冬小麦(Triticum aestivum L.)品种对干旱胁迫和CO2浓度升高的响应：生长、穗部特征与产量的比较分析

本研究针对气候变化背景下干旱胁迫与CO2浓度升高对冬小麦生长的复合影响，通过分析四个匈牙利品种在关键发育阶段（茎伸长与抽穗期）的生理响应，揭示了CO2富集对干旱胁迫的缓解效应存在基因型特异性，为选育抗逆品种提供了理论依据。

　　

气候变化正对全球粮食安全构成严峻挑战，其中干旱和大气CO₂浓度升高是影响小麦生产的两大关键因素。小麦作为全球第二大谷物，其产量稳定性直接关系到80亿人口的粮食供应。然而，干旱事件频发导致小麦减产高达30-40%，而CO₂浓度从工业革命前的278 ppm升至现今417 ppm的背景下，其对作物的"气肥效应"与干旱的交互作用机制尚不明确。尤其令人担忧的是，不同发育阶段（如营养生长期的茎伸长BBCH31与生殖生长期的抽穗BBCH51）对胁迫的敏感性差异，以及主穗与次生穗的响应分化，成为育种实践中亟待解决的瓶颈问题。

匈牙利农业研究中心的Zsuzsanna Farkas和Balázs Varga团队在《Cereal Research Communications》发表的研究，通过控制实验系统评估了四个冬小麦品种（'Mv Ikva'、'Mv Nádor'、'Mv Nemere'、'Mv Kolompos'）在三种CO₂浓度（400/700/1000 ppm）与三种水分处理（对照、茎伸长期干旱、抽穗期干旱）下的表型响应。研究采用气候控制温室模拟环境条件，通过5TE传感器实时监测土壤含水量，结合数字天平精确量化水分利用，并测定株高、穗长、穗重、粒数等14项指标。

植物高度响应
研究发现，在环境CO₂下，茎伸长期干旱使早熟品种'Mv Ikva'主茎高度降低18%，而抽穗期干旱仅降低10%。值得注意的是，晚熟品种'Mv Kolompos'在700 ppm CO₂下表现出"高度补偿效应"，茎伸长期干旱处理的株高反比对照高6%。这表明CO₂富集对株高的调控具有发育阶段特异性（P≤0.05）。

穗部特征动态
穗长对干旱的响应呈现品种分化：700 ppm CO₂下茎伸长期干旱使'Mv Ikva'穗长缩短13%，但使'Mv Nemere'增长9%。主穗与次生穗的差异在1000 ppm时尤为显著，例如'Mv Nádor'次生穗在抽穗期干旱下长度降低15%（P≤0.05），印证了繁殖分配策略的层级差异。

产量构成要素
环境CO₂下，茎伸长期干旱使主穗粒数减少22-43%，而抽穗期干旱主要影响次生穗（降幅18-35%）。CO₂升至700 ppm时，'Mv Kolompos'穗重增加22%，但'Mv Nádor'降低39%，揭示出基因型对CO₂-干旱互作的相反适应策略。

研究结论指出，CO₂富集对干旱的缓解效应存在"双重矛盾"：一方面，700 ppm CO₂使晚熟品种生物量参数提升20-30%，另一方面却加剧早熟品种的产量波动。这种差异与水分利用效率（WUE）的调控相关——次生穗在CO₂升高时表现出更强的可塑性，可能成为稳产新靶点。该研究为精准设计小麦气候适应育种方案提供了分子生理学依据，特别强调需针对发育阶段特异性优化CO₂施肥策略。

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