CO2浓度升高对干旱胁迫下谷子细胞结构和抗逆生理的影响

作者：李君亮; 王士博; 李亚军; 郝兴宇; 宗毓铮; 张东升; 申洁; 史鑫蕊; 李萍^*

来源：应用生态学报, 2023, 34(05): 1281-1289.

DOI：10.13287/j.1001-9332.202305.015

• CO2浓度升高
• 干旱
• 谷子
• 细胞结构
• 逆境生理

在未来气候进一步变暖的背景下干旱发生的频率也将增加，而CO2浓度升高和干旱均会对作物生长造成影响。本研究对不同CO2浓度(环境大气CO2浓度、环境大气CO2浓度+200μmol·mol-1)和水分处理(土壤含水量为45%～55%和70%～80%的田间土壤最大持水量，分别为适宜土壤含水量和轻度干旱)下谷子叶片细胞结构、光合生理、抗氧化酶、渗透调节物质和产量的变化进行分析。结果表明：CO2浓度升高增加了谷子叶肉细胞叶绿体内淀粉粒个数、单个淀粉粒面积和淀粉粒总面积。与仅轻度干旱处理相比，轻度干旱条件下CO2浓度升高处理孕穗期谷子叶片净光合速率增加37.9%,但对该时期水分利用效率无显著影响，灌浆期谷子叶片净光合速率和水分利用效率分别增加15.0%和44.2%;孕穗期谷子叶片过氧化物酶(POD)活性和可溶性糖含量分别增加39.3%和8.0%,脯氨酸含量下降31.5%,灌浆期谷子叶片POD活性增加26.5%,丙二醛(MDA)和脯氨酸含量分别下降37.2%和39.3%。CO2浓度升高处理下，轻度干旱条件使谷子穗粒数较正常水分条件两年平均显著增加44.7%,产量显著升高52.3%,且与环境大气CO2浓度相比，CO2浓度升高对谷子籽粒产量的增幅在轻度干旱条件下高于正常水分条件下。轻度干旱条件下大气CO2浓度升高增加了谷子叶片厚度、维管束鞘截面积、净光合速率和水分利用效率，提高了叶片抗氧化酶活性，改变了叶片渗透调节物质含量，从而降低了干旱对谷子的负面影响，提高了谷子穗粒数和产量。本研究可为未来气候变化背景下谷子生产及干旱地区农业可持续发展提供理论依据。

• 单位
  长治学院; 山西农业大学