二氧化碳浓度升高调控小麦耐热性并稀释硝酸盐同化与籽粒品质的研究

本研究针对全球气候变化背景下高二氧化碳浓度(eCO2)与热胁迫(HS)导致的作物减产和营养流失问题，系统揭示了eCO2(650±30 ppm)与氮素处理对小麦耐逆性、硝酸盐同化及籽粒品质的调控机制，为选育气候韧性品种提供了重要理论依据。

　　

全球气候变化背景下，升高的大气二氧化碳浓度(eCO₂)和热胁迫(HS)被证实会降低作物产量并减少谷物中的有益营养成分。本研究通过对比四个不同耐热性小麦品种（耐热型HD2967、HI1500与热敏感型HD2329、GW322），在热胁迫条件(38±3°C)下探究了eCO₂(650±30 ppm)与不同氮处理对植物耐逆性、硝酸盐同化及籽粒品质的影响。

研究发现，在氮充足条件(G₂)和eCO₂环境下生长的小麦植株表现出更高的叶绿素含量、更长的旗叶和穗部结构，以及改善的光合与蒸腾速率。eCO₂显著缓解了热胁迫的不利影响，且在耐热品种中的积极作用更为明显。在G₂条件下，eCO₂还诱导形成了更发达的根系构型(RSA)。

过量氮素在eCO₂与热胁迫复合条件下调控了硝酸盐同化关键酶活性，包括硝酸还原酶(NR)、亚硝酸还原酶(NiR)、谷氨酰胺合成酶(GS)和谷氨酸合酶(NADH-GOGAT)。与之类似，与耐热性相关的抗氧化酶——超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)也呈现相同变化趋势。

然而，在氮缺乏条件(G₁)下，eCO₂与热胁迫共同作用会导致籽粒品质下降，表现为淀粉、脂质、蛋白质含量降低以及淀粉降解酶α-淀粉酶活性上升，其中热敏感型品种受影响更为严重。本研究为通过种质筛选鉴定优良供体品系及培育气候适应型小麦品种提供了重要依据。