高温、加富CO2条件对黄瓜幼苗碳水化合物分配规律的影响机制

为探究温室黄瓜幼苗碳水化合物在高温条件下对CO₂加富响应的分配规律和机制，为培育优质种苗奠定理论基础，以津春4号黄瓜品种为试验材料，在高温(温度35～45℃,大气CO₂浓度)、高温加富CO₂(温度35～45℃,CO₂浓度700～900μL/L)、常温加富CO₂(温度15～25℃,CO₂浓度700～900μL/L)以及常温(温度15～25℃,大气CO₂浓度)条件下，研究高温、加富CO₂对黄瓜幼苗叶片和根系光合作用、碳水化合物分配以及其代谢酶活性的影响。结果表明，高温条件下，增施CO₂可以缓解高温胁迫，提升幼苗的净光合速率(P_n),使幼苗的生物量、叶片和根系中的可溶性总糖、蔗糖、葡萄糖、果糖以及淀粉含量显著提升，蔗糖合成酶(SS)、蔗糖磷酸合成酶(SPS)、酸性转化酶(AI)以及淀粉酶活性显著提高。表明高温加富CO₂有利于幼苗碳水化合物由源组织叶片向库...     

不同磷水平下CO2浓度升高对番茄光合特性和抗氧化酶活性的影响

通过水培试验研究在低磷（2μmol/L）、磷充足（2 mmol/L）条件下,大气中不同CO₂浓度[（400±50）、（800±50）μmol/mol]对番茄光合特性和抗氧化酶活性的影响。结果表明,磷充足条件下,CO₂浓度升高可以显著促进番茄叶片光合速率的提高;而低磷抑制了这种作用。磷充足时,CO₂浓度升高显著增加了叶绿素含量,并且叶绿素b含量的增幅明显大于叶绿素a含量;而低磷条件下,CO₂浓度升高显著降低了叶绿素含量。与磷充足相比,低磷条件下,番茄叶片的超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶活性明显降低,丙二醛含量升高。但CO₂浓度升高明显促进了3种抗氧化酶的活性,并且磷充足条件下促进作用更为显著,同时降低了MDA的含量。因此CO₂浓度升高条件下,磷素充足供应可以促进CO₂浓度升高产生的正效应。     

CO2浓度升高和有机肥-化肥施用对水稻光合作用、抗氧化酶活性和重金属含量的影响

依托中国水稻FACE平台(Free air CO₂ enrichment),研究了化肥和50%有机肥等氮替代化肥2种施肥方式下,大气CO₂浓度升高(环境大气+200μmol/mol)对水稻光合作用、抗氧化酶活性以及铜和锌吸收的影响。结果表明,单独大气CO₂浓度升高显著增加了抽穗期水稻叶片的净光合速率、丙二醛含量和成熟期水稻子粒中锌含量,但显著降低了抽穗期水稻叶片气孔导度和抗氧化酶活性。50%有机肥等氮替代化肥处理下,对比正常大气CO₂浓度,大气CO₂浓度升高显著增加了过氧化物酶活性,但降低了水稻叶片气孔导度和蒸腾速率、丙二醛含量和水稻子粒中铜和锌含量。因此,50%有机肥等氮替代化肥有助于提高水稻对CO₂浓度升高的适应性。     

大气CO2缓增和骤增对冬小麦叶片叶绿素荧光特性的影响

大气中CO₂浓度的增加是逐渐且缓慢的过程，而以往的农田模拟研究多是设定瞬间增加的高CO₂浓度。为了明确大气CO₂浓度缓增、骤增2种不同升高方式对冬小麦叶片光合能力的影响，基于农田CO₂浓度自动调控平台，开展2季冬小麦试验(品种为扬麦22)。设置3种CO₂浓度升高方式：CK(对照，背景大气CO₂浓度);CO₂浓度缓增(从第1个生长季开始每年增加40μmol/mol, 2017—2018、2018—2019年生长季每年CO₂的缓增浓度分别为80、120μmol/mol,分别记作C₊₈₀、C₊₁₂₀);CO₂浓度骤增(每个生长季均设置CO₂浓度升高200μmol/mol的处理，记作C₊₂₀₀)。于冬小麦主要生育期，测定叶片SPAD值和叶绿素荧光参数[初始荧光(F_o)、最大荧光(F_...     

