Збільшення СО2 загрожує харчуванню людини

Предмети

Авторська виправлення до цієї статті було опубліковано 01 жовтня 2019 року

Анотація

Нестача дієти цинку та заліза є суттєвою глобальною проблемою охорони здоров'я. За оцінками, ці два недоліки страждають від двох мільярдів людей 1, що спричиняє втрату 63 мільйони років життя щороку 2,3. Більшість із цих людей залежать від зерен С3 та бобових як основного джерела цинку та заліза в їжі. Тут ми повідомляємо, що зерна та бобові культури С3 мають нижчі концентрації цинку та заліза при вирощуванні в польових умовах при підвищеній атмосферній концентрації СО2, прогнозованій на середину цього століття. Посіви С3, крім бобових, також мають нижчі концентрації білка, тоді як врожаї С4, як видається, зазнають меншого впливу. Відмінності між сортами однієї культури свідчать про те, що розведення за зниженої чутливості до атмосферної концентрації СО2 може частково вирішити ці нові виклики світовому здоров’ю.

Параметри доступу

Підпишіться на журнал

Отримайте повний доступ до журналу протягом 1 року

лише 3,58 € за випуск

Усі ціни вказані у нетто-цінах.
ПДВ буде додано пізніше під час оплати.

Оренда або купівля статті

Отримайте обмежений за часом або повний доступ до статей на ReadCube.

Усі ціни вказані у нетто-цінах.

Список літератури

Тульчинський, Т. Х. Умови дефіциту мікроелементів: глобальні проблеми охорони здоров’я. Громадське здоров'я Рев. 32, 243–255 (2010)

Колфілд, Л. Е. і Блек, Р. Е. в Порівняльна кількісна оцінка ризиків для здоров’я: глобальний та регіональний тягар віднесення захворювань до вибраних основних факторів ризику (ред. Еззаті, М., Лопес, А. Д., Роджерс, А. та Мюррей, К. Дж. Л.) Вип. 1, гл. 5 (Всесвітня організація охорони здоров’я, 2004)

Stoltzfus, R. J., Mullany, L. & Black, R. E. in Порівняльна кількісна оцінка ризиків для здоров’я: глобальний та регіональний тягар віднесення захворювань до вибраних основних факторів ризику (ред. Еззаті, М., Лопес, А. Д., Роджерс, А. та Мюррей, К. Дж. Л.) Вип. 1, гл. 3 (Всесвітня організація охорони здоров’я, 2004)

De la Puente, L. S., Pérez, P. P., Martinez-Carrasco, R., Morcuende, R. M. & Del Molino, I. M. M. Дія підвищеного СО2 та високих температур на мінеральний хімічний склад двох сортів пшениці. Агрохіміка 44, 221–230 (2000)

Manderscheid, R., Bender, J., Jäger, H. J. & Weigel, H. J. Ефекти збагачення CO2 протягом сезону на зернові культури. II. Концентрація поживних речовин та якість зерна. Agric. Екосист. Навколишнє середовище. 54, 175–185 (1995)

Fangmeier, A., Grüters, U., Högy, P., Vermehren, B. & Jäger, H.-J. Вплив підвищеного СО2, надходження азоту та тропосферного озону на яру пшеницю. II. Поживні речовини (N, P, K, S, Ca, Mg, Fe, Mn, Zn). Навколишнє середовище. Полют. 96, 43–59 (1997)

Pleijel, H. et al. Вплив підвищеного рівня діоксиду вуглецю, озону та води на ріст та урожайність ярої пшениці. Фізіол. Рослина. 108, 61–70 (2000)

Seneweera, S. P. & Conroy, J. P. Зростання, урожай зерна та якість рису (Oryza sativa L.) у відповідь на підвищений вміст CO2 та фосфору. Грунтознавство Завод Nutr. 43, 1131–1136 (1997)

Lieffering, M., Kim, H.-Y., Kobayashi, K. & Okada, M.Вплив підвищеного СО2 на стихійні концентрації польових рисових зерен. Польові культури Res. 88, 279–286 (2004)

Пріор, С. А., Раніон, Г. Б., Роджерс, Х. Х. і Торберт, Х. А. Вплив збагачення атмосферного СО2 на динаміку поживних речовин сільськогосподарських культур за умов відмови. J. Plant Nutr. 31, 758–773 (2008)

Högy, P. & Fangmeier, A. Збагачення атмосфери CO2 впливає на картоплю. 2. Риси якості бульби. Євро. Дж. Агрон. 30, 85–94 (2009)

Högy, P. та ін. Вплив підвищеного СО2 на врожайність зерна та якість пшениці: результати трирічного експерименту збагачення СО2 у вільному повітрі. Рослинний біол. 11, 60–69 (2009)

Ербс, М. та співавт. Вплив збагачення CO2 на повітрі та надходження азоту на параметри якості зерна та елементний склад пшениці та ячменю, вирощених у сівозміні. Agric. Екосист. Навколишнє середовище. 136, 59–68 (2010)

