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综述:气候极端事件及其他关键非生物胁迫对葫芦科作物的影响:系统性综述
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年05月23日 来源:Vegetos
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(推荐语)本综述系统分析了1960-2024年间154篇文献,揭示温度极端(40°C致甜瓜发芽率降52%)、盐胁迫(20 dS/m使葫芦发芽率归零)、干旱(黄瓜产量减27.8%)等非生物胁迫对黄瓜(Cucumis sativus L.)、西瓜等葫芦科作物的影响机制,提出通过育种(breeding)和覆盖(mulching)等农艺措施应对胁迫,为全球粮食安全提供策略支持。
气候极端与葫芦科作物的生存博弈
温度胁迫的双刃剑效应
当环境温度突破40°C阈值时,甜瓜种子发芽率骤降52%,而葫芦果实产量下降17%。与之形成鲜明对比的是低温(2°C)胁迫:西瓜藤蔓伸长受抑制达37.5%,甜瓜叶片面积萎缩66%。这种温度敏感性差异揭示了不同物种的生态适应性阈值。
CO2浓度升高的矛盾影响
在600-1000 ppm CO2环境下,黄瓜表现出产量增长41%与优质果率提升88%的正面效应,但叶片扩张却受到4.9%的抑制。这种"增产不增叶"现象暗示着碳同化与营养分配的代谢权衡。
水盐胁迫的致命打击
盐浓度达20 dS/m时,葫芦种子完全丧失萌发能力。干旱则使黄瓜单株结果数锐减80%,群体产量降低27.8%。水涝环境下,黄瓜光合效率暴跌62.5%,生物量积累减少35.1%,揭示出水分子缺与过剩均会破坏细胞稳态。
重金属与辐射的隐形威胁
镉(Cd)和镍(Ni)污染使甜瓜发芽率降低62%,黄瓜产量下降22%。UV-B辐射导致黄瓜叶片面积缩小42%、株高降低29%,其机制与活性氧(ROS)爆发及光系统II(PSII)损伤密切相关。
分子层面的生存策略
胁迫响应中,过氧化物酶(POD)活性变化、热激蛋白(HSPs)表达上调及WRKY转录因子激活等分子事件,构成了葫芦科作物的防御网络。其中黄瓜对干旱的极端敏感性,使其成为研究非生物胁迫响应的模式物种。
农艺对策与政策启示
选育耐盐品种、采用地膜覆盖(mulching)等田间管理措施,配合农业政策创新,可有效缓解环境胁迫。该研究为气候变化背景下葫芦科作物的可持续生产提供了理论与实践框架。
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