在两年试验中,大气CO<sub>2</sub>浓度升高对玉米籽粒可溶性糖、淀粉和粗蛋白含量无显著影响。

赵振然. 薏苡仁提取液与替莫唑胺联合应用对神经胶质瘤的协同治疗作用. 青岛: 青岛大学, 2022.

[本文引用: 1]

周红灿, 尹伟丹, 揭红东, .

薏苡种质资源性状评价及遗传多样性研究

热带作物学报, 2022, 43(7):1365-1374.

DOI:10.3969/j.issn.1000-2561.2022.07.007      [本文引用: 1]

为从湖南省常用的薏苡(Coix lacryma-jobi)种质资源筛选出不同用途的良种,本研究以51份薏苡种质资源为材料,测定表型性状、农艺性状和营养品质等性状的16个指标,并分析其遗传特性。结果显示:农艺性状和营养品质的变异系数为5.36%~26.41%,表型性状遗传多样性指数为0.52~1.87。5个主成分的累计贡献率为67.13%。供试种质可划分为4类:第1类类群包含7份种质,籽粒及鲜秸秆产量均高,属于籽饲兼用型;第2类类群包含12份种质,株高及鲜秸秆产量高,茎杆粗,籽粒产量中等,属于饲用型;第3类类群包含5份种质,综合性状排名靠前,粒小,产量低,属于生态用型;第4类类群包含27份种质,农艺性状及营养品质均一般,作筛选特异性状亲本型。16个指标综合隶属函数系数值&gt;0.5的有7个种质,其中,籽饲兼用型为HNYY-34,饲用型为HNYY-39、HNYY-40,籽实利用型为HNYY-22、HNYY-38,其他综合利用型为CQYY-01、HNYY-43。本研究为湖南薏苡优异性状的筛选和高效利用及后续薏苡在食用、药用、饲用及生态用方面的新品种选育提供材料。

姬拉拉. 薏苡(Coix lacryma-jobi)对CO2浓度升高与氮肥施加的生理响应研究. 贵阳: 贵州大学, 2021.

[本文引用: 1]

程丽萍. 柑橘药用资源枳雀功能成分及药用价值挖掘与机制研究. 武汉: 华中农业大学 2020.

[本文引用: 1]

王兴瑞, 陈昀昀, 韩玉泽, .

青海亚麻籽总酚含量测定及其抗氧化活性研究

中国油脂, 2020, 45(8):121-124,137.

[本文引用: 1]

杨阳, 杜疏炀, 孙艺琦, .

不同产地薏苡中有效成分甘油三油酸酯和薏苡素的测定

中草药, 2017, 48(3):578-581.

[本文引用: 1]

李合生, 孙群, 赵世杰. 植物生理生化试验原理和技术. 北京: 高等教育出版社, 2000.

[本文引用: 1]

陈千思, 卢紫舒, 沈少君, .

HPLC-MS/MS法测定烟叶中7种植物内源激素

烟草科技, 2018, 51(11):51-57.

[本文引用: 1]

刘紫娟, 杨宗鹏, 李萍, .

大气CO2浓度升高对八宝景天生长及光合生理的影响

应用生态学报, 2017, 28(6):1969-1976.

[本文引用: 1]

圣倩倩, 高顺, 顾舒文, .

CO2浓度升高对植物生理生化影响的研究进展

西部林业科学, 2021, 50(3):171-176.

[本文引用: 2]

袁蕊, 聂磊云, 郝兴宇, .

大气CO2浓度升高对辣椒光合作用及相关生理特性的影响

生态学杂志, 2017, 36(12):3510-3516.

[本文引用: 2]

高宇, 崔世茂, 宋阳, .

CO2加富对温室辣椒幼苗生长及光合特性的影响

作物杂志, 2017(5):80-84.

[本文引用: 1]

刘士玲, 陈琳, 庞圣江, .

施N、P肥对西南桦无性系幼苗生长及叶片N、P含量的影响

华南农业大学学报, 2020, 41 (2):111-116.

