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Effect of heat wave on N2 fixation and N remobilisation of lentil (Lens culinaris MEDIK) grown under free air CO2 enrichment in a mediterranean-type environment.
Plant Biology ( IF 4.2 ) Pub Date : 2019-10-16 , DOI: 10.1111/plb.13047 S Parvin 1, 2, 3 , S Uddin 3, 4, 5 , M Bourgault 6 , A Delahunty 7 , J Nuttall 7 , J Brand 7 , G O'Leary 7 , G J Fitzgerald 5, 7 , R Armstrong 7, 8 , M Tausz 9
Plant Biology ( IF 4.2 ) Pub Date : 2019-10-16 , DOI: 10.1111/plb.13047 S Parvin 1, 2, 3 , S Uddin 3, 4, 5 , M Bourgault 6 , A Delahunty 7 , J Nuttall 7 , J Brand 7 , G O'Leary 7 , G J Fitzgerald 5, 7 , R Armstrong 7, 8 , M Tausz 9
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The stimulatory effect of elevated [CO2 ] (e[CO2 ]) on crop production in future climates is likely to be cancelled out by predicted increases in average temperatures. This effect may become stronger through more frequent and severe heat waves, which are predicted to increase in most climate change scenarios. Whilst the growth and yield response of some legumes grown under the interactive effect of e[CO2 ] and heat waves has been studied, little is known about how N2 fixation and overall N metabolism is affected by this combination. To address these knowledge gaps, two lentil genotypes were grown under ambient [CO2 ] (a[CO2 ], ~400 µmol·mol-1 ) and e[CO2 ] (~550 µmol·mol-1 ) in the Australian Grains Free Air CO2 Enrichment facility and exposed to a simulated heat wave (3-day periods of high temperatures ~40 °C) at flat pod stage. Nodulation and concentrations of water-soluble carbohydrates (WSC), total free amino acids, N and N2 fixation were assessed following the imposition of the heat wave until crop maturity. Elevated [CO2 ] stimulated N2 fixation so that total N2 fixation in e[CO2 ]-grown plants was always higher than in a[CO2 ], non-stressed control plants. Heat wave triggered a significant decrease in active nodules and