• Energy Research
• 2. Zero hunger close
• CN close
• AU close

ABSTRACTPlant heme oxygenases (HOs) regulate biosynthesis of phytochrome which accounts for photo‐acceptance and ‐morphogenesis. Recent studies have demonstrated that plant HOs also regulate many other physiological processes including response to environmental stimuli. To elucidate the mechanism by which HOs regulate plant adaptation to heavy metal exposure, three novel HOs genes were isolated from rapeseed (Brassica napus) and their expression patterns were analysed. Alignment of deduced protein sequences revealed that the three BnHOs share high identity with their corresponding orthologos (AtHO1‐3) from Arabidopsis. To investigate whether the BnHO regulates plant tolerance to Hg toxicity, we constructed B. napus transgenic plants overexpressing BnHO‐1. Under Hg stress, the transgenic plants had 1.41–1.59 folds higher biomass than the untransformants. However, overexpression of BnHO‐1 resulted in less accumulation of Hg in some lines of transformants than in untransformants. The transgenic plants show lower abundance of reactive oxygen species and attenuated oxidative injury compared with the untransgenic plants. We cloned the promoter sequences of BnHO‐1 from B. napus. Analysis revealed that the 1119 bp fragment contains a conserved Cd responsive element (CdRE) and others responding to multiple environmental stimuli. Transient expression in tobacco leaves showed differential responses to heavy metals (Zn, Cu, Pb, Hg and Cd).

AbstractElevated CO2 concentration has been reported to decrease grain nutrient concentrations and thus worsen nutritional deficiency and hidden hunger. One nutritional aspect is mineral content, yet mineral bioavailability can be limited by the presence of phytic acid. Given that future climate scenarios predict elevated global temperature driven by elevated atmospheric CO2 concentrations, we used Temperature by Free‐Air CO2 Enrichment (T‐FACE) field experiments to investigate whether elevated temperature alters the effects of elevated CO2 on grain mineral concentrations, grain mineral yields, and their bioavailability in a range of wheat and rice genotypes. We found that the negative effects of elevated CO2 were compensated for by positive effects of elevated temperature. As a result, the combined elevated CO2 and elevated temperature increased concentrations of some minerals by up to ~15% in both rice and wheat relative to control conditions. Moreover, the combined elevated CO2 and elevated temperature did not significantly change total yields of some minerals despite lower grain yields. The combined CO2 and temperature elevation increased phytic acid concentration in rice by 18.1% but decreased it in wheat by 3.5%. The mineral bioavailability, estimated as the mole ratio of phytic acid to minerals in rice and wheat grains, was limited by the combined CO2 and temperature elevation in only a few cases. Our results indicate that under future climate conditions of elevated temperature and CO2, the nutritional quality of rice and wheat with respect to minerals may remain unchanged.

In recent years, food security, especially supply, has been an important issue in China’s agricultural production. The stability of grain prices is related to the stability and development of the grain market. Based on agricultural production data from 1970 to 2015, this paper explores the influence of agricultural product price fluctuation on grain production by using the cobweb theory and vector error correction (VEC) model. The results show that changes in grain production in China are affected by fluctuations in agricultural product prices, that the production change lags behind the price change, and that there is a long-term equilibrium relationship between grain yield and agricultural product price. A Granger causality test shows that the change in agricultural product price is the Granger cause of grain yield change.