LdNPV对CO2胁迫下舞毒蛾生长发育及生化酶活性影响

目的以森林害虫舞毒蛾为对象,研究CO₂介导下LdNPV病毒对舞毒蛾生长发育、解毒酶和保护酶的影响。方法利用密闭式CO₂人工气候箱研究了不同CO₂含量（397、550和750 μL/L）条件下饲养的舞毒蛾幼虫,LdNPV对其生长发育指标的影响,并采用分光光度计法测定体内保护酶和解毒酶活性。结果高CO₂含量胁迫下舞毒蛾3龄幼虫体重累计增长率降低。LdNPV胁迫导致不同CO₂含量（397、550和750 μL/L）条件下饲养的舞毒蛾3龄幼虫体重累计增长率分别比对照组增加81.27%、71.63%和68.41%;随着CO₂含量升高幼虫感染LdNPV死亡率增加,750 μL/L高含量处理组死亡率为27.09%。高CO₂含量胁迫下舞毒蛾3龄幼虫体内解毒酶CarE和AChE活性随着CO₂含量升高而诱导增加,ALP活性随CO₂含量增加抑制下降;保护酶CAT活性随着CO₂含量升高诱导增加,而SOD活性随着CO₂含量升高抑制减少。高CO₂含量条件下生长的舞毒蛾3龄幼虫接种LdNPV后,随着CO₂含量升高体内CarE、ALP、AChE和CAT活性被抑制,而SOD活性表现为诱导增加。结论不同CO₂含量下舞毒蛾饲养至3龄幼虫接种LdNPV,随着CO₂含量增加,幼虫体重累计增长率减少、死亡率增加。舞毒蛾幼虫CarE、AChE、ALP和CAT活性随着LdNPV处理时间和CO₂含量增加而主要表现为抑制减少;SOD活性则主要表现为诱导增加。CO₂含量升高可能通过影响生长发育和生理生化增加LdNPV对舞毒蛾幼虫的致病力。      

大气CO2与温度升高对北方冬小麦旗叶光合特性、碳氮代谢及产量的影响

【目的】探讨大气CO₂浓度升高与增温影响下北方冬小麦叶片光合特征、碳氮代谢物、生物量和产量形成的调节适应规律,为未来气候变化下小麦生产提供理论依据。【方法】以冬小麦品种“中科2011”为材料,利用封闭式人工气候室,设置对照CK（CO₂浓度和气温与大田一致）、EC（CO₂浓度为大田浓度+200 μmol·mol^-1,气温与大田相同）、ET（CO₂浓度与大田一致,气温为大田温度+2℃）、ECT（CO₂浓度为大田浓度+200 μmol·mol^-1,气温为大田温度+2℃）共4个处理。测定CO₂浓度升高200 μmol·mol^-1和气温升高2℃变化条件下冬小麦生长发育、叶片的光合特性、碳氮代谢、生物量和产量指标。【结果】气温升高2℃会缩短小麦全生育期及开花到成熟时间,使孕穗期净光合速率显著增加24.7%,而对拔节期与灌浆期净光合速率无显著影响,同时,使灌浆期叶片纤维素含量、可溶性蛋白含量和硝酸还原酶活性下降,穗粒数和千粒重下降,进而使产量与生物量分别显著降低23.0%和19.7%;CO₂浓度升高200 μmol·mol^-1使拔节期与孕穗期小麦净光合速率分别提高32.8%和40.7%,增加灌浆期叶片碳水化合物含量,虽然生长后期出现光适应,但仍可通过增加单位面积穗数使小麦产量增加26.1%。在增温条件下,CO₂浓度升高可通过使开花到成熟的时间延长2 d、叶片净光合速率提高约25.54%、增加可溶性总糖、纤维素与淀粉含量等弥补升温对小麦生物量和产量的负效应。【结论】CO₂浓度升高可通过延长开花到成熟时间、提高小麦净光合速率、增加光合代谢物等弥补升温对小麦生物量和产量的负效应。     

