可可(Theobroma cacao L.)对镉胁迫的生理响应机制：两种新型杂交种群在光合性能与差异积累中的比较研究

本研究通过水培实验揭示可可幼苗对镉(Cd)胁迫的基因型差异响应。研究发现G2种群相比G1表现出更强的Cd耐受性，体现在更高的叶绿素含量、光合效率(PSII最大量子效率Fv/Fm、电子传递速率ETR)及更低的器官Cd积累。该研究为选育低Cd积累可可品种提供了重要理论依据。

　　

Highlight

可可对镉的敏感性与耐受性

表型分析显示，未接触镉的对照组幼苗在九周后生长更旺盛。然而，在10或50 μM CdCl₂处理下，G1和G2的叶片和根系发育均受到负面影响。G1的叶片和根系发育不良现象比G2更显著。较高浓度的CdCl₂(50 μM)对两个种群的发育影响更为剧烈。在茎部形态或木质化程度方面未见明显差异。

讨论

本研究结果表明，镉暴露显著损害了年轻可可植株的生物量，其中G1种群受影响程度大于G2，表明基因型在镉耐受性方面存在差异。鲜重减少现象甚至在金属耐受植物如拟南芥(Arabidopsis arenosa)和地钱(Marchantia polymorpha)的体外培养实验中也得到证实。干物质积累的减少与先前在烟草和水稻中的研究结果一致，证实了镉对植物生长的普遍抑制作用。

结论

镉积累影响了可可幼苗(九周龄)的鲜重和干重生产，损害其生理性能，其中G1种群受影响更显著。在50 μM CdCl₂条件下，G1叶片鲜重减少75%，G2减少65%。镉积累还降低了可可组织的干物质产量，显示出镉积累与干重值之间的高度相关性。另一方面，G2表现出更好的光合性能保持能力，暗示其具有作为低镉积累育种材料的潜力。