臭氧胁迫与干旱对大豆光合作用及产量的叠加效应研究

随着气候变化加剧，臭氧浓度升高与干旱频发对农业的复合影响亟待解析。来自牛津大学的研究团队通过自由臭氧浓度富集系统(100 ppb)和降雨拦截棚(截留40%季节性降雨)，首次在田间条件下揭示大豆(Glycine max)遭遇双重胁迫时，臭氧会持续降低Rubisco羧化能力(-17%)和最大电子传递速率(-9%)，但不会干扰干旱诱导的气孔关闭机制。该研究证实两种胁迫呈剂量依赖性叠加效应，为气候变化下的作物抗逆研究提供重要范式。

　　

当对流层臭氧浓度升高与干旱天气在农田同步出现时，这两种环境胁迫因子如何影响作物生理机制？科学家们采用创新的自由臭氧富集技术(FACE)，配合可拦截40%降雨的遮雨棚，对大豆(Glycine max)展开为期三年的田间实验。令人惊讶的是，100 ppb的臭氧浓度会持续削弱大豆的光合器官功能：核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶(Rubisco)的羧化效率下降17%，光合电子传递链(ETR)的最大容量降低9%。

通过监测土壤含水量、脱落酸(ABA)与气孔导度(g_s)的动态关系，研究发现臭氧并未破坏大豆应对干旱的自我保护机制——气孔仍能正常响应土壤干旱信号。在产量构成方面，臭氧暴露导致单株结荚数和籽粒饱满度显著下降，而干旱处理仅在极端缺雨年份产生明显影响。

这项发表于《植物生物学家学会》的研究首次证实：臭氧损伤与干旱胁迫在大豆中呈现剂量依赖性的简单叠加关系，而非协同放大效应。随着全球气候变化加剧，这种在土壤水分亏缺条件下依然持续作用的臭氧毒性，可能对粮食安全构成新的挑战。