综述:从组学技术到榴莲果园:组学在榴莲种植中的作用

【字体: 时间:2025年05月07日 来源:Current Plant Biology 5.4

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  这篇综述聚焦榴莲种植,介绍了榴莲生长阶段、果园管理及面临的问题,如病虫害、气候变化等。详细阐述组学技术(基因组学、转录组学等)在榴莲育种、病虫害管理、果园管理和提高果实品质等方面的应用,为榴莲种植提供新思路。

  

榴莲概述


榴莲在东南亚经济价值高,全球需求持续增长。它属锦葵科榴莲属,热带地区广泛种植,有至少 30 个物种,其中D. zibethinus是最主要的商业化栽培种。泰国的 Monthong 和 Chanee 是主要商业栽培品种,且当地存在丰富的榴莲变异品种。

榴莲生长阶段和果园管理


榴莲果园分传统和现代两种。传统果园榴莲自然生长,多位于山区,管理粗放;现代果园注重修剪和灌溉,树形控制合理,利于提高产量和果实品质。
榴莲通过嫁接繁殖,一般 4 - 6 年开花结果。生长过程中,土壤管理、修剪、施肥、授粉等环节至关重要。例如,开花前需充足的光合产物积累,花诱导期需干旱环境;榴莲夜间开花,主要靠果蝠授粉,商业种植多采用人工授粉提高坐果率;果实发育期间要疏果,避免营养竞争影响果实品质。此外,还要注意病虫害防治,保障榴莲的健康生长。

影响榴莲产量和果实品质的因素


3.1 病虫害侵袭


榴莲受多种病虫害威胁,如粉蚧、榴莲种子螟、叶食性蛞蝓毛虫等害虫,以及疫霉属、腐霉属等病原体。根腐病、枝干溃疡病等病害严重影响榴莲产量和品质,炭疽病、煤烟病等虽对产量影响较小,但会降低果实商品价值。

3.2 气候变化


榴莲生长对气候要求严格,适宜在赤道附近低纬度地区,温度 27 - 30°C,年降雨量不少于 2000mm,且需短暂旱季。气候变化导致的温度升高、降水不均,如干旱、水涝等,会影响榴莲开花结果,还为病虫害滋生创造条件。

3.3 其他因素


不良农业实践、土壤退化、水分胁迫和树龄老化等也是导致榴莲减产的因素。合理的土壤管理、正确的修剪和良好的排水系统对榴莲生长至关重要,老化的树体更易患病且产量下降。

组学技术及其在榴莲果园中的应用


4.1 组学技术概述及其优势


组学技术包括基因组学、转录组学、蛋白质组学、代谢组学、微生物组学和表型组学等。基因组学可研究生物体完整 DNA,用于基因编辑和作物改良;转录组学分析 RNA,揭示基因表达调控机制;蛋白质组学研究蛋白质组成和功能;代谢组学检测细胞或组织代谢物;微生物组学关注微生物群落;表型组学研究生物表型。这些技术在生物研究和农业领域应用广泛。

4.2 组学在榴莲果园中的应用


  • 4.2.1 改良榴莲育种:传统榴莲育种耗时长,分子标记和组学技术的发展为榴莲育种带来新契机。通过基因组测序和转录组分析,可挖掘与果实成熟、风味、营养和抗病性相关的基因。例如,发现 Dof2.2、ERF、ARF2A 等转录因子与榴莲成熟相关;鉴定出多种风味物质和营养成分相关基因;还筛选出一些抗病相关基因。多组学结合有助于开发分子标记辅助育种,CRISPR/Cas 基因编辑技术在榴莲育种中也有潜在应用价值。
  • 4.2.2 果园病害管理和生物防治:长期使用杀菌剂使病原菌产生抗药性,生物防治成为新方向。微生物组学研究发现了榴莲果园中有益微生物,如Trichoderma asperellum可抑制病原菌生长。土壤性质分析和土壤代谢组学研究,为优化果园土壤环境、减少病害提供了依据。
  • 4.2.3 果园管理:离子组学可监测植物离子含量,指导果园施肥管理。不同果园管理模式影响微生物群落,进而影响植物健康。如有机果园和传统果园微生物群落存在差异。无人机等技术在果园管理中的应用,提高了管理效率,但在病害检测精度上还有待提高。
  • 4.2.4 提高榴莲产量和采后品质:为满足市场需求,研究人员探索促进榴莲早开花的方法,但植物生长调节剂的使用存在问题,组学技术可深入研究其作用机制。采后研究聚焦于延长榴莲货架期,通过控制乙烯生物合成等方式延缓果实成熟。此外,榴莲废弃物含有生物活性代谢物,可开发高价值产品,减少浪费。

挑战与展望


榴莲种植面临诸多挑战,如诱导早开花困难、受气候变化影响大等。组学技术在榴莲种植中的应用还不够广泛,需加强研究。基因编辑技术有望培育出更适应环境、高产抗病的榴莲品种。
生物 - 循环 - 绿色(BCG)经济模式可促进榴莲产业可持续发展,如使用生物肥料、循环利用废弃物、发展绿色种植等。同时,要进一步研究如何将组学技术与良好农业规范(GAPs)结合,提高榴莲品质。未来还需解决一系列研究问题,如应对气候变化策略、优化遗传改良方法、创新采后处理技术等,推动榴莲产业长期可持续发展。

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