水稻分蘖期干物质积累对大气CO2浓度升高和氮素营养的综合响应差异及其生理机制

【目的】探究不同类型水稻品种物质生产响应大气CO₂浓度升高和氮素营养的综合响应差异及其生理机制。【方法】以产量和物质生产对CO₂浓度升高响应有明显差异的水稻品种两优培九(LY)和南粳9108(NJ)为材料,在人工气候室进行水培试验。分别设置对照CO₂浓度(A-CO₂,400μmol·mol^-1)和CO₂浓度升高(E-CO₂,600μmol·mol^-1)两个CO₂处理,高氮(HN,1.25 mmol·L^-1 NH₄NO₃)和低氮(LN,0.25 mmol·L^-1 NH₄NO₃)两个氮水平。分析CO₂浓度升高对不同水稻品种根系形态与生理活性、叶片和根系中细胞分裂素(CTKs)含量、氮素同化酶活性、叶片生理特性、光合参数以及干物质积累的影响差异。...     

不同CO2浓度和氮水平对冬小麦光合和生长特性的影响

为揭示高CO₂浓度处理下,不同氮水平对冬小麦光合作用、生物量积累和产量的影响,利用开顶式气室(OTC),以冬小麦品种宁麦13为试验材料,开展不同CO₂浓度(C,环境CO₂浓度;T,高CO₂浓度,比环境CO₂浓度高200 μmol·mol^-1)和氮水平(LN,低氮,90 kg·hm^-2;HN,高氮,240 kg·hm^-2)的交互试验,测定不同处理下不同生育期冬小麦的光合特性、叶片碳氮含量、地上部生物量和产量。结果表明,CO₂浓度升高提高了冬小麦的净光合速率,在低氮水平下增幅为78.4%,在高氮水平下增幅为77.2%。在开花期和灌浆期,高氮水平对冬小麦地上部干物质量积累有明显促进作用。各处理中,C-LN的产量最低,T-HN的产量最高,且二者差异显著(P<0.05)。以上结果说明,在未来CO₂浓度升高条件下,可通过增施适量的氮肥提升冬小麦的生物量和产量。     

增施CO2与补光互作对辣椒光合特性及产量的影响

探索增施CO₂与补光互作对辣椒光合特性及产量的影响,为温室辣椒增施CO₂与补光提供理论依据。以37-94辣椒为供试材料,探究3个CO₂与补光互作处理（T1:LED红光∶蓝光=5∶1+CO₂;T2:LED红光∶蓝光∶白光=3∶2∶1+CO₂;T3:植物补光灯+CO₂）条件下,增施CO₂与补光对辣椒光合特性及产量的影响。结果表明,与CK相比,LED红光∶蓝光∶白光=3∶1∶1+CO₂处理下,辣椒植株株高、茎粗、叶宽、叶长和叶绿素含量均有所增加;叶片净光合速率（P_n）、气孔导度（G_s）、胞间CO₂浓度（C_i）较对照分别提高48.07%、66.67%、31.17%,产量为4 435.00 kg/667 m²。LED红光∶蓝光∶白光=3∶1∶1+CO₂处理下能够促进辣椒植株生长,提高光合作用,...     