Ейнсворт, Е. А. і Лонг, С. П. Чого ми навчилися за 15 років збагачення CO2 на повітрі (FACE)? Мета-аналітичний огляд реакцій фотосинтезу, властивостей навісу та рослинництва на зростання СО2 . Новий Фітол. 165, 351–372 (2005)

Curtis, P. S. & Wang, X. Мета-аналіз підвищеного впливу CO2 на масу, форму та фізіологію деревних рослин. Екологія 113, 299–313 (1998)

Duval, B. D., Blankinship, J. C., Dijkstra, P. & Hungate, B. A. Вплив CO2 на концентрацію поживних речовин у рослинах залежить від функціональної групи рослин та доступного азоту: мета-аналіз. Завод Екол. 213, 505–521 (2012)

Miller, L. V., Krebs, N. F. & Hambidge, M. K. Математична модель поглинання цинку у людини як функція харчового цинку та фітату. Дж. Нутр. 137, 135–141 (2007)

Fisher, B. S. та співавт. в Зміна клімату 2007: пом’якшення наслідків. Внесок Робочої групи III до четвертого звіту про оцінку Міжурядової групи експертів з питань зміни клімату (під ред. Меца, Б. та ін.) 169–250 (Cambridge Univ. Press, 2007)

Appel, L. J. та співавт. Вплив білка, мононенасичених жирів та споживання вуглеводів на артеріальний тиск та ліпіди в сироватці крові: результати рандомізованого дослідження OmniHeart. J. Am. Мед. Доц. 294, 2455–2464 (2005)

Міллвард, Д. Джо. Визначення рекомендованих дієтичних норм білка та амінокислот: критика звіту ВООЗ/ФАО/УООН за 2007 рік. Br. Дж. Нутр. 108, S3 – S21 (2012)

Swaminathan, S., Vaz, M. & Kurpad, A. V. Забір білка в Індії. Br. Дж. Нутр. 108, S50 – S58 (2012)

Лікі, А. Підвищення концентрації вуглекислого газу в атмосфері та майбутнє врожаю С4 для їжі та палива. Proc. Р. Соц. Лонд. B 276, 2333–2343 (2009)

Роджерс, А., Ейнсворт, Е. А. та Лікі, А. Д. Чи підвищена концентрація вуглекислого газу посилить переваги фіксації азоту у бобових? Рослинний фізіол. 151, 1009–1016 (2009)

Блум, А. Дж. Та ін. Збагачення СО2 стримує засвоєння нітратів пагонів у рослинах С3, але не С4 та уповільнює ріст нітратів у рослинах С3. Екологія 93, 355–367 (2012)

Лікі, А. Д. та ін. Підвищений вплив СО2 на відносини вуглецю, азоту та води рослин: шість важливих уроків від FACE. J. Exp. Бот. 60, 2859–2876 (2009)

Gifford, R., Barrett, D. & Lutze, J.Вплив підвищеного [CO2] на масові співвідношення C: N та C: P рослинних тканин. Рослинний грунт 224, 1–14, 10.1023/A: 1004790612630. (2000)

McGrath, J. M. & Lobell, D. B. Зменшення транспірації та змінений розподіл поживних речовин сприяють зменшенню поживних речовин культур, вирощених у підвищених концентраціях CO2. Рослинна клітина Навколишнє середовище. 36, 697–705, 10,1111/шт.12007. (2013)

Монастеріо, І. та Грем, Р. Д. Розведення мікроелементів у пшениці. Їжа Nutr. Бик. 21, 392–396 (2000)

Серл, С.Р., Казелла, Г. & Мак-Каллок, К.Е. Компоненти дисперсії (Wiley, 1992)

Шенкер, Н. та Джентльмен, Дж. Ф. Про оцінку значущості відмінностей шляхом вивчення перекриття між довірчими інтервалами. Am. Стат. 55, 182–186 (2001)

Хасегава, Т. А. та ін. Реакція сорту рису на підвищений вміст СО2 у двох місцях збагачення СО2 у вільному повітрі (FACE) в Японії. Функціональний. Рослинний біол. 40, 148–159 (2013)

Mollah, M., Norton, R. & Huzzey, J. Австралійський об'єкт збагачення вуглекислим газом (AGFACE): дизайн та ефективність. Урожай пасовищ Sci. 60, 697–707 (2009)

Маркельц, Р., Стрелнер, Р. та Лікі, А. Погіршення фотосинтезу С4 посухою посилюється обмеженням азоту та покращується підвищеним вмістом СО2 у кукурудзі. J. Exp. Бот. 62, 3235–3246 (2011)

Гіллеспі, К. та співавт. Більший антиоксидантний та дихальний метаболізм у вирощеній у польових умовах сої, що зазнає підвищеного рівня O3 як під впливом навколишнього середовища, так і під підвищеним вмістом CO2 . Рослинна клітина Навколишнє середовище. 35, 169–184 (2012)

