本项目将选用生活周期短、个体小的模式植物拟南芥(Arabidopsis thaliana)为实验材料，在CO2浓度瞬间和梯度升高条件下，对其进行连续多个世代的处理，研究它的开花物候、生殖分配系数、生殖能力和有性生殖发育过程中的细胞学和生理学变化规律。以揭示植物有性生殖对全球变化的响应方式、细胞生理学过程及适应机制，进而为预测未来大气CO2浓度逐渐升高条件下植物有性生殖对全球变化响应方式和适应机制提供新的思路和有效方法，此外也将为预测未来陆地生态系统变化趋势、我国的生态安全等方面提供科学依据。

在本项目中利用统计方法和蛋白质组学技术，结合透射与扫描电镜、激光共聚焦显微镜、酶联免疫、RT-PCR等细胞生理与分子生物学手段，研究了CO2浓度瞬间和梯度升高对拟南芥等植物有性生殖、蛋白质与基因表达水平、叶片细胞结构及生理生化影响。发现经过连续十多代培养，与对照相比，在每一代中高浓度CO2均显著提高繁殖成效或适合度(reproductive success or fitness)，但在同一浓度处理下不同代间的繁殖成效无显著差异；在CO2浓度梯度升高处理中，随着CO2浓度逐渐提高，其繁殖成效也逐渐增加。表明高浓度CO2处理引起的母体效应对后代繁殖成效没有显著影响，后代繁殖成效主要受所处生长环境CO2浓度影响。此外，高浓度CO2提高繁殖成效的原因可能是提高IAA、GA3及ZR含量、叶绿体及线粒体数量、基质内囊体片层数，增加了光合中心与光合和物质运输有关蛋白含量和对应的多数基因表达水平，因为这些指标提高有利于增加繁殖成效。在本项目资助下，已发表论文9篇(7篇SCI，累计IF=16)，2篇分别发表在PLoS ONE(IF=4.351)和BMC Plant Biology(IF=3.774)上。