低O2/高CO2气调结合1-MCP对‘玉露香’梨贮藏品质的影响

目的 明确低O₂/高CO₂对玉露香梨贮藏期保绿效果及品质维持的效果,为生产上延长‘玉露香’梨贮藏寿命提供理论依据与技术支撑。方法 分别将商业成熟的‘玉露香’梨进行1.0 μL·L^-1 1-甲基环丙烯（1-methylcyclopropene,1-MCP）处理,1% O₂、3% CO₂气调（controlled atmosphere,CA）贮藏以及1.0 μL·L^-1 1-MCP结合1% O₂、3% CO₂气调贮藏,以普通冷藏为对照,分别于贮藏210和240 d及货架7 d时,测定果皮颜色、叶绿素含量、果实硬度、可溶性固形物、可滴定酸、抗坏血酸等果实外观和内在品质指标,采用气相色谱法检测果实乙醇、乙醛含量以及乙烯释放量和呼吸强度,调查并计算果柄、果心褐变指数。结果 与普通冷藏相比,1-MCP、CA以及CA+1-MCP均可使‘玉露香’梨果实外观保持较好的绿色,有效减轻果面油腻化程度,在冷藏240 d及240+7 d货架时,CA+1-MCP对果皮绿色维持及油腻化控制效果更明显。1-MCP和CA均可抑制果实硬度、可溶性固形物和可滴定酸的下降,CA可抑制果心和果柄褐变,但CA降低了果实抗坏血酸含量,CA+1-MCP减缓了CA对果实抗坏血酸的破坏作用。CA+1-MCP对乙醇和乙醛的抑制作用在贮藏240 d时效果更明显,且20 mg·L^-1的乙醇含量在‘玉露香’梨耐受阈值以下。CA+1-MCP和1-MCP对果实乙烯释放量具有较好的抑制效果;240 d时,CA+1-MCP和CA对果实呼吸强度的抑制效果好于1-MCP。结论 ‘玉露香’梨较耐低O₂和高CO₂,CA+1-MCP对‘玉露香’梨的保鲜效果体现在210 d以后。因此,冷藏期在210 d以内,采用1.0 μL·L^-1的1-MCP处理;而冷藏期210 d以上,则需1% O₂、3% CO₂的低O₂/高CO₂的CA结合1.0 μL·L^-1的1-MCP处理,可保持果实较好的外观和内在品质。     

氮磷钾钙配施对望天树幼苗生长及生理特性的影响

探讨不同N、P、K、Ca配施处理对望天树幼苗生长及生理特性的影响，并根据其生长及生理表现筛选适宜的配施处理，旨在为望天树壮苗培育提供参考依据。以1年生望天树幼苗为试验材料，采用L16(4⁴)正交试验设计方法。结果表明，不同配施处理对望天树幼苗生长及生理指标影响达到极显著差异水平（P<0.01），生长表现最优处理是N₂P₂K₄Ca₁和N₃P₄K₂Ca₁，生理指标表现最优处理是N₃P₂K₁Ca₂和N₃P₄K₂Ca₁。相关性分析表明望天树苗高与叶片叶绿素、可溶性糖和可溶性蛋白质含量等生理指标呈极显著正相关，与丙二醛含量呈极显著负相关，地径仅与叶绿素含量呈显著正相关关系。处理7(100 mg N+20 mg P+80 mg K)、处理12（200 mg N+40 mg P+20 mg K）对望天树幼苗生长的促进作用最大，处理11（200 mg N+20 mg P+50 mg Ca）和处理12（200 mg N+40 mg P+20 mg K）配施下生理特性指标表现最好；N是望天树幼苗生长的必须因子，P和K对促进苗木地径生长作用显著，适量Ca有助于提高望天树幼苗生理活性，超过100 mg则导致生理胁迫。     

氮磷钾配比施肥对观光木幼苗生理与光合特性的影响

以1年生观光木幼苗为试验材料，采用N、P、K 3因素3水平正交试验设计，探究N、P、K配比施肥对观光木幼苗生长、生理及光合特性的影响，旨在为观光木苗木施肥提供科学依据。结果表明，T6（N2P3K1）处理组观光木幼苗的株高增量、地径增量最高，适当的施肥处理有利于促进观光木幼苗的生长发育；T6（N2P3K1）处理组观光木幼苗叶片的可溶性糖、可溶性蛋白含量最高，丙二醛、游离脯氨酸含量最低，适当的施肥处理有利于促进观光木幼苗体内的生理代谢；T6（N2P3K1）处理组的叶绿素a、b的含量最高，且净光合速率、气孔导度、胞间CO₂浓度、蒸腾速率最高，适当的施肥处理有利于增强观光木幼苗的光合作用。综上所述，T6（N2P3K1）处理组（即尿素、过磷酸钙、氯化钾施用量分别为2.586、16.875、0.833 g/株）为本试验条件下的最佳施肥组合。     

