CO2浓度和温度互作对水稻开花和灌浆过程的影响机制及其调控

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31571597
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    63.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C1309.稻类作物栽培学
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

The rising atmospheric CO2 concentration and its concomitant global warming are two main characteristics of climate change. Abundant evidence from the previous chamber studies indicate that high temperature stress can decrease CO2 fertilizer effect and even cause yield reduction in sever scenarios. This well recognized negative CO2 concentration by air temperature interaction will pose a direct threat to current and future world rice production. Rice at flowering and grain filling stages are very sensitive to high temperature, which often occurs during the crucial reproductive period in large rice production area. The high-temperature induced inhibition of CO2 fertilizer effect in rice is very likely associated with the responses of these two key processes to CO2 and temperature. We will use the experimental platforms with fumigation environment close to natural farmland, and treat rice plants during the whole growth period with elevated atmospheric CO2 concentration and temperature that simulates the rice growth environment in the middle of this century. In order to find a method to maintain or increase rice productivity under the scenario of climate change, we will investigate the effects of high CO2 concentration and/or high temperature on grain-filling capacity and yield formation of rice and its agronomic regulation approaches, and study the influences of high CO2 and/or high temperature on rice flowering and grain filling processes and its physiological mechanisms. The results will greatly increase our capacity in predicting rice response to future high-CO2 and high-temperature world, and will be useful for the effective preparation of adaptation strategies for future rice production.
迅速增加的大气CO2浓度增高及其伴随的全球变暖是气候变化的两个主要特征。前期大量气室研究发现,高温胁迫使高CO2浓度对水稻产量的肥料效应减小甚至造成减产,这种广泛报道的负向互作将直接威胁当前和未来世界的稻作生产。水稻开花和结实过程对经常同期而至的高温胁迫非常敏感,高温胁迫抑制CO2的肥料效应很可能与这两个关键过程的应答有关。利用熏蒸环境接近于稻田的试验平台,全生育期动态模拟本世纪中叶大气CO2浓度(增200 μmol mol-1)和温度(增2℃),设置多因子互作试验,研明高CO2浓度和高温对水稻结实能力和产量形成的影响及其农艺调控途径,揭示这两个重要环境因子对水稻开花受精和灌浆结实过程的影响及其生理基础,探索气候变化情形下增加或维持水稻生产力的途径和方法。阐明这些问题将显著增强我们对未来高CO2浓度和高温环境下水稻响应的预测能力,进而更加有效地制订出应对气候变化的适应策略。

结项摘要

大气CO2浓度和气温升高是气候变化的两个主要特征。水稻是人类最重要的食物来源,研明CO2浓度、温度特别是两者的交互作用对水稻的影响对世界或地区粮食安全均很重要,但迄今为止两因子的互作研究较少,更缺乏自然农田环境中的开放式试验研究。全球变暖给稻米生产带来威胁,特别是当高温胁迫与开花受精和籽粒灌浆过程同期而至的情形下。本项目主要利用稻田 FACE平台,模拟本世纪中叶的大气CO2浓度和温度,重点研究代表性水稻品种结实和产量性状对CO2浓度的响应及其与冠层气温变化的关系。结果表明,对高温较为钝感的籼型品种而言,高温处理下大气CO2浓度升高使水稻增产的幅度大于环境温度处理(+64% vs +39%),饱粒率、秕粒率、空粒率以及平均粒重等结实性状的变化均表现出相似趋势。这主要与高浓度CO2环境下生长的水稻能维持较高的碳水化合物生产水平,进而可有效减轻高温对花粉发育和籽粒灌浆的伤害。相反,对高温较为敏感的粳型水稻而言,CO2浓度与温度互作对颖花育性和充实过程均有负面影响;表现在高CO2浓度环境下每穗颖花数和饱粒率降低,垩白增加,但开花期遭遇高温会恶化这种负面影响,进而降低CO2对产量的肥料效应。除了品种之外,CO2浓度或/和温度处理的效应也依赖于籽粒着生位置、栽培措施和环境条件。以上研究结果可为准确预测气候变化对我国稻作生产的影响以及制定适应对策提供参考。项目实施期间研究小组发表标注基金资助的相关论文16篇,其中SCI收录3篇、CSCD收录论文13篇;另外,指导完成博士后出站报告1篇、硕士毕业论文4篇。

