移植物兼容性可以通过根系水力传导率等参数来预测

《South African Journal of Botany》：Graft compatibility may be predicted by parameters such as root hydraulic conductivity rates

巴西果‘Paluma’与Psidium杂交砧木的嫁接兼容性研究，通过评估生物 metric特征（株高、叶面积等）、气体交换及根水力传导率，发现嫁接植株水力传导率正常且生理功能无异常，表明杂交砧木与接穗兼容性良好，根水力传导率可作为早期评估工具。

　　

Raudielle Ferreira dos Santos | Cláudia Sales Marinho | Sydney Pereira Galv?o

北里奥格兰德州立大学 Darcy Ribeiro 分校/CCTA/LFIT，巴西里约热内卢州 Campos dos Goytacazes

摘要

根系在水分和养分的吸收与运输中起着关键作用，维持着植物的生理功能以及与土壤和根际微生物的相互作用。在嫁接植物中，砧木充当根系的角色。尽管已经研究出一些抗番石榴衰退的杂交砧木，但它们与番石榴接穗的兼容性仍需进一步确认。根系的水力传导性已成为判断嫁接成功与否的可靠生理指标。本研究旨在通过测量生物计量特征、气体交换和根系水力传导性，来评估‘Paluma’番石榴与Psidium属杂交品种之间的嫁接兼容性。实验设置了五种处理方式：(T1) 未嫁接的‘Paluma’番石榴；(T2) 未嫁接的H121杂交品种；(T3) 未嫁接的H237杂交品种；(T4) ‘Paluma’番石榴嫁接在根系水力传导性低于嫁接部位的杂交品种上；(T5) ‘Paluma’番石榴嫁接在根系水力传导性高于嫁接部位的杂交品种上。嫁接后约一年进行了数据分析。结果显示，嫁接植物的水力传导性更高，表明组织间实现了功能整合。嫁接过程并未影响水分运输或光合作用、蒸腾作用等关键生理过程。不同处理组之间的水力传导性参数没有显著差异，说明根系具有较高的工作效率。研究结果表明，所测试的杂交品种与‘Paluma’番石榴具有兼容性，适合作为砧木使用，且水力传导性是评估嫁接系统根系功能及接穗-砧木整合状况的有效工具。

引言

根系在植物功能中起着核心作用，负责水分和养分的吸收与运输，以及与土壤和根际微生物的相互作用。通过根系的高效水分运输对于维持地上部分的生理过程（尤其是蒸腾作用和光合作用）至关重要，从而调节植物的水分和碳平衡（Gu等人，2017年）。因此，根系的形态生理变化会直接影响整个植物的功能。

在热带水果生产中，尤其是番石榴（Psidium guajava L.）的生产中，根系不仅作为结构支撑，还是耐受非生物和生物胁迫的关键因素。番石榴的生产力受到根系相关病害的严重影响，特别是由线虫Meloidogyne enterolobii和真菌Neocosmospora falciformis引起的病害，这些病害会导致番石榴衰退，给果园带来巨大损失（Ashokkumar等人，2021年）。 在这种情况下，抗土传病原体的杂交砧木成为了一个有前景的替代方案。已对Psidium属的种间杂交品种（如P. guajava × P. guineense和P. cattleianum × P. guineense）进行了研究，以评估其抗番石榴衰退的能力及其作为‘Paluma’番石榴等商业品种砧木的潜力（Gomes等人，2017年；Souza等人，2018年）。然而，采用新的砧木需要验证接穗与砧木之间的兼容性，而根系水力传导性是判断功能整合的重要指标。 根系水力传导性反映了根系将水分从土壤输送到叶片的能力，受木质部解剖结构、根系形态以及接穗-砧木整合程度的影响（Rodríguez-Gamir等人，2020年）。当嫁接部位出现功能不连续时，水力传导性会下降，从而影响地上部分的供水，进而影响气体交换和生长（Carminati和Javaux，2020年）。因此，根系水力传导性是一个可靠的早期嫁接兼容性指标，通常比田间条件下可能出现的可见不兼容症状更早地反映出问题。 本研究旨在通过测量生物计量特征、光合作用指标及根系水力传导性，来评估‘Paluma’番石榴与Psidium属杂交品种之间的嫁接兼容性。了解这些嫁接组合中的根系功能对于筛选出具有更好植物-土壤整合潜力的品种，以及应对番石榴种植中的植物保护和水资源相关问题至关重要。

实验部分

植物材料

实验在巴西里约热内卢州北部地区的温室中进行（纬度21° 45′ 44″ S，经度41° 17′ 19″ W），海拔高度为10米。实验采用完全随机设计，设置了五种处理方式，每个处理重复五次，以验证嫁接部位是否会对茎内的水分运输产生阻力，并比较嫁接植物与未嫁接杂交品种的水力性能。

生物计量特征

对嫁接植物和未嫁接植物的生物计量分析显示，处理方式对植株高度、叶片数量、叶面积、地上部分干质量和根系干质量有显著影响，但对根系体积没有影响（图3）。 将‘Paluma’番石榴嫁接在根系水力传导性低于（PA/HBG）或高于（PA/HAG）嫁接部位的杂交砧木上时，其生长表现与未嫁接植物相当或更优，尤其是在植株高度、叶面积和地上部分干质量方面。综合这些结果表明，

结论

所测试的杂交品种与‘Paluma’番石榴具有兼容性，嫁接植物保持了良好的水力和生理功能。根系水力传导性是预测接穗-砧木兼容性的有效工具。没有出现水分运输限制，且气体交换表现良好，进一步证明了嫁接组织的功能整合。因此，这些杂交品种作为番石榴栽培的砧木具有较大潜力，尤其是在特殊生长条件下。

CRediT作者贡献声明

Raudielle Ferreira dos Santos：撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写、数据验证、研究监督、方法设计、数据分析。 Cláudia Sales Marinho：撰写 – 审稿与编辑、数据验证、研究监督、资源调配、项目管理、方法设计、概念构建。 Sydney Pereira Galv?o：数据可视化、方法设计、实验实施。

利益冲突声明

作者声明没有已知的财务利益冲突或个人关系可能影响本文的研究结果。

致谢

作者感谢国家科学技术发展委员会（CNPq）对R.F. Santos（项目编号141702/2019–2）提供的奖学金，以及里约热内卢州研究支持基金会（FAPERJ）对项目的资助（项目编号E-26/210.220/2019，负责人C.S. Marinho）。