基于新型耐受标识指数（TII）的烟草基因型对埃及列当杂草胁迫耐受性综合评价

《Discover Plants》：Evaluation of Egyptian broomrape weed stress tolerance in tobacco genotypes through various indices of tolerance indices

本研究针对埃及列当（Phelipanche aegyptiaca）严重危害烟草生产的产业难题，通过系统评估26个烟草基因型在正常与杂草胁迫条件下的表现，创新性提出融合杂草生物量和烟草产量的耐受标识指数（TII）。研究发现杂草胁迫导致烟叶干重减产37%，并筛选出G4、G9、G19、G22和G26等5个高耐受基因型，其中多数为美国来源的弗吉尼亚型烟草。主成分分析显示HM、GMP、MP、DI和K1STI等指数能有效识别耐受基因型，为烟草抗寄生杂草育种提供了新策略。

　　

在烟草种植领域，一种名为埃及列当（Phelipanche aegyptiaca）的寄生性杂草正悄然成为制约产业发展的隐形杀手。这种缺乏叶绿素的寄生植物通过吸附在烟草根部掠夺水分和养分，导致宿主植株枯萎死亡，严重时可造成100%的产量损失。更棘手的是，埃及列当种子在土壤中能保持活力长达40年以上，传统防治手段难以根除。面对这一挑战，伊朗马拉盖大学与乌尔米亚烟草研究中心的科研团队开展了一项创新研究，通过开发新型评价指标系统筛选抗性烟草基因型，相关成果发表于《Discover Plants》期刊。

研究人员选取26个具有地域代表性的烟草基因型，在温室条件下采用随机区组设计，分别设置正常生长和埃及列当胁迫两种环境。实验特别设计十升陶盆种植系统，每盆混入0.6克埃及列当种子模拟重度侵染条件。通过监测烟草干叶产量和杂草生物量变化，研究团队计算了20种统计胁迫指数，并创新性提出耐受标识指数（TII），该指数独特地整合了宿主产量表现和寄生杂草生物量双重参数。

在研究结果方面，埃及列当胁迫导致烟草干叶产量平均下降37%，凸显了筛选耐受基因型的紧迫性。主成分分析揭示前两个主成分累计解释97%的变异，其中69%的变异由第一主成分解释。通过生物图示分析，基因型G9（K 394）在正常和胁迫条件下均表现优异，特别是在MP（平均生产力）、HM（调和平均数）、GMP（几何平均生产力）等指数上排名领先。簇类分析将26个基因型划分为6个特征群组，其中第二簇包含的G9、G19、G22和G26基因型表现出高TII值、高产量和低杂草生物量的理想特征。

值得注意的是，大多数优良基因型（如G9、G19等）源自美国的弗吉尼亚熏烤型（Virginia Flue-cured）品种，而伊朗本土品种G4（Madar）作为东方晒烟型（Oriental Sun-cured）也表现出良好耐受性。研究还发现，应力耐受指数（STI）、应力敏感性指数（SSI）等传统指标与产量表现的相关性存在差异，其中TOL（耐受性损失）和SSI指数与正常条件下产量无显著相关，但与胁迫条件下产量呈负相关，这一发现为指数选择提供了重要参考。

在讨论部分，研究者强调TII指数的创新价值在于同时考量寄生杂草生物量和宿主产量响应，比单一关注产量变化的传统指数更能全面反映基因型的综合抗性。这种双组分评估方法有助于揭示基因型与寄生杂草的互作机制，例如某些烟草品种可能通过根系分泌物调节列当种子萌发，从而影响寄生强度。该研究建立的评价体系不仅适用于烟草，也可为向日葵、番茄等受害作物的抗性育种提供方法论借鉴。

这项研究的实践意义在于为烟草种植者提供了具体推荐品种：Madar（G4）、K 394（G9）、Coker 258（G19）、C 319（G22）和Coker 254（G26）等基因型具有商业化推广价值。在学术层面，研究证实了HM、GMP、MP、DI和K₁STI等指数在杂草胁迫评价中的可靠性，同时验证了TII指数在生物胁迫场景下的适用性。未来育种项目可考虑将第二簇优良基因型与第一簇低产基因型进行杂交，以期获得兼具高产潜力和抗逆性的新品种。

该研究的创新性还体现在将寄生杂草管理从单纯的防控转向基因型-环境互作的整体视角。通过量化杂草生物量与宿主产量的动态关系，为理解寄生性杂草生态学提供了新维度。随着气候变化加剧农业生产不确定性，这种基于多指标评价的抗逆育种策略，将在保障粮食安全和农业可持续发展方面发挥越来越重要的作用。