项目成果

期刊论文数量(11)
专著数量(1)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(1)
专利数量(0)
开放式空气中CO_2浓度和温度增高对水稻叶片叶绿素含量和SPAD值的动态影响
  • DOI:
    10.16819/j.1001-7216.2017.7022
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    中国水稻科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    周宁;景立权;王云霞;朱建国;杨连新;王余龙
  • 通讯作者:
    王余龙
大气CO2浓度和温度互作对水稻生长发育的影响研究进展
  • DOI:
    10.5846/stxb201412272588
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    生态学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    景立权;赖上坤;王云霞;杨连新;王余龙
  • 通讯作者:
    王余龙
大气CO2浓度和氮处理对‘武运粳23’产量及营养品质的影响:FACE研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    中国稻米
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    童楷程;户少武;景立权;牛玺朝;杨阳;朱建国;王余龙;杨连新;王云霞‍
  • 通讯作者:
    王云霞‍
Effects of CO2 enrichment and spikelet removal on rice quality under open-air field conditions
露天条件下CO2富集和去穗对稻米品质的影响
  • DOI:
    10.1016/s2095-3119(15)61245-x
  • 发表时间:
    2016-01-01
  • 期刊:
    JOURNAL OF INTEGRATIVE AGRICULTURE
  • 影响因子:
    4.8
  • 作者:
    Jing Li-quan;Wu Yan-zhen;Yang Lian-xin
  • 通讯作者:
    Yang Lian-xin
阴晴天条件下高CO_2浓度对杂交稻光合作用影响的FACE研究
  • DOI:
    10.13287/j.1001-9332.201903.024
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    应用生态学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    景立权;户少武;卢琦;牛玺朝;王云霞;朱建国;王余龙;杨连新
  • 通讯作者:
    杨连新

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其他文献

不同秧苗素质和移栽密度条件下臭氧胁迫对水稻光合作用、物质生产和产量的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    生态学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    彭斌;李潘林;周楠;赖上坤;朱建国;杨连新;王余龙
  • 通讯作者:
    王余龙
结实期人工模拟倒伏对水稻生长和产量的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    中国农学通报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    赵新勇;景立权;吴艳珍;王云霞;杨连新;王余龙
  • 通讯作者:
    王余龙
开放式空气二氧化碳浓度增高对小麦产量形成的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    应用生态学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    黄建晔;董桂春;李世峰;王余龙;刘钢;杨连新;朱建国;杨洪建
  • 通讯作者:
    杨洪建
结实期叶面施锌对扬麦16和扬辐麦2号籽粒不同部位锌含量的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    农业环境科学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    齐义涛;张庆;周三妮;杨晓晨;杨连新;王云霞
  • 通讯作者:
    王云霞
臭氧胁迫对不同敏感型水稻干物质积累与分配的影响
  • DOI:
    10.16819/j.1001-7216.2018.7097
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    中国水稻科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    邵在胜;穆海蓉;赵轶鹏;彭斌;王余龙;王云霞;杨连新
  • 通讯作者:
    杨连新

其他文献

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杨连新的其他基金

高浓度CO2增加水稻产量的源库调节机制研究
  • 批准号:
    32372216
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    50 万元
  • 项目类别:
    面上项目
大气CO2/O3浓度升高条件下水稻倒伏的成因与调控研究
  • 批准号:
    31371563
  • 批准年份:
    2013
  • 资助金额:
    86.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
大气CO2浓度升高条件下稻米品质变劣的成因及其调控
  • 批准号:
    31171460
  • 批准年份:
    2011
  • 资助金额:
    62.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
高臭氧浓度下水稻颖花和粒重形成受阻及其成因-FACE研究
  • 批准号:
    30871486
  • 批准年份:
    2008
  • 资助金额:
    29.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
FACE情形下水稻库容形成的响应及其生理机制
  • 批准号:
    30671226
  • 批准年份:
    2006
  • 资助金额:
    22.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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  • 批准号:
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  • 资助金额:
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  • 项目类别:
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相似海外基金

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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