高浓度CO?下马铃薯叶片衰老进程中氮状态与抗氧化防御的关联研究

《BMC Plant Biology》：Elevated CO2-induced senescence in potato is associated with impaired antioxidant defense

　　

摘要

背景

高浓度二氧化碳（eCO₂）通常能促进C₃作物的光合作用和生物量积累，但由于叶片衰老加速，这些效益可能随时间推移而减弱。然而，eCO₂相关衰老的生理机制尚不清楚，尤其是与氮（N）状态和抗氧化防御方面的关系。为阐明氮状态和抗氧化防御如何在eCO₂条件下与衰老相关联，本研究在环境CO₂浓度（aCO₂）或eCO₂条件下，以低氮和高氮供应水平种植马铃薯植株。

结果

高浓度CO₂未影响叶片衰老的起始时间，但加快了衰老进程的速度。增加氮供应可延迟衰老起始，但未改变衰老进程速率。尽管eCO₂在移栽后28天和42天增加了植株干重，但该效应在最终收获时消失。高浓度CO₂降低了多种抗氧化酶的活性，尤其是参与抗坏血酸-谷胱甘肽循环的酶，并改变了氧化还原相关代谢物，表明抗氧化防御减弱并趋向氧化失衡。增加氮供应在42天时提高了叶片叶绿素和蛋白质含量，但未阻止eCO₂下抗氧化酶活性的下降。

结论

这些结果表明，eCO₂下衰老进程的加速与抗氧化防御减弱有关，而氮供应主要调控衰老起始的时间，并未显著改变其后续进程。