施氮及不同根系分隔模式对尾巨桉和降香黄檀幼苗叶片氮含量及光合生理特性的影响

以尾巨桉与降香黄檀幼苗作为盆栽试验材料，设置2种不同根系分隔模式:塑料膜隔（SB）与不隔(NB)，不同施N水平:对照组(CK)、3 g·盆^-1(N₁)、6 g·盆^-1(N₂)，研究尾巨桉与降香黄檀间作模式下对光合生理特性和叶N含量的影响，测定植物叶片的净光合速率P_n、气孔导度G_s、胞间CO₂浓度C_i、蒸腾速率T_r、叶N含量N_leaf、光合N素利用率（PNUE）。结果表明，施N能显著提高尾巨桉与降香黄檀的光合生理特性；根系不分隔处理提高了尾巨桉光合生理特性，但对降香黄檀有抑制作用。尾巨桉在NB-N₂处理下P_n显著高于(10.99%) SB-N₂处理，降香黄檀在SB-N₂处理下P_n显著高于(8.74%) NB-N₂处理。尾巨桉与降香黄檀的叶氮含量与其光合生理特性间存在极显著关系，尾巨桉与降香黄檀N_leaf分别与G_s、T_r、P_n之间存在极强正相关性，N_leaf与C_i之间存在极强负相关性。桉树引入固N树种混交，可有效提高其光合作用效率，是提高其生产力的主要措施。     

大气CO2浓度升高与氮肥互作对玉米花后碳氮代谢及产量的影响

【目的】研究大气CO₂浓度升高（eCO₂）及氮肥施用对夏玉米开花吐丝后不同组分碳氮代谢物含量及动态和产量的影响,为全球气候变化下玉米生理过程及产量形成的变化提供理论支撑,同时为玉米作物模型调参提供实证数据。【方法】利用自由大气CO₂富集（FACE）平台,以夏玉米品种农大108为试验材料开展田间试验。在常规大气CO₂浓度（aCO₂,(400±15) μmol·mol^-1）和高CO₂浓度（eCO₂,(550±20) μmol·mol^-1）下分别设置不施氮（ZN）和施氮（CN,180 kg N·hm^-2）2个氮水平。对夏玉米产量及其构成要素、干物质积累、花后碳代谢物（可溶性糖、淀粉、总碳）动态和氮代谢物（硝态氮,游离氨基酸、可溶性蛋白、非溶性氮化合物细胞壁氮素和类囊体氮素、总氮）动态以及碳氮比动态进行监测。【结果】（1） eCO₂与施氮对夏玉米生物量积累有一定促进作用,但对产量及产量构成因素的影响均不显著。（2）eCO₂使玉米花后功能叶碳组份中的可溶性糖浓度显著提高,灌浆后期叶片碳氮比显著提高。（3）eCO₂下花后玉米功能叶氮代谢中的必需功能氮组分浓度未受影响,而一些结构性氮组分浓度有降低,eCO₂对功能叶中功能氮组分（如可溶性蛋白）的含量没有显著影响;氮代谢中的简单组分（如游离氨基酸）在功能叶中的浓度仅在开花期比aCO₂有显著增加,后期没有显著影响;但eCO₂下氮代谢中的非溶性氮组分（如细胞壁氮素和类囊体氮素）含量在花后一些时期显著降低。（4）氮肥施用使玉米从抽雄到灌浆后期功能叶非结构性碳水化合物（如可溶性糖）浓度、硝态氮浓度、细胞壁氮素和类囊体氮素含量显著提高;中等土壤肥力下不施氮处理的功能叶可溶性蛋白含量没有受影响,但非溶性氮组分（如类囊体氮和细胞壁氮）含量降低,氮素优先满足作物生长必需的可溶性蛋白。（5）eCO₂和氮肥交互作用对不同组分碳氮代谢物的影响不同,体现在不同时期,主要表现为提高了玉米功能叶简单碳氮组分（如可溶性糖和硝态氮）在后期的浓度,且碳氮比提高;提高了灌浆初期细胞壁氮素含量,功能叶总氮浓度仅在灌浆后期表现降低、其他时期没有显著影响。【结论】eCO₂对夏玉米的生物量增加有一定作用,玉米穗位叶碳氮比在一些时期显著增加,但对产量无显著影响;eCO₂下玉米花后穗位叶非结构性碳水化合物浓度增加,但总氮和非溶性氮素化合物在花后均发生不同程度降低。在未来大气CO₂浓度升高为特征之一的气候变化情景下,合理增施氮肥对促进作物碳氮代谢的协调有一定必要性。     