Ottman, M. J. та співавт. Підвищений вміст CO2 збільшує біомасу сорго в умовах посухи. Новий Фітол. 150, 261–273 (2001)

Сах, Р. Н. і Міллер, Р. О. Спонтанна реакція на кислотне розчинення біологічних тканин у закритих судинах. Анальний Хім. 64, 230–233 (1992)

AOAC. Офіційний метод 972.43. в Офіційні методи аналізу AOAC International, 18-е видання, редакція 1, 2006 Гл. 12 5–6 (AOAC International, 2006)

Mosse, J. Коефіцієнт перетворення азоту в білок для десяти зернових та шести бобових або олійних культур. Переоцінка його визначення та визначення. Варіація залежно від виду та вмісту білка в насінні. J. Agric. Харчова хімія. 38, 18–24 (1990)

Haug, W. & Lantzsch, H. J. Чутливий метод швидкого визначення фітату в зернових культурах та зернових продуктах. J. Sci. Food Agric. 34, 1423–1426 (1983)

Рабой, В. та ін. Походження та фенотип насіння кукурудзи низька фітинова кислота 1-1 і низька фітинова кислота 2-1. Рослинний фізіол. 124, 355–368 (2000)

Wuehler, S. E., Peerson, J. M. & Brown, K. H. Використання національних даних про харчовий баланс для оцінки адекватності цинку в національних продовольчих запасах: методологія та регіональні оцінки. Здоров'я Nutr. 8, 812–819 (2005)

Подяки

Інформація про автора

Приналежності

Департамент охорони навколишнього середовища, Гарвардська школа громадського здоров'я, Бостон, 02215, штат Массачусетс, США

Семюель С. Майєрс, Антонела Занобетті та Джоель Шварц

Центр навколишнього середовища Гарвардського університету, Кембридж, 02138, штат Массачусетс, США

Кафедра географії та розвитку навколишнього середовища, Університет Бен-Гуріона, Негев, поштова скринька 653, Беер-Шева, Ізраїль

Кафедра науки про Землю та планети, Гарвардський університет, Кембридж, 02138, штат Массачусетс, США

Департамент біології рослин та Інститут геномної біології Університету Іллінойсу в Урбана-Шампейн, Урбана, 61801, Іллінойс, США

Ендрю Д. Б. Лікі

Кафедра рослинництва Каліфорнійського університету в Девісі, штат Девіс, 95616, Каліфорнія, США

Арнольд Дж. Блум та Елі Карлайл

Департамент біології, Університет Пенсільванії, Філадельфія, 19104, Пенсільванія, США

Лі Х. Діттеріх

Департамент навколишнього середовища та первинної промисловості, Оршам, Вікторія 3001, Австралія

Національний інститут агро-екологічних наук, Цукуба, Ібаракі, 305-8604, Японія

Тосіхіро Хасегава, Хідеміцу Сакай та Ясухіро Усуї

Кафедра органічної та еволюційної біології, Гарвардський університет, Кембридж, 02138, штат Массачусетс, США

Н. Мікеле Холбрук

Служба сільськогосподарських досліджень Департаменту сільського господарства США, Відділ рослинництва, Соєві/кукурудзяні зародкові плазми, патологія та генетичні дослідження, Університет Іллінойсу, Урбана, 61801, Іллінойс, США

Рендалл Л. Нельсон

Школа рослинних наук, Університет Арізони, Тусон, 85721, Арізона, США

Майкл Дж. Оттман

Міністерство сільського господарства США, Служба досліджень сільського господарства, Абердін, 83210, Айдахо, США

The Nature Conservancy, Санта-Фе, 87544, Нью-Мексико, США

Департамент сільського господарства та харчових систем, Мельбурнська школа землі та довкілля, Мельбурнський університет, Кресвік, Вікторія 3363, Австралія

Департамент лісових та екосистемних наук, Мельбурнська школа землі та довкілля, Мельбурнський університет, Кресвік, Вікторія 3363, Австралія

Ви також можете шукати цього автора в PubMed Google Scholar

Внески

S.S.M. задумав загальний проект та склав рукопис. А.З., І.К., Ж.С. та П.Х. проводив статистичний аналіз. П.Х. та A.D.B.L. забезпечив значний внесок в описи методів. A.J.B., E.C. та V.R. аналізували зразки зерна на вміст поживних речовин. G.F., T.H., A.D.B.L., R.L.N., M.J.O., H.S., S.S., M.T. та Ю.У. проводив експерименти FACE та постачав зерно для аналізу. Н.М.Х. та П.Х. допомога з елементами експериментального проектування. К.А.С. та Л.Х.Д. допомогу у зборі та аналізі даних. Усі автори сприяли підготовці рукописів.

Відповідний автор

Декларації про етику

Конкуруючі інтереси

Автори заявляють про відсутність конкуруючих фінансових інтересів.