三倍体百香果'满天星'幼苗对PEG6000模拟干旱胁迫的生理生化响应机制及其育种价值

为解决干旱胁迫对百香果产业的影响，研究人员通过PEG6000模拟干旱实验，系统比较了三倍体与二倍体百香果'满天星'的耐旱性差异。研究发现三倍体植株具有更高的叶绿素含量、渗透调节能力、PSII光化学效率及抗氧化酶活性，证实其显著的耐旱优势，为多倍体百香果抗逆育种提供了理论依据和优质种质资源。

　　

随着全球气候变化加剧，干旱已成为制约农作物生产的主要非生物胁迫因素。在中国云南等热带亚热带地区，频繁的干旱事件严重影响了百香果（Passiflora edulis Sims）这一高经济价值作物的生长和品质。百香果作为多籽水果，种子过多的问题长期困扰加工产业，而三倍体育种不仅能减少种子数量，还可能增强抗逆性。然而，三倍体百香果在干旱条件下的生理响应机制尚不明确，这限制了其在干旱地区育种中的应用。

云南省热带作物研究所的研究团队针对这一科学问题，以人工诱导的三倍体百香果'满天星'（2n=3x=27）及其二倍体对照（2n=2x=18）为材料，采用PEG6000模拟不同强度干旱胁迫（15%、30%、45%浓度，分别对应低、中、重度干旱），系统研究了其形态、生理和生化指标的响应特征。相关成果发表在《Industrial Crops and Products》上，为多倍体百香果的抗旱机制解析和品种选育提供了重要依据。

研究采用的关键技术包括：PEG6000梯度胁迫处理、叶绿素荧光动力学分析（Handy PEA）、光合色素含量测定（丙酮法）、渗透物质（脯氨酸Pro、可溶性糖/蛋白）定量、抗氧化酶（SOD、POD、CAT）活性检测以及膜损伤指标（MDA、REC）测定。所有数据通过SPSS进行方差分析和Duncan多重比较。

3.1 叶片和根系形态变化
研究发现三倍体叶片长度显著大于二倍体，且叶宽受干旱影响更小。二倍体根系长度虽优于三倍体，但在重度干旱下衰退更显著，表明三倍体具有更好的形态可塑性。

3.2 器官鲜重变化
干旱导致各器官生物量下降，但三倍体叶片和根系鲜重降幅较小（如重度干旱下三倍体T17叶片鲜重仅降47%，而二倍体降85%），显示更强的水分保持能力。

3.3 渗透物质与膜透性
三倍体积累更多脯氨酸（Pro）和可溶性蛋白，相对电导率（REC）显著低于二倍体，说明其渗透调节系统和膜稳定性更优。

3.4 光合特性
三倍体保持更高叶绿素a/b和类胡萝卜素含量，PSII最大光化学效率（F_v/F_m）和电子传递速率（F_m/F_o）衰退更缓，证实其光合机构耐旱性强。

3.5 抗氧化系统
三倍体SOD、POD、CAT活性分别比二倍体高100.1%、125.9%、74.0%，MDA积累更少，表明其氧化应激防御系统更高效。

这项研究首次揭示了三倍体百香果组织培养苗的耐旱生理机制，证实其通过"高渗透调节-强光保护-高效抗氧化"的协同途径抵御干旱。相较于二倍体，三倍体在叶绿素稳定性（高32%）、Pro积累量（高178%）、PSII电子传递效率（高44%）等关键指标上均表现出显著优势。这些发现不仅为多倍体植物"基因剂量效应"理论提供了新证据，更培育出T4、T10、T17三个具育种潜力的三倍体株系。

讨论部分指出，三倍体的耐旱优势可能源于全基因组复制（WGT）带来的基因表达调控变化，如抗氧化酶编码基因的剂量增加。该研究建立的叶绿素荧光参数（F_v/F_m）、渗透物质（Pro）和抗氧化酶（POD）等评价体系，可应用于多倍体百香果耐旱品种的早期筛选。未来研究将聚焦三倍体特异性抗逆基因的挖掘及其在田间条件下的表现验证，为推动干旱地区百香果产业高质量发展提供科技支撑。