WSC concentrations, but e[CO2 ] had the opposite effect. Leaf N remobilization and grain N improved under interaction of e[CO2 ] and heat wave. These results suggested that larger WSC pools and nodulation under e[CO2 ] can support post-heat wave recovery of N2 fixation. Elevated [CO2 ]-induced accelerated leaf N remobilisation might contribute to restore grain N concentration following a heat wave.
中文翻译：
在地中海型环境中，热波对在自由空气中二氧化碳富集下生长的小扁豆（Lens culinaris MEDIK）的N2固定和N迁移的影响。
[CO2]（e [CO2]）升高对未来气候下作物生产的刺激作用很可能会因预测的平均温度升高而抵消。通过更频繁和更严重的热浪，这种影响可能会变得更强，预计在大多数气候变化情况下这种热浪会增加。虽然已经研究了在e [CO2]和热波的相互作用作用下生长的某些豆类的生长和产量响应，但对于这种结合如何影响N2固定和整体N代谢的了解甚少。为了解决这些知识差距，在澳大利亚谷物自由空气中，在环境[CO2]（a [CO2]，〜400 µmol·mol-1）和e [CO2]（〜550 µmol·mol-1）的环境下种植了两种小扁豆基因型。 CO2浓缩设施，并在平坦吊舱阶段暴露于模拟的热浪中（3天的高温〜40°C）。施加热波直至作物成熟后，评估水溶性碳水化合物（WSC）的结瘤和浓度，总游离氨基酸，N和N2固定。升高的[CO2]刺激了N2的固定，因此e [CO2]生长的植物中的总N2固定始终高于无胁迫的对照植物。热波触发了活动性结节和WSC浓度的显着降低，但e [CO2]具有相反的作用。在e [CO2]和热波的共同作用下，叶片氮素的转运和籽粒氮的吸收得到改善。这些结果表明，更大的WSC池和e [CO2]下的结瘤可以支持热波后N2固定的恢复。升高的[CO2]诱导的叶N加速迁移可能有助于在热浪后恢复籽粒N的浓度。施加热波直至作物成熟后，评估总游离氨基酸，N和N2固定。升高的[CO2]刺激了N2的固定，因此e [CO2]生长的植物中的总N2固定始终高于无胁迫的对照植物。热波触发了活动性结节和WSC浓度的显着降低，但e [CO2]具有相反的作用。在e [CO2]和热波的共同作用下，叶片氮素的转运和籽粒氮的吸收得到改善。这些结果表明，更大的WSC池和e [CO2]下的结瘤可以支持热波后N2固定的恢复。升高的[CO2]诱导的叶N加速迁移可能有助于在热浪后恢复籽粒N的浓度。施加热波直至作物成熟后，评估总游离氨基酸，N和N2固定。升高的[CO2]刺激了N2的固定，因此e [CO2]生长的植物中的总N2固定始终高于无胁迫的对照植物。热波触发了活动性结节和WSC浓度的显着降低，但e [CO2]具有相反的作用。在e [CO2]和热波的共同作用下，叶片氮素的转运和籽粒氮的吸收得到改善。这些结果表明，更大的WSC池和e [CO2]下的结瘤可以支持热波后N2固定的恢复。升高的[CO2]诱导的叶N加速迁移可能有助于在热浪后恢复籽粒N的浓度。升高的[CO2]刺激了N2的固定，因此e [CO2]生长的植物中的总N2固定始终高于无胁迫的对照植物。热波触发了活动性结节和WSC浓度的显着降低，但e [CO2]具有相反的作用。在e [CO2]和热波的共同作用下，叶片氮素的转运和籽粒氮的吸收得到改善。这些结果表明，更大的WSC池和e [CO2]下的结瘤可以支持热波后N2固定的恢复。升高的[CO2]诱导的叶N加速迁移可能有助于在热浪后恢复籽粒N的浓度。升高的[CO2]刺激了N2的固定，因此e [CO2]生长的植物中的总N2固定始终高于无胁迫的对照植物。热波触发了活动性结节和WSC浓度的显着降低，但e [CO2]具有相反的作用。在e [CO2]和热波的共同作用下，叶片氮素的转运和籽粒氮的吸收得到改善。这些结果表明，更大的WSC池和e [CO2]下的结瘤可以支持热波后N2固定的恢复。升高的[CO2]诱导的叶N加速迁移可能有助于在热浪后恢复籽粒N的浓度。但是e [CO2]的作用相反。在e [CO2]和热波的共同作用下，叶片氮素的转运和籽粒氮的吸收得到改善。这些结果表明，更大的WSC池和e [CO2]下的结瘤可以支持热波后N2固定的恢复。升高的[CO2]诱导的叶N加速迁移可能有助于在热浪后恢复籽粒N的浓度。但是e [CO2]的作用相反。在e [CO2]和热波的共同作用下，叶片氮素的转运和籽粒氮的吸收得到改善。这些结果表明，更大的WSC池和e [CO2]下的结瘤可以支持热波后N2固定的恢复。升高的[CO2]诱导的叶N加速迁移可能有助于在热浪后恢复籽粒N的浓度。