[本文引用: 1]

任朝辉, 田浩, 廖卫琴, .

磷肥不同施用量对辣椒生长农艺性状及产量的影响

辣椒杂志, 2021, 19(1):10-13.

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Ainsworth E A, Rogers A, Vodkin L O, et al.

The effects of elevated CO2 concentration on soybean gene expression. An analysis of growing and mature leaves

Plant Physiology, 2006, 142(1):135-147.

[本文引用: 1]

杨昊天, 李新荣, 王增如, .

腾格里沙漠东南缘4种灌木的生物量预测模型

中国沙漠, 2013, 33(6):1699-1704.

DOI:10.7522/j.issn.1000-694X.2013.00254      [本文引用: 1]

灌木生物量模型是预测灌木生物量最有效的方法。选择腾格里沙漠南缘荒漠生态系统中常见的4种灌木(驼绒藜(Ceratoides latens)、盐爪爪(Kalidium foliatum)、珍珠猪毛菜(Salsola passerina)、红砂(Reaumuria soongarica))为研究对象,以株高(H)和冠幅(C)的复合因子灌木体积(V)为自变量,通过回归分析,分别构建了4种灌木和混合物种的叶、新生枝、老龄枝、地上部分、地下部分和整株生物量的预测模型。通过决定系数(R2)、估计值的标准误(SEE)和回归检验显著水平(p<0.05)筛选出了最优的生物量估测模型。结果显示:4种灌木的生物量模型主要以幂函数W=aVb为最优模型,少数以三次函数W=a+bV+cV2+dV3为最优模型。灌木生物量与V之间呈极显著的相关关系(p<0.001),决定系数较高,分别为:叶片(0.775<R2<0.866),新生枝(0.694<R2<0.840),老龄枝(0.819<R2<0.916),地上部(0.832<R2<0.917),地下部分(0.74<R2<0.808),全株(0.811<R2<0.912),说明预测模型可以应用于此4种灌木的生物量估算。不同物种之间及不同器官之间的生物量模型存在差异,在实际使用中,要根据物种来选择相应的模型。生物量模型的建立有助于全面估算荒漠生态系统的生物量,并进一步评估生态系统不同碳库的碳存储量与碳循环。为有效提高荒漠草地碳储量、合理实施生态系统管理和人为干预提供科学依据。

肖列. CO2浓度升高、干旱胁迫和施氮对白羊草生长和根际微生物的影响. 杨凌: 西北农林科技大学 2015.

[本文引用: 1]

黄兴敏, 邓小红, 彭海兰, .

CO2浓度升高和氮沉降对吉祥草生长及品质的影响

北方园艺, 2023(6):104-111.

[本文引用: 1]

刘月炎, 邓小红, 王锐洁, .

CO2浓度升高和干旱对虎耳草生长及有效成分的影响

北方园艺, 2023(2):96-103.

[本文引用: 1]

郭丽丽, 房蕊, 李彦生, .

长期大气CO2浓度和温度升高对玉米生物量及根际磷组分的影响

土壤与作物, 2022, 11(3):248-260.

[本文引用: 1]

肖昱承, 杜彦磊, 周永贤, .

微塑料添加对小麦苗期生长及干物质分配的影响

中国沙漠, 2023, 43(1):142-149.

DOI:10.7522/j.issn.1000-694X.2022.00081      [本文引用: 1]

