叶面喷施尿素通过快速非结构性碳水化合物代谢诱导桃芽萌发——一种低毒性的氢氰酰胺替代方案

推荐：为解决亚热带地区冬季低温不足导致桃树芽休眠解除不充分的问题，研究人员比较了叶面喷施尿素(14%和20% w/v)与氢氰酰胺(HC, 0.5%和1% v/v)对桃芽萌发的诱导效果。研究发现尿素通过快速消耗茎和根中的葡萄糖、果糖和淀粉等非结构性碳水化合物(NSC)促进芽萌发，其效果与HC相当但毒性更低，为亚热带桃树栽培提供了更安全的芽休眠调控方案。

　　

随着全球气候变暖加剧，亚热带地区冬季低温不足已成为制约落叶果树生产的关键瓶颈。桃树(Prunus persica L.)作为重要的温带落叶果树，其芽休眠的解除需要积累足够的冷量(chill unit, CU)，而温暖冬季常导致冷量积累不足，造成芽萌发不整齐、花期延迟和坐果率下降等问题。目前商业上最有效的芽休眠打破剂氢氰酰胺(hydrogen cyanamide, HC)虽效果显著，但存在高毒性和监管限制等问题。台湾中兴大学园艺系的研究人员针对这一产业难题，以低冷量桃品种'台农7号红铃'为材料，系统比较了叶面尿素喷施与HC处理对芽萌发和非结构性碳水化合物(non-structural carbohydrate, NSC)代谢的影响，相关成果发表在《Scientia Horticulturae》上。

研究采用随机完全区组设计，对一年生盆栽桃树分别进行尿素(14%和20% w/v)、HC(0.5%和1% v/v)或清水(对照)处理，监测落叶率、芽萌发率、干物质分配及茎根NSC动态变化。关键技术包括：基于台湾低冷量模型计算冷量积累；HPLC测定葡萄糖、果糖、蔗糖和山梨醇等可溶性糖；酚-硫酸法测定淀粉含量；BBCH尺度评估芽萌发阶段；广义线性混合模型(GLMM)进行统计分析。

研究结果显示，在冷量积累仅为47.5 CU(远低于品种需求的77.5 CU)条件下，HC和尿素处理均显著促进落叶和芽萌发。至观察期末(94 DAT)，HC和尿素处理的落叶率分别达93.2%和91.2%，显著高于对照的87.1%。在芽萌发方面，HC和尿素处理使花芽萌发率在106 DAT时分别达到23.8%和21.0%，约为对照(14.8%)的1.5倍；叶芽萌发率也呈现相似趋势。

在NSC代谢方面，两种处理展现出截然不同的碳利用策略。尿素处理导致茎中葡萄糖(10.44 vs 13.10-13.65 mg g^-1 DW)和果糖(7.36 vs 8.68-9.72 mg g^-1 DW)浓度显著降低，茎淀粉含量在15 DAT时降至20.18 mg g^-1 DW，显著低于HC处理(39.22 mg g^-1 DW)和对照(42.17 mg g^-1 DW)。根部NSC动态同样显示，尿素处理显著降低根淀粉含量(71.53 vs 79.18 mg g^-1 DW)，而HC处理反而促进淀粉积累。这些结果表明尿素通过系统性动员碳储备支持芽萌发，而HC则主要依赖局部组织(芽)的碳水化合物转化。

干物质分配数据进一步佐证了这一差异：尿素处理的新梢干重最高(43.89 g/株)，显著高于HC处理(35.54 g/株)和对照(24.84 g/株)，但茎根干重无显著差异，说明碳优先分配给新生组织。

讨论部分指出，尿素诱导的广泛NSC消耗可能与其促进氮同化有关，加速了碳骨架向氨基酸转化。而HC通过抑制线粒体呼吸产生活性氧(ROS)，激活α-淀粉酶等基因促使芽内淀粉原位水解，减少了对远端碳库的依赖。这种机制差异具有重要应用意义：尿素适合营养生长旺盛的幼树，但需警惕连年使用导致的碳储备耗竭；HC则更适合成龄树或逆境条件，能更好保持树体活力。

该研究首次整合评估了芽休眠打破剂对桃树茎根NSC代谢的系统性影响，揭示了尿素通过快速碳动员打破休眠的生理机制。在气候变化背景下，这一低毒性替代方案为亚热带桃树栽培提供了重要技术支撑，但需结合树龄、气候和栽培措施优化使用策略。未来研究应拓展至大田成龄树，并深入解析尿素诱导的氧化信号与激素调控网络，为开发更精准的休眠管理技术奠定基础。