氮、磷、钾对毛白杨幼苗光合生理的影响

采用正交设计L₉（3⁴）布置了氮、磷、钾3因素3水平的肥料试验,研究了氮、磷、钾配施对毛白杨无性系幼苗光合生理特性的影响。 结果表明,1）氮、钾肥对毛白杨无性系幼苗净光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）、胞间二氧化碳浓度（Ci）、气孔导度（Gs）和叶绿素含量（Chl）影响极显著;2）随着施氮量的增加,毛白杨无性系幼苗Pn、Tr、Ci、Gs和Chl呈现增加的趋势,而随着施钾量的增加,毛白杨幼苗Pn、Tr、Ci、Gs和Chl呈现“先升高后降低”的趋势;3）氮对Pn和Chl影响最大,钾对Tr、Ci和Gs影响最大。4）磷极显著影响Pn,Pn随供磷水平的增加先增后减。5）氮、磷、钾对毛白杨幼苗最大净光合速率、表观量子效率、光饱和点的影响不显著,氮对毛白杨幼苗光补偿点的影响显著。6）施肥能显著提高毛白杨幼苗的光合效率,促进光合效率最佳施肥处理是N3∶P2∶K2,其氮、磷、钾配比为7∶2.25∶0.5。     

How does the arthropod–plant system respond to abrupt and gradual increases in atmospheric CO2?

