叶面喷施1-MCP、CPPU或KNO3通过促进气孔开放改善冷害后芒果生理功能

《Scientia Horticulturae》：Foliar sprays of 1-MCP, CPPU, or KNO 3 improve mango physiology following chilling by promoting stomatal opening

本研究针对芒果遭遇"冷夜-晴日"胁迫后气孔开度受损、光合作用受抑制的产业难题，创新性地采用三种已登记农用化合物（1-MCP、CPPU、KNO3）进行叶面喷施干预。结果表明，这些处理能有效恢复冷害后芒果叶片气孔导度（gs）和CO2同化速率（A），缓解光系统II（PSII）损伤，为气候变化背景下热带亚热带作物抗寒栽培提供了实用化解决方案。

　　

当清晨的阳光洒向芒果园，本应是光合作用最活跃的时刻，但对于经历了一夜低温的芒果树而言，这却可能是一场生理灾难。在以色列等地中海气候区，冬季常出现"冷夜-晴日"（Cold Night–Bright Day）的特殊气象条件：夜间温度骤降至4°C左右，次日却迎来高强度光照。这种气候组合对原产热带的芒果（Mangifera indica L.）造成严重胁迫，导致叶片出现萎蔫、褪绿甚至坏死现象，严重时整株死亡，给年产量约6000万吨的全球芒果产业带来巨大损失。

问题的核心在于气孔——植物叶片上微小的"呼吸之门"。正常情况下，保卫细胞通过调节自身体积来控制气孔开闭，平衡CO₂吸收与水分蒸腾。但低温胁迫会破坏这一精密机制，导致芒果叶片在光照来临时气孔无法正常开放，CO₂供应受阻，光能转化效率降低，最终引发光合机构损伤。传统防护措施如遮阳网成本高昂且可能降低产量，而风机、喷灌等方法主要针对霜冻防护，对"冷夜-晴日"型胁迫效果有限。

以色列农业研究组织Volcani研究所的Tamar Azoulay-Shemer团队在《Scientia Horticulturae》发表的最新研究中，提出了一个创新解决方案：在冷害发生后的清晨，对芒果树叶面喷施三种已登记农用化合物——1-甲基环丙烯（1-MCP）、氯吡脲（CPPU）和硝酸钾（KNO₃）。这项研究建立在该团队前期工作基础上，他们曾发现非农用化合物fusicoccin能有效缓解冷害，但因其成本高且未获登记批准，难以在实际生产中应用。

研究人员采用双系统验证策略：一方面利用1年生盆栽幼树进行可控条件筛选，另一方面建立3年生"便携式果园"系统模拟大田条件。通过精确控制低温处理（4°C/12h）和标准化叶面喷施程序，结合LI-6800光合作用测量系统监测气体交换参数和叶绿素荧光指标，系统评估了三种化合物对冷害后芒果生理功能的恢复效果。

主要技术方法

研究采用盆栽幼树（1年生'Shelly'品种）和便携式果园成树（3年生）双系统验证。通过温控暗室模拟冷夜胁迫（4°C/12h），次日清晨进行叶面喷施处理。使用LI-6800便携式光合作用测量系统测定气孔导度（g_s）、CO₂同化速率（A）、PSII实际效率（ΦPSII）和最大光化学效率（Fv/Fm）等参数。统计分析采用单因素方差分析和Tukey多重比较检验。

3.1. 芒果叶片在夜冷胁迫下产生乙烯

研究发现，冷害胁迫显著诱导芒果叶片乙烯合成，而未胁迫对照组几乎检测不到乙烯释放。这为后续1-MCP（乙烯受体抑制剂）的应用提供了理论依据。

3.2. 乙烯抑制剂1-MCP恢复夜冷胁迫下芒果的气孔导度和光合碳同化

冷害使芒果叶片气孔导度下降47%，CO₂同化速率降低42%。1-MCP处理使这些参数恢复至接近正常水平，并显著缓解了冷害引起的PSII光抑制（Fv/Fm值从0.6恢复至0.7）。表明阻断乙烯信号通路能有效逆转冷害导致的气孔功能障碍。

3.3. CPPU叶面喷施保护芒果叶片免受夜冷生理损伤

CPPU处理使冷害胁迫下的气孔导度提升3倍，CO₂同化速率提高56%。特别值得注意的是，CPPU还使PSII实际效率（ΦPSII）从0.07显著提升至0.23，甚至高于未胁迫对照组。说明细胞分裂素类物质不仅能恢复气孔功能，还能增强光能利用效率。

3.4. KNO₃叶面喷施保护叶片气孔导度和光合碳同化功能

钾盐处理同样表现出显著保护效果，使冷害胁迫下的气孔导度和CO₂同化速率恢复至正常水平。特别值得注意的是，A/Ci比值（反映羧化效率）在KNO₃处理后完全恢复正常，说明钾离子对光合暗反应环节也有积极影响。

3.5. CPPU对成年芒果树的高效保护

在模拟果园条件的便携式系统中，CPPU处理使3年生芒果树的气孔导度提高100%，CO₂同化速率提高267%，且A/Ci比值完全恢复正常，证实了该技术在实践应用中的可行性。

讨论与结论

研究从三个层面阐释了化合物的作用机制：1-MCP通过抑制乙烯信号通路，逆转冷害诱导的气孔关闭；CPPU通过拮抗ABA（脱落酸）信号，降低保卫细胞内NO（一氧化氮）水平，促进气孔开放；KNO₃则可能通过维持细胞膜稳定性、激活H⁺-ATPase等途径发挥作用。这三种化合物分别靶向不同的生理通路，但都能有效缓解冷害胁迫，体现了植物应激反应的网络调控特性。

该研究的突出意义在于将基础研究成果转化为实用农业技术。三种化合物均为已登记农用材料，成本低廉且操作简便，特别适合在冷害发生后进行"抢救性"喷施。随着气候变化导致极端天气频发，以及芒果等热带作物向传统上较冷的地区扩展种植，这种适时、精准的干预策略具有重要应用前景。研究不仅为芒果产业提供了具体解决方案，也为其他冷敏感热带作物（如鳄梨、荔枝、咖啡等）的抗逆栽培提供了技术借鉴。