基于生理性状评估的甘薯基因型耐旱性快速筛选方法研究

本研究针对干旱胁迫导致甘薯产量品质下降的问题，通过温室预筛结合生理指标分析，系统评估了56个甘薯基因型的耐旱性。研究人员采用灌溉中断诱导胁迫，通过萎蔫评分、叶水势、叶绿素荧光(Fv/Fm、YII)等指标，筛选出CIP-440224等7个耐旱性突出的基因型，为耐旱品种选育提供了重要种质资源。该研究首次系统评估了巴西种质资源，建立了高效的温室筛选体系。

　　

气候变化加剧导致的干旱胁迫正严重威胁全球甘薯生产。这种富含碳水化合物、维生素和酚类化合物的块根作物，在巴西等热带地区主要依赖雨养种植，而干旱会显著降低其光合效率和块根产量。更严峻的是，巴西目前缺乏系统的耐旱甘薯育种计划，传统田间筛选又面临环境不可控、评估周期长等挑战。

针对这一困境，巴西西部圣保罗大学的研究团队创新性地开发了"温室预筛+生理验证"的两步法评估体系。研究人员首先对56个来自国际马铃薯中心(CIP)和本地种质库的甘薯基因型进行21天断水处理，通过5级萎蔫评分筛选出20个候选材料；进而采用叶绿素荧光仪(Plant Stress Kit, ADC)和压力室(Scholander chamber)等设备，定量分析其叶水势、PSII最大量子产量(F_v/F_m)等7项生理指标。研究发现，耐旱基因型能维持更高叶水势(-0.15至-0.6 MPa)和F_v/F_m值(>0.83)，其中CIP-440224在持续干旱下仍保持0.85的光系统II效率，显著优于商业品种。该成果为热带地区甘薯耐旱育种提供了高效筛选方法和核心种质，相关论文发表于《Discover Plants》。

关键技术包括：1)建立5级萎蔫可视化评分标准；2)使用压力室测定叶水势；3)暗适应后脉冲饱和白光测定叶绿素a荧光参数(F₀、F_m、F_v/F₀)；4)多色素仪(MPM-100)定量类黄酮含量。所有试验采用随机区组设计，土壤按农化分析结果精准施肥。

预筛结果
通过三阶段评估发现基因型间耐旱性差异显著：第一阶段最优组(含'Canadense'等13个基因型)达到严重萎蔫需37.8-41.2天，比最差组(34.0-36.8天)延长10%。值得注意的是，CIP-440033等4个基因型在第三阶段表现突出，较对照早衰现象延迟24小时以上。

生理响应
叶水势测定显示，21天干旱后'Japonesa'等品种水势降至-1.4 MPa，而耐旱基因型维持在-0.6 MPa。叶绿素荧光参数揭示，敏感品种F_v/F_m值下降40%，但CIP-440224保持0.83以上的PSII最大量子产额。类黄酮含量分析表明，耐旱基因型'CIP-187012/2'的抗氧化物质积累量是敏感品种的2.3倍。

该研究首次证实温室筛选与生理指标的结合能有效预测甘薯田间耐旱性。筛选出的7个核心种质突破了传统认为甘薯均具耐旱性的认知，特别是CIP-440186在持续干旱下仍维持0.82的F_v/F_m值和-0.3 MPa叶水势，这种"耐旱稳态"特性为解析作物抗旱机制提供了新视角。研究者建议将Y_II(有效PSII量子产额)作为关键筛选指标，因其与块根产量的相关系数达0.79。这些发现为雨养农业区的品种改良提供了理论依据和技术支撑。