Dans les latitudes tempérées élevées, les ongulés donnent généralement naissance dans une fenêtre temporelle étroite lorsque les conditions sont optimales pour la survie de la progéniture au printemps ou au début de l'été, et utilisent une photopériode changeante pour les conceptions temporelles afin d'anticiper ces conditions. Cependant, dans les basses latitudes tropicales, la variation de la durée du jour est minime et la variation des précipitations rend le cycle saisonnier moins prévisible. Néanmoins, plusieurs espèces d'ongulés conservent des pics de naissance étroits dans de telles conditions, tandis que d'autres montrent que les naissances se propagent assez largement tout au long de l'année. Nous avons étudié comment la variation des précipitations d'une année à l'autre et d'une année à l'autre a influencé le moment de la reproduction de quatre espèces d'ongulés montrant ces modèles contrastés dans la région de Masai Mara au Kenya. Les quatre espèces présentaient des pics de naissance au cours de la période optimale putative au début de la saison humide. Pour le hartebeest et l'impala, le pic de naissance est diffus et la progéniture naît tout au long de l'année. En revanche, le topi et le phacochère ont montré une concentration saisonnière étroite de naissances, avec des conceptions supprimées une fois que les précipitations mensuelles sont tombées en dessous d'un seuil. Les fortes précipitations de la saison précédente et les fortes pluies précoces de l'année en cours ont amélioré la survie au stade juvénile de toutes les espèces, à l'exception de l'impala. Nos résultats révèlent comment la variation des précipitations affectant la croissance des graminées et donc la nutrition des herbivores peut régir la phénologie reproductive des ongulés dans les latitudes tropicales où la variation de la longueur du jour est minime. Le mécanisme sous-jacent semble être la suppression des conceptions une fois que les gains nutritionnels deviennent insuffisants. En réagissant de manière proximale à la variation des précipitations au cours de l'année, les ongulés de la savane tropicale sont moins susceptibles d'être affectés négativement par les conséquences du réchauffement climatique sur la phénologie de la végétation que les ongulés du Nord montrant un contrôle photopériodique plus rigide sur le moment de la reproduction. En latitudes templadas altas, los ungulados generalmente dan a luz dentro de una ventana de tiempo estrecha cuando las condiciones son óptimas para la supervivencia de la descendencia en primavera o principios del verano, y utilizan conceptos cambiantes de fotoperíodo a tiempo para anticipar estas condiciones. Sin embargo, en latitudes tropicales bajas, la variación de la duración del día es mínima, y la variación de las precipitaciones hace que el ciclo estacional sea menos predecible. Sin embargo, varias especies de ungulados conservan picos de nacimiento estrechos en tales condiciones, mientras que otras muestran nacimientos muy extendidos a lo largo del año. Investigamos cómo la variación interanual de las precipitaciones influyó en el tiempo reproductivo de cuatro especies de ungulados que muestran estos patrones contrastantes en la región de Masai Mara en Kenia. Las cuatro especies exhibieron picos de nacimiento durante el periodo óptimo putativo en la estación húmeda temprana. Para hartebeest e impala, el pico de nacimiento era difuso y las crías nacían durante todo el año. Por el contrario, topi y jabalí mostraron una estrecha concentración estacional de nacimientos, con concepciones suprimidas una vez que las precipitaciones mensuales cayeron por debajo de un nivel umbral. Las altas precipitaciones en la temporada anterior y las altas lluvias tempranas en el año en curso mejoraron la supervivencia en la etapa juvenil para todas las especies, excepto los impalas. Nuestros hallazgos revelan cómo la variación de la precipitación que afecta el crecimiento de la hierba y, por lo tanto, la nutrición de los herbívoros, puede gobernar la fenología reproductiva de los ungulados en latitudes tropicales donde la variación de la duración del día es mínima. El mecanismo subyacente parece ser la supresión de las concepciones una vez que las ganancias nutricionales se vuelven insuficientes. Al responder proximalmente a la variación de las precipitaciones dentro del año, es menos probable que los ungulados de la sabana tropical se vean afectados negativamente por las consecuencias del calentamiento global para la fenología de la vegetación que los ungulados del norte que muestran un control fotoperiódico más rígido sobre el tiempo reproductivo. In high temperate latitudes, ungulates generally give birth within a narrow time window when conditions are optimal for offspring survival in spring or early summer, and use changing photoperiod to time conceptions so as to anticipate these conditions. However, in low tropical latitudes day length variation is minimal, and rainfall variation makes the seasonal cycle less predictable. Nevertheless, several ungulate species retain narrow birth peaks under such conditions, while others show births spread quite widely through the year. We investigated how within-year and between-year variation in rainfall influenced the reproductive timing of four ungulate species showing these contrasting patterns in the Masai Mara region of Kenya. All four species exhibited birth peaks during the putative optimal period in the early wet season. For hartebeest and impala, the birth peak was diffuse and offspring were born throughout the year. In contrast, topi and warthog showed a narrow seasonal concentration of births, with conceptions suppressed once monthly rainfall fell below a threshold level. High rainfall in the previous season and high early rains in the current year enhanced survival into the juvenile stage for all the species except impala. Our findings reveal how rainfall variation affecting grass growth and hence herbivore nutrition can govern the reproductive phenology of ungulates in tropical latitudes where day length variation is minimal. The underlying mechanism seems to be the suppression of conceptions once nutritional gains become insufficient. Through responding proximally to within-year variation in rainfall, tropical savanna ungulates are less likely to be affected adversely by the consequences of global warming for vegetation phenology than northern ungulates showing more rigid photoperiodic control over reproductive timing. في خطوط العرض المعتدلة العالية، تلد ذوات الحوافر عمومًا في غضون فترة زمنية ضيقة عندما تكون الظروف مثالية لبقاء النسل في الربيع أو أوائل الصيف، وتستخدم تغيير الفترة الضوئية إلى مفاهيم زمنية لتوقع هذه الظروف. ومع ذلك، في خطوط العرض الاستوائية المنخفضة، يكون تباين طول اليوم ضئيلًا، ويجعل تباين هطول الأمطار الدورة الموسمية أقل قابلية للتنبؤ. ومع ذلك، فإن العديد من الأنواع ذوات الحوافر تحتفظ بقمم ولادة ضيقة في ظل هذه الظروف، في حين أن البعض الآخر يظهر أن الولادات تنتشر على نطاق واسع خلال العام. لقد حققنا في كيفية تأثير التباين في هطول الأمطار خلال العام وبين الأعوام على التوقيت التكاثري لأربعة أنواع من ذوات الحوافر تظهر هذه الأنماط المتناقضة في منطقة ماساي مارا في كينيا. أظهرت جميع الأنواع الأربعة قمم ولادة خلال الفترة المثلى المفترضة في موسم الأمطار المبكر. بالنسبة لحيوان النحل والامبالا، كانت ذروة الولادة منتشرة وولدت ذرية على مدار العام. على النقيض من ذلك، أظهر التوبي والخنزير الحربي تركيزًا موسميًا ضيقًا للولادات، مع قمع المفاهيم بمجرد انخفاض هطول الأمطار الشهري إلى ما دون مستوى العتبة. عزز ارتفاع هطول الأمطار في الموسم السابق وارتفاع الأمطار المبكرة في العام الحالي البقاء على قيد الحياة في مرحلة الشباب لجميع الأنواع باستثناء الإمبالا. تكشف النتائج التي توصلنا إليها كيف أن تباين هطول الأمطار الذي يؤثر على نمو العشب وبالتالي تغذية الحيوانات العاشبة يمكن أن يحكم الفينولوجيا الإنجابية لذوات الحوافر في خطوط العرض الاستوائية حيث يكون تباين طول اليوم ضئيلًا. يبدو أن الآلية الأساسية هي قمع المفاهيم بمجرد أن تصبح المكاسب الغذائية غير كافية. من خلال الاستجابة القريبة من التباين في هطول الأمطار خلال العام، فإن ذوات الحوافر في السافانا الاستوائية أقل عرضة للتأثر سلبًا بعواقب الاحترار العالمي على فينولوجيا الغطاء النباتي من ذوات الحوافر الشمالية التي تظهر تحكمًا دوريًا ضوئيًا أكثر صرامة في توقيت التكاثر.

