东北地理所作物生理与栽培学科组围绕大气CO2增高对小麦的抗逆性及品质的影响机制，系统分析了大气CO2增高与高温、干旱、冻害等非生物胁迫间的互作对小麦植株水分状况及产量的影响，并且研究了连续四代大气CO2增高影响小麦产量和品质形成的生理机制。研究发现开花前CO2增高导致植株营养生长期碳同化增加，其加重了抽穗期低温胁迫对小麦的不利影响，而灌浆期的CO2增高则利于缓解低温胁迫造成的小麦减产。全生育期CO2增高与花后高温干旱均导致气孔导度、叶水势等显著降低，并且影响了叶片和穗中的脱落酸含量，CO2增高对高温干旱双重胁迫的缓解主要表现在穗粒数和粒重的保持上。此外，连续多代CO2增高严重导致籽粒氮、钾、钙等元素、谷蛋白大聚合体及氨基酸含量的显著降低，表现出籽粒品质变劣的趋势，研究结果表明单代或短期的CO2增高研究结果不足以估测大气CO2增高对作物产量品质影响的长期效应。
该系列研究由东北地理所李向楠研究员（第一和通讯作者）与海外特聘研究员丹麦哥本哈根大学刘福来教授等合作完成。相关研究于2019年发表于Environmental and Experimental Botany和Journal of Agronomy and Crop Science上。研究得到了丹麦Villum博士后基金、国家自然基金及国家重点研发项目资助。
图1 不同生育期大气CO2增高对小麦籽粒产量的影响
图2 连续四代大气CO2增高对小麦籽粒氮及矿质营养含量的影响
论文信息：
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.
