综述：大气CO2 浓度升高对农作物的潜在影响及其植物生物学与食品质量的意义

（编辑推荐）本综述系统探讨了大气CO2 浓度升高（从280 ppm增至420 ppm）对作物生长与品质的双重效应：虽促进C3 植物光合作用与产量，但导致矿物质、蛋白质、维生素等关键营养成分下降，威胁未来营养安全。研究者呼吁关注CO2 对作物品质参数的深远影响（如碳水化合物、脂肪酸、次级代谢物）。

　　

Abstract
人类活动对气候的显著影响正深刻改变着粮食生产体系。光照、水分和大气CO₂
浓度共同调控植物生长动态。工业革命以来，CO₂
浓度从280 ppm飙升至420 ppm，这种变化如同给植物界注射了一剂"光合兴奋剂"——C₃
植物（如小麦、水稻）展现出更强烈的生长响应，表现为生物量累积加速和产量提升。然而，这场"碳盛宴"的副作用逐渐显现：作物组织的矿物质密度降低，蛋白质合成受阻，必需脂肪酸比例失衡，维生素含量"缩水"，甚至烹饪特性发生改变。

CO₂
肥效的生物学基础
在光合作用"引擎"中，CO₂
作为关键底物直接驱动卡尔文循环。C₃
植物因缺乏CO₂
浓缩机制，其核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶（Rubisco）在CO₂
充足时效率倍增。但持续暴露于高CO₂
环境会引发"代谢重编程"：碳代谢流偏向淀粉合成，导致氮同化相对不足。这种碳氮比失调如同给作物戴上了"营养枷锁"——虽然植株长得更高大，但每克组织中的蛋白质含量可能下降10%-15%。

营养品质的隐形危机
微量元素铁、锌的生物有效性呈现"稀释效应"，这与植物转运蛋白表达改变密切相关。更令人担忧的是B族维生素（如叶酸、硫胺素）的合成途径受到干扰，这可能加剧"隐性饥饿"现象。次级代谢物（如类黄酮、生物碱）作为植物"防御武器"的浓度波动，不仅影响作物抗逆性，更可能改变食物的保健价值。

未来农业的应对策略
育种专家正尝试筛选"品质稳健型"种质资源，通过分子标记辅助选择培育CO₂
响应优化的新品种。精准农业技术（如可控环境栽培）可动态调节CO₂
暴露剂量。土壤微生物组工程展现出调节植物养分吸收的潜力，某些根际细菌能像"营养经纪人"般增强铁、锌的生物富集。

这场由CO₂
浓度升高引发的农业变革，要求科研人员建立全新的作物品质评估体系。唯有破解"高碳环境-代谢网络-营养品质"的三角关系，才能确保未来餐桌上的食物不仅量足，更能质优。