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次生物质是植物化学防御的物质基础。CO2和O3浓度升高通过调控光合作用和次生代谢进而影响植物次生物质的合成、转运、储存和释放。本研究采用Meta分析方法量化CO2和O3浓度升高对以碳为基础的次生物质(CBSC)及以氮为基础的次生物质(NBSC)影响,借助开顶式气室(OTC)模拟实验,观测CO2浓度升高(550ppm)、O3浓度升高(60ppm)及其交互作用对玉米、春小麦和冬小麦幼苗生物量和化感物质丁布(DIMBOA)的影响,主要研究结果如下: (1)通过Meta分析发现, CO2浓度升高,CBSC浓度显著增加9.6%,其中酚类增加12.1%,萜类和VOC(挥发性物质)没有显著变化;O3浓度升高使CBSC含量显著增加11.0%,其中酚类与萜类物质分别增加12.4%和6.5%,而VOC降低12.6%。 CO2浓度升高,NBSC浓度显著降低5.6%,其中氰类物质显著降低17.4%,而芥子油苷和生物碱没有显著变化;O3浓度升高使NBSC含量显著降低22.0%。 (2) OTC试验表明, CO2浓度升高使玉米丁布含量变幅为-74.5-53.7%,10个品种平均降低16.4%,生物量降低1.3%; O3浓度升高丁布含量变幅为-52.1-281.2%,平均增加48.4%,生物量降低5.9%;交互作用使玉米丁布含量降低28.2-79.8%,平均降低56.9%,生物量降低13.8%。 CO2浓度升高使春小麦丁布含量变幅为-71.0-36.0%,6个品种平均降低35.0%,生物量降低0.8%; O3浓度升高丁布含量变幅为-54.1-94.6%,平均降低13.2%,生物量降低9.0%;交互作用使冬小麦丁布含量降低21.0-66.6%,平均降低52.5%,生物量降低32.2%。 CO2浓度升高使冬小麦丁布含量变幅为-18.1-115.5%,7个品种平均增加50.6%,生物量提高5.4%; O3浓度升高丁布含量增加32.7-273.0%,平均增加112.6%,生物量提高2.1%;交互作用使丁布含量变幅为-32.5-75.4%,平均增加0.4%,生物量降低4.4%。 多元分析显示,玉米品种东单213和先玉420、春小麦品种龙辐麦970227和中国春以及冬小麦品种陕139、兰考217和长武134在所有处理条件下丁布含量均较高,暗示这些品种在未来气候变化条件下具有较高的化学防御潜力。本研究采用丁布为目标化感物质,结合生物量参数,通过多元统计分析获得的结果对未来环境变化背景下定向育种具有一定的参考意义。