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为探究干旱对马铃薯的影响及应对策略，研究人员以 Solanum tuberosum 商业品种为材料，对比受体特异性细胞分裂素 S-CMBA 与 N?- 苄基腺嘌呤（BA）的作用。发现 S-CMBA 可显著减轻干旱症状，减少块茎产量损失达 1.5–2 倍，为耐旱生物调节剂应用提供依据。
全球气候变暖加剧干旱等极端天气，对农作物生长构成严重威胁。马铃薯作为全球重要的非谷类粮食作物，其产量和品质受干旱影响显著。干旱不仅直接抑制马铃薯的生理生化过程，如光合作用和水分代谢，还会引发活性氧（ROS）积累，导致氧化应激，进一步加剧产量损失。然而，相较于谷类作物，蔬菜、块茎和根茎类作物（尤其是喜温作物）在干旱胁迫下的研究关注度相对不足，马铃薯的耐旱机制及应对策略亟待深入探索。
俄罗斯科学院季米里亚泽夫植物生理学研究所（Timiryazev Institute of Plant Physiology of the Russian Academy of Sciences）的研究人员针对这一问题，开展了受体特异性合成细胞分裂素 S-CMBA（2-chloro,N?-(α-methylbenzyl) adenine）对马铃薯耐旱性影响的研究。该研究成果发表在《Russian Journal of Plant Physiology》，为马铃薯抗旱栽培提供了新的理论和技术支持。
研究人员主要采用了以下关键技术方法：
- 植物培养与处理：以马铃薯品种 Désirée 和 Ryabinushka 为材料，通过试管单节扦插苗在气候室中培养，后移栽至土壤基质，设置不同水分条件（最佳湿度、中度干旱、严重干旱），并分别用蒸馏水、BA（10?? M）和 S-CMBA（1 μM）进行叶面喷施处理。
- 生理指标测定：测定了叶片的绝对含水量（WC）、相对含水量（RWC）、渗透势、蒸腾速率，以及脂质过氧化产物（丙二醛 MDA 和 4 - 羟基 - 2 - 壬烯醛 4-HNE）、脯氨酸、低分子量抗氧化剂（TEAC）、总酚和类黄酮含量。
- 受体结合实验：利用放射性配体竞争法，检测 S-CMBA 与马铃薯细胞分裂素受体（StHK2a、StHK3a、StHK4b）的结合能力，验证其受体特异性。
研究结果
1. S-CMBA 与马铃薯细胞分裂素受体的结合特性
通过放射性配体竞争实验发现，S-CMBA 在 1 μM 浓度下与 StHK3a 受体具有高亲和力（结合率达 94.8 ± 1.1%），而与 StHK2a 和 StHK4b 受体结合能力极弱（分别为 6.9 ± 0.5% 和 4.0 ± 0.5%），证实其为 Ahk3 受体特异性激动剂。
2. S-CMBA 对干旱条件下马铃薯块茎产量的影响
- 中度干旱：未处理对照组块茎产量损失达 20–40%，S-CMBA 处理显著降低产量损失，其中 Ryabinushka 品种完全消除产量损失；BA 处理效果因品种而异，Désirée 品种产量甚至低于对照组。
- 严重干旱：对照组产量损失高达 63%，S-CMBA 和 BA 处理均减少损失，但 S-CMBA 效果更优（产量减少 41% vs BA 的 54%），且单薯平均重量提升 20–40%。
3. S-CMBA 对马铃薯植株表型和水分代谢的影响
- 植株重量：严重干旱下，植株总重量（不含根和匍匐茎）减少超 46%，S-CMBA 处理虽未显著增加植株重量，但块茎与地上部重量比最高（86%），表明其促进光合产物向块茎分配。
- 叶片水分状况：严重干旱时，S-CMBA 处理组叶片 RWC 和 WC 下降幅度最小，渗透势高于 BA 处理组，显示其更有效维持细胞水分状态。
4. S-CMBA 对氧化应激和抗氧化系统的影响
- 脂质过氧化：干旱条件下，MDA 和 4-HNE 含量在对照组显著升高，S-CMBA 和 BA 处理组虽无显著差异，但均值和中值低于对照组，表明其减轻氧化损伤。
- 抗氧化物质：S-CMBA 处理显著提高干旱条件下叶片中 TEAC、总酚和类黄酮含量（分别较对照组增加 1.69 倍、89.7% 和 122%），增强抗氧化能力。
5. 蒸腾作用与气孔调控
中度干旱时，蒸腾速率较对照组降低 2.5–3 倍，但仍维持叶片膨压和光合活性；严重干旱时，S-CMBA 处理组蒸腾速率高于对照组，结合细胞分裂素对气孔开放的调控作用，推测其通过维持上叶层蒸腾和光合作用，促进块茎生长。
研究结论与讨论
本研究表明，受体特异性细胞分裂素 S-CMBA 通过靶向激活马铃薯地上部 Ahk3 受体，有效增强植株耐旱性。其作用机制包括：维持叶片水分状态和渗透调节能力，增强抗氧化系统（如酚类和类黄酮化合物积累），促进光合产物向块茎分配，从而显著减少干旱导致的产量损失。与传统细胞分裂素 BA 相比，S-CMBA 表现出更强的受体选择性和耐旱保护效果，且无明显副作用。
该研究首次证实受体特异性细胞分裂素在马铃薯抗旱中的应用潜力，为开发靶向性生物调节剂提供了新方向。未来可进一步探索其在不同马铃薯品种及田间条件下的应用，有望通过精准调控植物激素信号通路，实现干旱胁迫下作物产量的稳定提升，对全球气候变化背景下的农业可持续发展具有重要意义。
