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综述:整合植物生长调节剂与生物刺激素提升树莓和黑莓生产的抗逆性与可持续性
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年07月25日 来源:Scientia Horticulturae 3.9
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这篇综述系统评述了2009-2025年间植物生长调节剂(PGRs)和生物刺激素在树莓(Rubus idaeus)和黑莓(Rubus subgenus Rubus)生产中的应用进展。作者提出创新性的"阶段特异性决策框架",将PGRs(如GA3、6-BA、ProCa)的精准干预与生物刺激素(如海藻提取物、PGPR、腐殖酸)的持续应用相结合,以协同提升繁殖效率、果实品质(如花青素、SSC含量)及抗逆性(耐热/旱性),同时减少化学投入。文章特别关注气候变暖背景下低冷量需求品种的栽培挑战,为可持续浆果生产提供理论依据与实践指导。
植物生长调节剂与生物刺激素的协同作用机制
近年来,全球树莓和黑莓产业面临气候变异与可持续生产的双重挑战。作为高价值小浆果,其商业品种对热、旱等胁迫的耐受性有限,而市场对零残留和营养品质的要求日益严格。研究表明,整合植物生长调节剂(PGRs)与生物刺激素的策略可有效提升这两类作物的生产韧性。
精准调控的PGRs应用
PGRs通过靶向调控激素通路实现快速干预。在繁殖阶段,IBA和NAA可将黑莓扦插生根率提升至90%以上;GA3在冬季喷施49 g·ha-1能替代低温需求,使亚热带地区黑莓萌芽提前12-82天。生长抑制剂ProCa(100-200 ppm)可缩短树莓节间29-41%,但需注意品种差异——'Glen Ample'可能因此减少22-42%的花量,而'Tulameen'则保持稳定。
果实发育阶段,外源激素呈现精细调控:GA3(5 ppm)使'Jumbo'黑莓单果增重15%,但10 ppm会致坐果率下降85%;SA处理使'XZ28'树莓结果枝增加71.6%,同时提升类黄酮含量。采后阶段,1-MCP(1-甲基环丙烯)在转色期应用可延缓软化,而200 μM MeJA(茉莉酸甲酯)预处理减少50%黑莓红籽复现(RDR)现象。
生物刺激素的系统性增益
不同于PGRs的即时效应,生物刺激素通过多途径累积效益。海藻提取物(含Ascophyllum nodosum)使'Vajolet'树莓增产42%且维持抗氧化物质水平;PGPR菌株Pseudomonas fluorescens N21.4不仅提升'Loch Ness'黑莓产量,还上调花青素合成基因表达。在热胁迫下(35-45°C),含甘氨酸甜菜碱的生物刺激素能维持敏感品种的光合效率,叶片SOD活性提升2-3倍。
整合应用的决策框架
作者提出分阶段管理策略:休眠期用PGPR(如Bacillus spp.)配合GA3打破休眠;坐果期结合海藻提取物与低剂量SA;转色期施加腐殖酸和S-ABA(脱落酸)协同增强着色。该框架强调实时反馈指标(如SPAD值、穿透硬度计数据),建议通过多组学分析解析品种特异性响应。
未来研究方向
亟待开展PGR-生物刺激素组合的减量试验,例如海藻提取物替代TDZ(噻苯隆)的剂量效应。分子层面需阐明RiACS1(乙烯合成基因)与RiNCED1(ABA合成基因)的互作网络。长期监测应关注微生物接种对土壤健康(如有机质提升15-20%)的累积效应,为气候智慧型农业提供解决方案。
产业转化挑战
欧盟CE认证与美国EPA对PGRs的分级监管构成政策壁垒。经济分析显示,虽然生物刺激素单位成本较高,但可降低30-50%的残留检测费用。有机生产中,发酵来源的GA3和S-ABA已获OMRI认证,而多数生物刺激素符合零残留标准,契合高端市场需求。
通过整合激素精准调控与生态强化策略,该研究为浆果产业应对气候变化提供了兼具科学性与操作性的技术路径,其阶段特异性管理模型亦可拓展至其他多年生作物系统。
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