软枣猕猴桃耐涝性评价与耐涝种质资源鉴定：生理响应、关键指标及评价方法研究

《BMC Plant Biology》：Evaluation of waterlogging tolerance of Actinidia Arguta and identification of tolerant germplasm

本研究针对软枣猕猴桃(Actinidia arguta)耐涝性评价体系缺失的问题，通过双盆法模拟涝胁迫，系统分析了41份种质资源的生理响应机制，筛选出涝害指数、丙二醛(MDA)和可溶性糖含量作为关键评价指标，建立了基于形态特征的耐涝性分级方法，并鉴定出0904和津农1号等高耐涝种质，为耐涝品种选育及机理研究提供了理论依据和技术支撑。

　　

涝渍胁迫是限制软枣猕猴桃（Actinidia arguta）栽培的重要环境因素。这种富含生物活性化合物（如有机酸、维生素和酚类化合物）的果树，虽具有广泛的栽培适应性和抗寒能力（可耐受-38°C低温），但其对涝渍的敏感性远高于中华猕猴桃（A. chinensis）、葛枣猕猴桃（A. polygama）和狗枣猕猴桃（A. valvata）等其他猕猴桃属物种，其中狗枣猕猴桃的耐涝性最强。目前，耐涝资源育种研究主要集中在狗枣猕猴桃上，而对软枣猕猴桃种质资源缺乏系统性的耐涝性比较，耐涝品种的缺失也导致了育种砧木的短缺。因此，全面了解软枣猕猴桃种质的耐涝性，建立简单、高效、准确的评价方法，对于推进其耐涝品种育种至关重要。

为了应对这一挑战，研究人员在《BMC Plant Biology》上发表了一项研究，通过模拟涝胁迫，深入探索了软枣猕猴桃的生理响应机制，筛选了关键评价指标，建立了评价方法，并鉴定出了耐涝种质资源。

本研究主要采用了以下关键技术方法：以耐涝性差异显著的品种‘魁绿’和‘绿王’为材料，通过“双盆法”（图1）模拟涝胁迫处理；对41份软枣猕猴桃种质资源进行6天涝胁迫处理，测定包括涝害指数、叶片黄化面积、叶绿素含量、光合参数（净光合速率Pn、气孔导度Gs、胞间CO₂浓度Ci、蒸腾速率Tr）、叶绿素荧光参数（最大光化学效率Fv/Fm、基于吸收的性能指数Pi）、抗氧化酶活性（超氧化物歧化酶SOD、过氧化物酶POD、过氧化氢酶CAT）、过氧化氢(H₂O₂)含量、丙二醛(MDA)含量、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量、根系活力等18项生理生化指标；运用主成分分析、隶属函数分析、逐步线性回归分析、聚类分析等多元统计方法筛选关键指标并评价耐涝性；基于形态特征建立耐涝性分级标准。

生理生化变化揭示软枣猕猴桃对涝胁迫的响应

随着涝胁迫时间的延长，‘魁绿’和‘绿王’的涝害指数和叶片黄化面积显著增加，表明植株形态能直观反映受涝程度。根系活力、干物质量和叶绿素含量下降，MDA和H₂O_{2从处理后第3天开始积累。SOD、POD、CAT活性动态变化，有效限制了过氧化物的积累。涝胁迫抑制了光合作用，‘魁绿’的净光合速率先升后降，蒸腾速率持续下降；而‘绿王’的净光合速率显著下降，蒸腾速率先升后降。PSII电子传递链中的PI和Fv/Fm也在处理第6至9天受到抑制。多数指标在处理第6天变化显著，两个品种表现出不同的生理响应。}

