山西农业大学农学院气候变化与农业适应课题组在气候变化对作物影响与农业资源利用方面连续取得新进展

1.基于作物模型模拟研究不同耕作方式对黄土高原旱作小麦产量和土壤蓄水量的影响

在降雨量分布不均的半干旱地区，合理的耕作措施对于提高土壤蓄水能力和提高作物产量至关重要。针对这一问题，课题组围绕耕作措施对黄土高原半干旱区水资源高效利用和产量提升策略开展研究。该研究成果以“Deep plowing increases soil water storage and wheat yield in a semiarid region of Loess Plateau in China: a simulation study”为题发表在中科院一区TOP期刊Field Crops Research上。研究结果表明我国半干旱黄土高原地区采用深翻耕作可通过提高年均土壤蓄水量进而提高水分利用效率，促进小麦增产，本研究验证了深翻耕作在半干旱地区的长期适用性，为半干旱地区小麦生产提供了参考。

论文链接：

https://doi.org/10.1016/j.fcr.2024.109299

农学院青年教师史鑫蕊博士为论文第一作者，我校郝兴宇教授、中国农业大学王靖教授和澳大利亚墨尔本大学Lam Shu Kee副教授为共同通讯作者，高志强教授、李萍教授、宗毓铮教授、张东升副教授等参与了本研究的相关工作。本研究得到了山西省留学基金委研究项目（2022-107）和山西农业大学博士科研启动项目（2021BQ81）等项目的支持。

2.GmHSP23.9在CO2升高条件下调节大豆结瘤

豆科植物-根瘤菌共生为豆科作物氮素利用和产量提升提供了独特的途径。课题组前期研究表明，在CO2浓度升高条件下，大豆根瘤的数量会增加。然而，这种现象背后的潜在机制仍然不清楚。针对这一问题，课题组围绕大豆根瘤对CO2浓度升高的响应机制开展研究。该研究成果以“The role ofGmHSP23.9in regulating soybean nodulation under elevated CO2condition”为题发表在中科院一区TOP期刊International Journal of Biological Macromolecules上。研究结果表明，GmHSP23.9通过调控Nod因子信号通路和AON信号通路中关键基因的表达来正向调节CO2浓度升高条件下大豆结瘤，本研究成功地确定了CO2浓度升高影响大豆根瘤中的关键调节因子，并为sHSPs在豆科植物结瘤中的作用提供了新的线索。

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https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2024.133436

农学院博士研究生牛冰洁（已毕业）为论文第一作者，李萍教授和王利祥教授为共同通讯作者，郝兴宇教授参与了本研究的相关工作。本研究得到了山西农业大学农学院研究生教育改革与质量提升工程项目（2023YDT03）和山西省留学人员科技活动择优资助项目（20220017）等项目的支持。

3.CO2浓度升高延长了升温条件下小麦的生殖生长期并增强了其碳代谢

全球大气中二氧化碳（CO₂）浓度的持续上升与气候变暖现象，对农作物生产及品质构成了严峻威胁。针对这一重大挑战，课题组围绕大气CO₂浓度与温度升高的综合效应对小麦产量、品质及其内在驱动机制开展研究。该研究成果以“Elevated CO2Concentration Extends Reproductive Growth Period and Enhances Carbon Metabolism in Wheat Exposed to Increased Temperature”为题发表在中科院一区TOP期刊Plant, Cell & Environment上。研究结果表明，大气CO2浓度升高通过延长升温条件下籽粒灌浆时间、提高光合速率、促进碳代谢和增加单位面积穗数促进小麦增产；然而通过抑制氮素同化导致小麦籽粒蛋白含量下降，品质降低，本研究为未来气候变化背景下我国北方小麦生产管理提供了理论依据。

论文链接：

https://doi.org/10.1111/pce.15243

农学院在读博士研究生王娇为论文第一作者，郝兴宇教授和李萍教授为共同通讯作者，团队宗毓铮教授、张东升副教授和史鑫蕊博士参与了本研究的相关工作。本研究得到了国家自然科学基金（31971773）和山西农业大学青年拔尖创新人才支持计划（BJRC201602）等项目的支持。

硝化抑制剂可以减缓土壤中铵态氮向硝态氮的转化，有效减少N2O排放。但是，在未来CO2浓度与温度升高条件下，硝化抑制剂对土壤氮循环的影响是复杂且未知的。针对这一问题，课题组围绕大气CO₂浓度与温度升高下硝化抑制剂对小麦土壤氮循环影响开展系列研究。

4.大气CO2浓度与温度升高下硝化抑制剂硝基吡啶对小麦土壤N2O排放的影响

该研究成果以“Effects of the nitrification inhibitor nitrapyrin on N2O emissions under elevated CO2and rising temperature in a wheat cropping system”为题发表在中科院2区TOP期刊Applied Soil Ecology上。研究结果表明，未来CO2与温度共同升高作用通过影响AOA、nirK、nirS等基因的丰度限制硝化抑制剂对N2O排放的抑制作用，使其减少N2O排放效果低于预期，本研究为未来气候变化背景下小麦生产管理提供了参考。