The ‘4 per mille Soils for Food Security and Climate’ was launched at the COP21 with an aspiration to increase global soil organic matter stocks by 4 per 1000 (or 0.4 %) per year as a compensation for the global emissions of greenhouse gases by anthropogenic sources. This paper surveyed the soil organic carbon (SOC) stock estimates and sequestration potentials from 20 regions in the world (New Zealand, Chile, South Africa, Australia, Tanzania, Indonesia, Kenya, Nigeria, India, China Taiwan, South Korea, China Mainland, United States of America, France, Canada, Belgium, England & Wales, Ireland, Scotland, and Russia). We asked whether the 4 per mille initiative is feasible for the region. The outcomes highlight region specific efforts and scopes for soil carbon sequestration. Reported soil C sequestration rates globally show that under best management practices, 4 per mille or even higher sequestration rates can be accomplished. High C sequestration rates (up to 10 per mille) can be achieved for soils with low initial SOC stock (topsoil less than 30 t C ha− 1), and at the first twenty years after implementation of best management practices. In addition, areas which have reached equilibrium will not be able to further increase their sequestration. We found that most studies on SOC sequestration only consider topsoil (up to 0.3 m depth), as it is considered to be most affected by management techniques. The 4 per mille number was based on a blanket calculation of the whole global soil profile C stock, however the potential to increase SOC is mostly on managed agricultural lands. If we consider 4 per mille in the top 1m of global agricultural soils, SOC sequestration is between 2-3 Gt C year− 1, which effectively offset 20–35% of global anthropogenic greenhouse gas emissions. As a strategy for climate change mitigation, soil carbon sequestration buys time over the next ten to twenty years while other effective sequestration and low carbon technologies become viable. The challenge for cropping farmers is to find disruptive technologies that will further improve soil condition and deliver increased soil carbon. Progress in 4 per mille requires collaboration and communication between scientists, farmers, policy makers, and marketeers.