通过多元分析筛选耐涝性关键生理指标

主成分分析提取了5个特征值大于1的主成分，累计贡献率达92.918%。其中第一主成分（贡献率55.727%）主要反映形态特征（涝害指数、叶片黄化面积）；第二主成分（贡献率15.466%）主要反映抗氧化酶系统响应（可溶性糖含量、POD、CAT活性）；第三主成分（贡献率8.978%）反映荧光特性（Fv/Fm）；第四、五主成分反映细胞膜损伤指标（SOD活性、MDA、H₂O₂含量）。综合前4个主成分，筛选出涝害指数、叶片黄化面积、叶绿素含量、可溶性糖含量、MDA含量和Fv/Fm作为关键生理指标。通过隶属函数值计算综合得分(D值)，发现处理第6天时涝害指数与D值的相关系数最高（0.994），因此选择第6天作为评价适期。逐步线性回归分析得到方程：Y=0.795-0.007X1-0.001X2-0.006*X3（R²=0.997, P<0.01），其中X1为涝害指数，X2为可溶性糖含量，X3为MDA含量。利用该方程计算隶属函数值，结合聚类分析，将耐涝性分为4级：高耐（0.75-1）、中耐（0.5-0.74）、低敏（0.25-0.49）、敏（0-0.24）。

41份软枣猕猴桃种质资源在涝胁迫下的形态变化

涝胁迫处理至第3天时形态无显著变化，第6至9天时超过50%资源出现明显形态变化（叶片黄化或萎蔫），第12天时部分资源开始落叶，第16天后植株死亡。观察到两种主要受害形态：黄化脱叶型（15份资源，如‘魁绿’、‘丰绿’）和萎蔫型（22份资源，如‘绿王’）。散点图分析表明，黄化型资源的耐涝性整体优于萎蔫型。

建立基于地上部形态特征的软枣猕猴桃资源评价方法

参考猕猴桃和菊花的涝害评价体系，建立了基于涝胁迫下连续地上部形态变化的评价方法。以第6天处理为评价适期，制定了3级涝害等级（其中Ⅱ、Ⅲ级细分为4个标准），并计算涝害值(WV)和隶属函数值D(WV)。经验证，形态法评价结果与生理法高度一致（相关系数高），均可将耐涝性分为4级：强耐（0-0.24）、中耐（0.25-0.49）、弱耐（0.50-0.75）、敏（0.76-1）。

41份软枣猕猴桃资源的耐涝性评价

利用生理法和形态法评价41份资源的耐涝性，筛选出‘0904’、‘津农1号’为高耐涝种质，‘兰月3号’、‘边果1号’为涝敏感种质。所有资源被分为高耐、中耐、低敏和敏感4个等级。相关性分析显示，生理法计算的D值与形态法计算的D(WV)值高度相关，与可溶性糖含量显著相关，与MDA含量仅轻度相关。

结论与讨论

本研究通过多元分析成功评价了软枣猕猴桃的耐涝性，筛选出涝害指数、MDA含量和可溶性糖含量作为关键指标，建立了生理和形态两种评价方法。形态法更快速简便，适用于田间初步评价；生理法更精细，适用于实验室深度评估。研究将41份种质资源分为4类，鉴定出0904和津农1号为高耐涝种质，可作为耐涝种质和潜在砧木材料。形态上，软枣猕猴桃的涝害主要表现为黄化脱叶和萎蔫两种类型，其中黄化型整体耐涝性更强。涝胁迫导致细胞氧化加剧、MDA积累和糖含量变化，是造成叶片黄化、萎蔫等伤害症状的主要原因。养分的减少、能量的不足以及有毒物质的积累是涝害损伤的主要因素。牺牲下部叶片以维持上部叶片营养供给可能是软枣猕猴桃的一种避逆机制。本研究不仅为基因型耐涝性筛选提供了便利，也为未来耐涝育种中鉴定耐受基因型奠定了基础。

研究的局限性在于尚未系统比较黄化与萎蔃两种表型在涝胁迫下的生理差异，这将是未来研究的重要方向。此外，建立的形态学评价方法侧重于软枣猕猴桃的耐涝性，适用于自然条件下或田间短期涝害的初步评价。多元相关分析有助于减少品种差异带来的特异性，提高可比性，促进猕猴桃耐涝性评价方法的针对性和普适性。