大气CO 2 浓度升高和干旱互作对谷子光合及抗旱生理特性的影响

为明确谷子光合作用以及抗旱生理过程对高大气CO2浓度和干旱交互作用的响应机制，在开顶式气室中（OTC）开展大气CO2浓度和干旱交互对谷子影响的研究。设置两个CO2浓度：环境CO2浓度（400 μmol·mol-1）和高CO2浓度（600 μmol·mol-1）；两个水分处理：正常水分（70%~80%田间持水量）和干旱（45%~55%田间持水量），对高CO2浓度和干旱互作下谷子光合气体交换参数、荧光动力学参数及抗旱相关生理指标的变化进行了研究。结果表明：高CO2浓度可降低干旱条件下光合色素含量，加剧孕穗期谷子气孔关闭，减轻灌浆期干旱对谷子净光合速率的负效应并增加其水分利用效率。孕穗期高CO2处理使正常水分处理下谷子气孔导度下降66.7%，而干旱处理下减少77.7%；灌浆期高CO2使正常水分处理和干旱处理下谷子净光合速率分别增加19.0%和87.7%，水分利用效率增加37.1%和39.2%。干旱处理显著降低谷子除非光化学淬灭系数（NPQ）以外所有荧光动力学参数值，灌浆期高CO2能缓解该作用。高CO2处理显著减少纤维素含量和正常水分处理下过氧化物酶活性。干旱极显著升高POD活性（高CO2浓度）及脯氨酸含量、可溶性总糖、淀粉含量（环境CO2浓度）和纤维素含量（高CO2浓度）。因此CO2浓度升高能够改善谷子的PSⅡ光化学效率和提高抗氧化酶活性来增强谷子的抗旱性。