田间甘蔗的干旱胁迫记忆效应：提高产量与汁液品质的跨代遗传机制

针对甘蔗生产中干旱胁迫导致的产量下降和品质降低问题，研究人员通过诱导亲本在分蘖期(T)和成熟期(M)的干旱记忆效应，发现IACCTC07-8008和IACSP95-5000品种的繁殖体表现出光合作用增强（An 、gs ）、抗氧化代谢调节（APX活性降低）及根系发育改善，最终提升田间甘蔗的茎秆产量（+15%）和蔗糖含量。该研究首次证实克隆作物跨代胁迫记忆的农艺价值，为抗旱育种提供新策略。

　　

在全球气候变化加剧的背景下，干旱已成为制约甘蔗产业发展的首要环境因素。作为全球86%蔗糖和重要生物燃料的来源，甘蔗约80%种植区面临季节性缺水，导致产量下降20-30%，汁液品质显著降低。传统研究多关注植物个体抗旱性，而克隆作物特有的跨代胁迫记忆机制长期被忽视。这项由圣保罗研究基金会支持的研究，首次揭示甘蔗亲本经历的干旱胁迫能通过表观遗传机制"刻录"在繁殖体中，显著提升后代田间表现。

研究团队采用双品种对比设计（高产品种IACSP95-5000与抗旱品种IACCTC07-8008），通过三周期控水在分蘖期(T)和成熟期(M)诱导胁迫记忆，测定繁殖体在2176mm降雨条件下的田间表现。关键技术包括：光合参数测量系统（LI-6400XT）、根系三维扫描、H₂
O₂
荧光探针检测、高效液相色谱（HPLC）蔗糖分析等。

主要研究结果

1. 光合作用与抗氧化代谢
   IACCTC07-8008的T/M组繁殖体净光合速率(A_n
   )提升32%，归因于气孔导度(g_s
   )增加和Rubisco羧化效率改善。M组APX活性降低导致H₂
   O₂
   浓度上升但未引发氧化损伤，暗示记忆效应优化了ROS信号传导。

2. 根系构型与水分利用
   T组根系体积增加41%，深层土壤水提取能力增强。这与C4植物特有的PEPC-CO₂
   泵机制协同作用，缓解了干旱期Rubisco活性下降导致的CO₂
   泄漏问题。

3. 农艺性状与品质
   IACCTC07-8008的M组蔗糖含量提高1.8Brix，茎秆产量增加15%；IACSP95-5000的T组分蘖密度提升27%，显示记忆效应具有品种特异性。双品种的叶片面积指数(LAI)均显著改善，证实记忆效应通过源-库关系调控整体生长。

结论与意义
该研究证实克隆作物可通过体细胞记忆实现跨代表型优化：分蘖期胁迫增强生物量积累，成熟期胁迫提升品质性状。这种"胁迫训练"策略突破传统育种局限，为建立抗旱栽培体系提供新范式。研究结果发表于《Plant Science》后，巴西甘蔗产业已启动记忆效应诱导技术的田间验证，预计可减少干旱年损失约3.5亿美元。未来研究需解析记忆信息在分生组织中的分子存储机制，特别是DNA甲基化与组蛋白修饰在无性系传递中的作用。