更新日期：2019-10-16
中文翻译：
在地中海型环境中，热波对在自由空气中二氧化碳富集下生长的小扁豆（Lens culinaris MEDIK）的N2固定和N迁移的影响。
[CO2]（e [CO2]）升高对未来气候下作物生产的刺激作用很可能会因预测的平均温度升高而抵消。通过更频繁和更严重的热浪，这种影响可能会变得更强，预计在大多数气候变化情况下这种热浪会增加。虽然已经研究了在e [CO2]和热波的相互作用作用下生长的某些豆类的生长和产量响应，但对于这种结合如何影响N2固定和整体N代谢的了解甚少。为了解决这些知识差距，在澳大利亚谷物自由空气中，在环境[CO2]（a [CO2]，〜400 µmol·mol-1）和e [CO2]（〜550 µmol·mol-1）的环境下种植了两种小扁豆基因型。 CO2浓缩设施，并在平坦吊舱阶段暴露于模拟的热浪中（3天的高温〜40°C）。施加热波直至作物成熟后，评估水溶性碳水化合物（WSC）的结瘤和浓度，总游离氨基酸，N和N2固定。升高的[CO2]刺激了N2的固定，因此e [CO2]生长的植物中的总N2固定始终高于无胁迫的对照植物。热波触发了活动性结节和WSC浓度的显着降低，但e [CO2]具有相反的作用。在e [CO2]和热波的共同作用下，叶片氮素的转运和籽粒氮的吸收得到改善。这些结果表明，更大的WSC池和e [CO2]下的结瘤可以支持热波后N2固定的恢复。升高的[CO2]诱导的叶N加速迁移可能有助于在热浪后恢复籽粒N的浓度。施加热波直至作物成熟后，评估总游离氨基酸，N和N2固定。升高的[CO2]刺激了N2的固定，因此e [CO2]生长的植物中的总N2固定始终高于无胁迫的对照植物。热波触发了活动性结节和WSC浓度的显着降低，但e [CO2]具有相反的作用。在e [CO2]和热波的共同作用下，叶片氮素的转运和籽粒氮的吸收得到改善。这些结果表明，更大的WSC池和e [CO2]下的结瘤可以支持热波后N2固定的恢复。升高的[CO2]诱导的叶N加速迁移可能有助于在热浪后恢复籽粒N的浓度。施加热波直至作物成熟后，评估总游离氨基酸，N和N2固定。升高的[CO2]刺激了N2的固定，因此e [CO2]生长的植物中的总N2固定始终高于无胁迫的对照植物。热波触发了活动性结节和WSC浓度的显着降低，但e [CO2]具有相反的作用。在e [CO2]和热波的共同作用下，叶片氮素的转运和籽粒氮的吸收得到改善。这些结果表明，更大的WSC池和e [CO2]下的结瘤可以支持热波后N2固定的恢复。升高的[CO2]诱导的叶N加速迁移可能有助于在热浪后恢复籽粒N的浓度。升高的[CO2]刺激了N2的固定，因此e [CO2]生长的植物中的总N2固定始终高于无胁迫的对照植物。热波触发了活动性结节和WSC浓度的显着降低，但e [CO2]具有相反的作用。在e [CO2]和热波的共同作用下，叶片氮素的转运和籽粒氮的吸收得到改善。这些结果表明，更大的WSC池和e [CO2]下的结瘤可以支持热波后N2固定的恢复。升高的[CO2]诱导的叶N加速迁移可能有助于在热浪后恢复籽粒N的浓度。升高的[CO2]刺激了N2的固定，因此e [CO2]生长的植物中的总N2固定始终高于无胁迫的对照植物。热波触发了活动性结节和WSC浓度的显着降低，但e [CO2]具有相反的作用。在e [CO2]和热波的共同作用下，叶片氮素的转运和籽粒氮的吸收得到改善。这些结果表明，更大的WSC池和e [CO2]下的结瘤可以支持热波后N2固定的恢复。升高的[CO2]诱导的叶N加速迁移可能有助于在热浪后恢复籽粒N的浓度。但是e [CO2]的作用相反。在e [CO2]和热波的共同作用下，叶片氮素的转运和籽粒氮的吸收得到改善。这些结果表明，更大的WSC池和e [CO2]下的结瘤可以支持热波后N2固定的恢复。升高的[CO2]诱导的叶N加速迁移可能有助于在热浪后恢复籽粒N的浓度。但是e [CO2]的作用相反。在e [CO2]和热波的共同作用下，叶片氮素的转运和籽粒氮的吸收得到改善。这些结果表明，更大的WSC池和e [CO2]下的结瘤可以支持热波后N2固定的恢复。升高的[CO2]诱导的叶N加速迁移可能有助于在热浪后恢复籽粒N的浓度。
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