Global warming caused by elevated carbon dioxide (CO₂) is a major environmental and policy issue.  The current global average temperature has been elevated by 1°C since the industrial revolution, and it is likely to reach a temperature increase of 1.5°C between 2030 and 2052 (IPCC 2018).  Human-caused emission of CO₂ is responsible for the greenhouse effect and the atmospheric CO₂ concentration is higher now than at any other time in the past 500 000 years, and it continues to rise (Lüthi et al. 2008).  Impacts of arthropod–plant interactions on carbon dynamics and the global climate are important but often ignored.  For example, outbreaks of the mountain pine beetle, Dendroctonus ponderosae, in British Columbia during 2000–2020 will cause the release of an estimated 270 Mt carbon and convert the forest from a small carbon sink to a large carbon source (Kurz et al. 2008).   The annual carbon release due to outbreaks of this beetle is almost equivalent to the annual carbon emission from all forest fires occurring in Canada over 1959–1999 (Kurz et al. 2008). Most studies of arthropod–plant interactions have focused on the effects of ambient CO₂ or abruptly increasing CO₂ concentrations.  In general, these studies show that elevated CO₂ has a positive direct effect on plant photosynthesis and photosynthate production (Bezemer and Jones 1998; Kim et al. 2015; Andresen et al. 2018; Thomey et al. 2019).  Most scientists expect C3 plants to benefit from this additional CO₂ and outcompete C4 species, because the efficiency of C3 photosynthesis increases with increasing CO₂ concentration to a far greater extent than it does in C4 photosynthesis (Hovenden and Newton 2018; Reich et al. 2018).  Yan et al. (2020) found that elevated CO₂ increased photosynthetic rate, nodule number, yield and total phenolic content of Medicago truncatula.  Dong et al. (2018a) reported that elevated CO₂ promoted the yield and nutritional quality of cucumber (Cucumis sativus L.).  After conducting a meta-analysis using 57 articles consisting of 1 015 observations, they found that elevated CO₂ increased the concentrations of fructose, glucose, total phenols, and total flavonoids in the edible parts of vegetables by 14.2, 13.2, 8.9, and 45.5%, respectively, but decreased the concentrations of protein and nitrate, by 9.5 and 18.0%, respectively (Dong et al. 2018b).  Robinson et al. (2012) reviewed the evidence from 170 studies and concluded that plant biomass, C:N ratio, total phenolics and flavonoids increase under elevated CO₂, while N-based secondary metabolites and plant terpenoid concentrations decrease.  Being an important limiting factor for phytophagous arthropods, changes in foliar C-based secondary metabolites (e.g., condensed tannins and phenolics) and N-based chemicals may have major effects on arthropod performance. Numerous studies have found that elevated CO₂ indirectly influences arthropod performance via the changes in plant chemical composition (Ge et al. 2010; Xu et al. 2013; Wu 2014; Sun et al. 2018).  Wen et al. (2019) observed a significantly longer larval duration and lower fecundity of Nilaparvata lugens in elevated CO₂.  After analyzing 122 studies, Robinson et al. (2012) concluded that elevated CO₂ increases arthropod survival, abundance and relative consumption rate, but it reduces fecundity, relative growth rate and adult weight.  Many chewing pests, such as cotton bollworm (Helicoverpa armigera) and gypsy moth, exhibited lower fecundity, consumption rate and finite rate under elevated CO₂ (Foss et al. 2013; Liu et al. 2017).  The sucking pests, however, displayed varied responses to elevated CO₂.  For example, in aphids, the responses to elevated CO₂ in terms of fecundity, development and population growth varied between different species, different hosts or even different genotypes of the same host (Sudderth et al. 2005; Gao et al. 2008; Guo et al. 2013).  The studies documented above indicated that the chewing arthropods and sap feeders employ different strategies in response to elevated CO₂.  While it is clear that arthropod–plant interactions are affected by atmospheric CO₂ concentrations, it is currently uncertain whether an abrupt increase in CO₂ causes similar responses as the gradual increase has been observed since the industrial revolution.  A recent study of Bromus inermis (a perennial grass) and its associated arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) shows that abrupt and gradual CO₂ change regimes may not elicit the same response (Klironomos et al. 2005).  In a long-term 6-year experiment in which plants were exposed to three CO₂ regimes (ambient CO₂, gradual increase in CO₂, and abrupt increase in CO₂) for 21 successive generations, more AMF taxa were lost when CO₂ was raised abruptly than when a gradual increase of the same magnitude was implemented.  The abrupt change in CO₂ resulted in a significant change in mycorrhizal diversity in the first generation, although little change occurred in subsequent generations.  Species richness of AMF was similar in the gradual and ambient CO₂ treatments but was significantly lower in the abrupt CO₂ change treatment (Klironomos et al. 2005).  It is not known whether these effects would be similar in an intact field experiment where fungal meta-community dynamics may come into play and mediate any local species extinctions.  A comparable long-term 3-year experiment (Wu et al., unpublished data) investigating impacts of abrupt vs. gradual increases in CO₂ on life-history traits of N. lugens feeding on rice over 16 successive generations, indicated that the gradual increase in CO₂ treatment can promote the growth and physiological metabolism of N. lugens relative to the abrupt CO₂ increase treatment.  So, the effects of abrupt and gradual CO₂ change regimes on arthropods, plants and their associated organisms could differ because the changes affecting organisms are initially the greatest for the first subsequent generation in the abrupt regime, while the evolutionary responses of the interacting organisms differ between the two regimes. Current generalizations about the effects of increasing atmospheric CO₂ on arthropod–plant interactions are mainly based on experiments using the abrupt approach.  However, a major assumption of these approaches has not been tested, i.e., whether a single-step increase in CO₂ yields similar responses in arthropod–plant systems as a gradual increase over several decades.  If a sudden increase in CO₂ does not yield a response that is similar to a gradual increase of the same magnitude, some of these generalizations could be affected.  Hovenden and Newton (2018) considered that long-term experiments show unexpected plant responses to elevated CO₂ concentrations.  Therefore, most current research may overestimate the impact of abrupt changes in CO₂ concentrations on the arthropod–plant systems.  We must be cautious when designing experiments and explaining the effects of CO₂ concentrations on the arthropod–plant system, because the magnitudes of responses to environmental changes that are significantly more abrupt may be different than those that would occur in nature.  Therefore, other model systems and intact ecosystems should be used to understand how an increase in atmospheric CO₂ influences interactions between arthropods and their host plants.     