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https://doi.org/10.1016/j.apsoil.2024.105501

农学院宗毓铮教授为论文第一作者，李萍教授为通讯作者，团队郝兴宇教授、张东升副教授和史鑫蕊博士参与了本研究的相关工作。本研究得到了山西农业大学青年拔尖创新人才支持计划（BJRC201602）和山西省基础研究计划面上项目（202103021224152）等项目的支持。

5.CO2浓度升高背景下，硝化抑制剂改变了小麦土壤微生物群落组成，提高了土壤氮利用潜力

该研究成果以“Nitrification inhibitor shifts the composition of soil microbial communities and increases N utilization potentials in wheat soil under elevated CO2concentration”为题发表在中科院2区TOP期刊Plant and soil上。研究结果表明，CO2浓度升高下添加硝化抑制剂通过增加土壤蓝藻细菌丰度和富营养微生物拟杆菌丰度以及减少氨氧化微生物基因拷贝数促进土壤氮有效性和微生物群落潜在生长速率，本研究为未来气候变化背景下小麦生产管理提供了参考。

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https://doi.org/10.1007/s11104-024-06977-0

农学院博士研究生杨净（已毕业）为论文第一作者，郝兴宇教授和李萍教授为共同通讯作者，团队宗毓铮教授、张东升副教授和史鑫蕊博士参与了本研究的相关工作。本研究得到了国家自然科学基金（31971773）和山西农业大学农学院研究生教育改革与质量提升工程项目（2023YDT03）等项目的支持。

工业革命以来，大气CO2浓度持续升高。CO2浓度升高能够促进作物生长，调控作物对逆境胁迫的响应。然而，其调控生理生化反应的分子代谢机制尚不完全清楚。针对这一问题，课题组围绕大气CO₂浓度与逆境胁迫对不同作物生长影响开展系列研究。

6.CO2浓度升高可促进盐碱胁迫下大豆植物生长、光合作用和离子平衡

该研究成果以“Elevated CO2concentration enhances plant growth, photosynthesis, and ion homeostasis of soybean under salt-alkaline stress”为题发表在中科院2区TOP期刊Environmental and Experimental Botany上。研究结果表明，CO2浓度升高可通过减少大豆Na+的吸收、促进光合碳同化和调控离子转运体基因的表达缓解盐碱胁迫的负面影响，本研究为农业生态安全和作物抗盐碱生产管理和育种提供了新的理论依据。

论文链接：

https://doi.org/10.1016/j.envexpbot.2024.106000

农学院硕士研究生吕丹尼（已毕业）为论文第一作者，李萍教授和赵志国教授为共同通讯作者，团队郝兴宇教授、宗毓铮教授、张东升副教授和史鑫蕊博士参与了本研究的相关工作。本研究得到了中央引导地方项目（YDZJSX2022A041）和山西省研究生教育创新项目（2022Y332）等项目的支持。

7.大气CO2浓度升高通过调节细胞结构、表皮蜡质合成、光合作用和氧化应激响应来提高大豆抗旱性

该研究成果以“Elevated CO2concentration enhances drought resistance of soybean by regulating cell structure, cuticular wax synthesis, photosynthesis, and oxidative stress response”为题发表在中科院2区TOP期刊Plant Physiology and Biochemistry上。研究结果表明，CO2浓度升高通过上调蜡质合成、光合作用、活性氧响应以及渗透调节物质代谢相关基因的表达提高水分利用效率、表皮蜡质含量和碳同化缓解大豆干旱胁迫的负面效应，本研究为明确CO2浓度升高缓解作物干旱胁迫机理以及未来气候变化背景下的抗旱大豆育种提供了理论基础。

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https://doi.org/10.1016/j.envexpbot.2022.105127

农学院硕士研究生李阿立（已毕业）为论文第一作者，郝兴宇教授和李萍教授为共同通讯作者，团队宗毓铮教授、张东升副教授和史鑫蕊博士参与了本研究的相关工作。本研究得到了国家自然科学基金（31871517）和省部共建有机旱作农业国家重点实验室自主研发课题（202105D121008-3-7）等项目的支持。

8.CO2浓度升高通过减轻氧化应激和促进碳同化增强谷子的抗旱性

该研究成果以“Elevated CO2concentration enhances drought tolerance by mitigating oxidative stress and enhancing carbon assimilation in foxtail millet (Setaria italica)”为题发表在中科院2区期刊Journal of agronomy and crop science上。研究结果表明，CO2浓度升高通过增加提高谷子光合速率、PSII效率、抗氧化能力、渗透调节物质积累以及上调脱落酸诱导基因的表达增强谷子的抗旱性，本研究为未来CO2富集和干旱背景下的C4作物谷子生产管理提供了理论参考。

论文链接：https://doi.org/10.1111/jac.12778

农学院硕士研究生张小琴（已毕业）为论文第一作者，郝兴宇教授和李萍教授为共同通讯作者，团队宗毓铮教授、张东升副教授和史鑫蕊博士参与了本研究的相关工作。本研究得到了中央引导地方项目（YDZJSX2022A041）和山西省留学人员科技活动择优资助项目（20210041）等项目的支持。

来源： 农环视界