壳聚糖对缺水条件下姜黄（Curcuma longa L.）植物生长、生理特性、根茎属性及姜黄素类化合物含量的影响

《Physiology and Molecular Biology of Plants》：Effect of chitosan on plant growth, physiological traits, rhizome attributes, and curcuminoids content of turmeric (Curcuma longa L.) under withholding water

干旱胁迫下壳聚糖叶面喷施对高、低姜黄素含量品种生长及生理的影响研究。通过对比ST（高姜黄素）和PJT（低姜黄素）在干旱（WD）与充分灌溉（WW）条件下的响应，发现壳聚糖处理可缓解WD对ST的负面影响，维持叶温、光合潜势及渗透调节能力，但显著降低根茎鲜重和干重（>40%），同时姜黄素合成相关基因表达上调与总姜黄素含量下降存在矛盾。效应受基因型、施用剂量及水分状况共同调控。

　　

摘要

姜黄（Curcuma longa L.）的根茎产量特性和类姜黄素含量是其产量的主要决定因素，尤其是在水分受限的环境中。壳聚糖作为一种生物刺激剂，能够调节植物的生理适应策略，并在缺水条件下作为化学诱导剂发挥作用。本研究的目的是评估在缺水条件下，使用壳聚糖生物刺激剂处理姜黄时，其生长特性、生理适应能力、根茎属性、总类姜黄素含量以及与类姜黄素相关的基因表达水平的变化情况。研究了两种不同基因型——类姜黄素含量高的Surat Thani（ST）品种和类姜黄素含量低的Pichit（PJT）品种——在两种水分管理措施（缺水45天[WD]和每日灌溉/充分浇水[WW]）下的响应情况，同时考察了是否施用20毫克/升（mg L^?1）的壳聚糖叶面处理的效果。结果表明，在缺水条件下生长的ST品种的叶面积和假茎干重分别比未施用壳聚糖的WW条件下减少了39%和26%；而在施用20毫克/升壳聚糖叶面处理的植株中，这两种水分管理措施导致的响应相似。缺水条件下的根茎鲜重和干重比WW处理减少了40%以上。20毫克/升壳聚糖的应用使叶片温度和作物水分胁迫指数保持在较低水平，从而保持了叶片的渗透势和PSII的光子产量，尤其是在PJT品种中。相比之下，蒸腾速率、净光合速率和气孔导度等气体交换参数受到缺水的严重影响，进而导致总可溶性糖含量下降。在缺水条件下，与类姜黄素相关的基因表达水平升高，而姜黄根茎中的总类姜黄素含量显著降低。研究结果表明，作为生物刺激剂的壳聚糖叶面处理有助于减轻干旱胁迫的负面影响并改善生长特性；然而，其积极效应的程度取决于基因型、施用剂量和水分供应状况。