高CO2浓度下西花蓟马在烟草上的生长发育和繁殖特征

【目的】明确高CO₂浓度下西花蓟马在烟草上的发育和繁殖特征,为在大气CO₂浓度不断升高背景下有效控制烟田西花蓟马种群数量,降低烟草番茄斑萎病的发生危害提供科学依据。【方法】分别在400和800μL/L CO₂浓度人工气候箱中用离体四季豆豆荚和烟叶饲养西花蓟马,研究2种CO₂浓度下取食四季豆和烟草的西花蓟马各龄期发育历期、存活率、繁殖力（性比、雌成虫寿命、平均产卵期、单雌平均产卵量、单雌日均产卵量）和种群参数［净生殖率（R₀）、平均世代周期（T）、内禀增长率（r_m）、周限增长率（λ）、种群加倍时间（DT）］,诠释高CO₂浓度下西花蓟马在烟草上的生长发育与繁殖特征。【结果】在400和800μL/L CO₂浓度下西花蓟马均能在烟草上正常生长发育和繁殖,但其1龄若虫至成虫的累计存活率仅为46.67%和55.00%,为相同CO₂浓度下取食四季豆的西花蓟马的52.84%和60.00%,且成虫寿命显著缩短（P< 0.05,下同）,卵期、1～2龄若虫及未成熟期发育历期显著延长。相同CO₂浓度下,取食烟草的西花蓟马R₀、T、r_m和λ均显著低于取食四季豆的西花蓟马,且DT显著长于取食四季豆的西花蓟马;取食烟草的西花蓟马雌成虫寿命、平均产卵期、单雌平均产卵量和单雌日均产卵量在400μL/L CO₂浓度下为取食四季豆的53.03%、45.40%、26.32%和55.73%,而800μL/L CO₂浓度下仅为取食四季豆的49.60%、44.03%、23.55%和54.75%。高CO₂浓度下取食烟草的西花蓟马1～2龄若虫及未成熟期的发育历期显著长于正常CO₂浓度下西花蓟马的发育历期,而取食四季豆的则相反;高CO₂浓度下取食四季豆和烟草的西花蓟马未成熟期的存活率均高于或等于正常CO₂浓度下西花蓟马的存活率,且性比增加,平均产卵期延长,单雌平均产卵量和单雌日均产卵量亦有所提高;种群参数R₀、r_m和λ均显著升高,DT显著缩短。【结论】西花蓟马可在烟草上正常生长发育、存活和繁殖,且CO₂浓度倍增有利于其种群增长,从而加重烟草番茄斑萎病的发生危害。     

枸杞果实发育阶段类胡萝卜素的变化

以3种果实颜色不同品种宁杞1号、宁夏黄果和黑果枸杞为试验材料,采用高效液相色谱法测定枸杞果实类胡萝卜素的总含量,并对枸杞果实发育阶段的类胡萝卜素进行定性定量分析。结果表明:果实成熟时,‘宁杞1号’、‘宁夏黄果’、 ‘黑果枸杞’果实颜色存在明显差异,分别呈现红色、黄色和黑色。‘宁杞1号’和‘宁夏黄果’果实类胡萝卜素总量随着果实颜色加深逐渐增加,而‘黑果枸杞’则逐渐减低。枸杞果实5个发育阶段均含有类胡萝卜素5个主要成分,即新黄质、叶黄素、玉米黄素、β-胡萝卜素和β-隐黄质,其中‘宁杞1号’和‘宁夏黄果’以玉米黄素所占比例最大,而‘黑果枸杞’以新黄质所占比例最大。‘宁杞1号’和‘宁夏黄果’果实中玉米黄素、β-隐黄质和β-胡萝卜素随着果实发育逐渐增加,‘黑果枸杞’果实中新黄质随着果实发育逐渐增加。