土壤环境中微塑料污染已成为全球关注的环境问题。关于微塑料对于植物生长的直接影响和由于土壤理化性状改变的间接影响研究已逐步开展,但针对小麦的研究鲜见报道。试验选择两个旱地小麦品种(甘春27和禾尚头)作为研究对象,选取高密度聚乙烯作为微塑料添加,设置3种质量浓度(0、1、4 g·kg<sup>-1</sup>)开展盆栽试验,对不同微塑料组合处理下小麦的出苗率、株高、全株生物量和地上/地下干物质分配进行了分析。结果表明:(1)微塑料添加对两个品种出苗率没有影响。(2)禾尚头在添加1 g·kg<sup>-1</sup>微塑料时比添加0、4 g·kg<sup>-1</sup>时全株生物量分别高46.7%、8.5%,甘春27在添加1 g·kg<sup>-1</sup>微塑料时比添加0、4 g·kg<sup>-1</sup>时全株生物量分别高28.7%、17.2%;甘春27整体比禾尚头在3种浓度处理下全株生物量分别高24.9%、9.6%、1.5%。(3)不同试验处理条件下,甘春27将更多的干物质分配在地上植株的构建,其在地下(根系)和地上(茎叶)部分的分配比例整体小于禾尚头。整体上,适度微塑料添加可通过改善土壤环境促进小麦生长和干物质积累;而较高的小麦生物量和地上/地下干物质比值说明,甘春27比禾尚头在应对微塑料胁迫时,具有更强的抗逆性。

郭芳芸, 哈蓉, 马亚平, .

CO2浓度升高对宁夏枸杞苗木光合特性及生物量分配影响

西北植物学报, 2019, 39(2):302-309.

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高苗琴. CO2浓度和温度升高、氮添加对杂交杨光合特性及生物量分配的影响. 晋中: 山西农业大学 2020.

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刘晟彤. 模拟CO2浓度升高及降水变化对红砂幼苗生物量分配及植株—土壤碳氮特征的影响. 兰州: 甘肃农业大学, 2018.

[本文引用: 1]

张凤哲, 谢立勇, 赵洪亮, .

大气CO2浓度升高条件下施加生物炭对水稻生物量分配及产量的影响

植物营养与肥料学报, 2021, 27(6):929-937.

[本文引用: 1]

金殿玉, 谢立勇, 赵洪亮, .

大气CO2浓度升高条件下稻稗共生系统中稗草对水稻光合生理的影响

中国农业气象, 2022, 43(3):204-214.

[本文引用: 1]

王璐, 张小琴, 李萍, .

温度和CO2浓度升高对甜椒光合生理和虫害发生的影响

生态学杂志, 2020, 39(12):4022-4030.

[本文引用: 2]

赵天宏, 孙加伟, 付宇, .

CO2和O3浓度升高对春小麦活性氧代谢及抗氧化酶活性的影响

中国农业科学, 2009, 42(1):64-71.

[本文引用: 1]

翟晓朦, 臧春鑫, 王敏, .

CO2浓度升高对不同秋眠型苜蓿内源激素含量的影响

草业科学, 2016, 33(3):442-449.

[本文引用: 2]

黄桃鹏, 李媚娟, 王睿, .

赤霉素生物合成及信号转导途径研究进展

植物生理学报, 2015, 51(8):1241-1247.

[本文引用: 1]

胡鹏伟, 黄桃鹏, 李媚娟, .

脱落酸的生物合成和信号调控进展

生命科学, 2015, 27(9):1193-1196.

[本文引用: 1]

Li X M, He X Y, Zhang L H, et al.

Influence of elevated CO2 and O3 on IAA, IAA oxidase and peroxidase in the leaves of ginkgo trees

Biologia Plantarum, 2009,53:339-342.

[本文引用: 1]

Wang Y, Du S T, Li L L, et al.

Effect of CO2 elevation on root growth and its relationship with indole acetic acid and ethylene in tomato seedlings

Pedosphere, 2009, 19(5):570-576.

[本文引用: 1]

翟开恩, 潘伟槐, 叶晓帆, .

高等植物局部生长素合成的生物学功能及其调控机制

植物学报, 2015, 50(2):149-158.

DOI:10.3724/SP.J.1259.2015.00149      [本文引用: 1]

局部生长素合成是目前植物生长素研究领域中的重要热点之一, 受内源发育信号和外界环境因子的时空调控。局部生长素合成在植物配子体发生、胚胎与果实发育、器官发生、向性生长和逆境响应中具有重要的生物学功能。该文在扼要介绍生长素局部合成与顶端合成、极性运输及其稳态之间互作的基础上, 重点介绍了近年来有关局部生长素合成的生物学功能及其调控机制的最新进展。

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