菌根共生提升赤霞珠在高温与高CO2胁迫下的产量与果实品质：首产年研究揭示其气候韧性机制

为应对气候变化对葡萄产业的威胁，本研究探讨了在高温与高CO2环境下，接种丛枝菌根真菌（AMF）与根际促生细菌（PGPR）对赤霞珠葡萄产量与品质的影响。结果表明，菌根共生通过维持叶片微量元素水平，显著提升了高温高CO2条件下的果实产量、糖分与花青素含量，为地中海地区葡萄栽培的可持续适应提供了有效策略。

　　

随着全球气候变暖加剧，地中海地区正成为气候变化的热点区域，夏季高温与干旱频发严重威胁着传统农业系统。作为该地区标志性经济作物的葡萄栽培，尤其是广受欢迎的赤霞珠（Cabernet Sauvignon），正面临产量下降与品质劣化的双重挑战。高温会扰乱葡萄的物候周期，加速糖分积累却抑制花色苷合成，而大气CO₂浓度升高虽可能促进光合作用，却也可能导致养分失衡与氧化应激。在这一背景下，如何通过生态友好的生物策略增强葡萄的气候韧性成为研究焦点。

近日，一项发表于《Plant and Soil》的研究深入探讨了丛枝菌根真菌（AMF）与根际促生细菌（PGPR）联合接种对年轻赤霞珠葡萄在高温与高CO₂环境下的调控作用。该研究通过模拟当前（400 ppm CO₂，环境温度）与未来（700 ppm CO₂，环境温度+4°C）气候场景，系统分析了菌根共生对葡萄生理代谢、矿质营养及果实品质的影响，为可持续葡萄栽培提供了新的理论依据与实践方向。

研究采用了温度梯度温室（TGGs）控制系统，设置了四种环境处理组合，并从坐果期到成熟期对接种（+M）与未接种（-M）菌根的植株进行对比。关键实验技术包括：菌根定殖率评估（网格相交法）、叶片气体交换参数测定（便携式光合系统）、水势测量（压力室）、矿物质元素分析（ICP-OES）、有机溶质（如蛋白质、脯氨酸、糖类与淀粉）含量测定，以及果实品质指标（可溶性固形物、有机酸、花青素、总酚与抗氧化活性）的分析。

物候与生理响应

研究发现，高温显著延迟了果实成熟，尤其在未接种菌根的植株中更为明显。例如，在高温与高CO₂（ECET）条件下，-M植株的成熟期比对照（ACAT）延迟了16天，而+M植株仅延迟2-4天，表明菌根共生缓解了高温对物候的干扰。光合作用（A）在高CO₂下显著提升，但菌根植株的增幅较缓和，且其水分利用效率（A/g_w与A/Tr）在高温高CO₂下保持稳定，暗示菌根可能通过调节气孔行为优化碳-水平衡。

矿质营养调控

菌根共生显著改善了微量元素的稳态。在高温高CO₂下，-M植株的铜（Cu）、锌（Zn）与铁（Fe）含量大幅下降（Cu降幅达80%），而+M植株的Cu与Fe水平维持在与环境条件相近的状态。锰（Mn）在菌根植株叶片中甚至因高温而积累，提示菌根可能通过增强养分吸收与转运缓解了高温诱导的养分缺乏。

果实产量与品质

菌根对产量的增益在高CO₂环境下尤为突出：在ECET条件下，+M植株的产量是-M的4倍。果实品质方面，-M植株在高温高CO₂下出现糖分与花青素含量下降（降幅40-45%），同时抗氧化活性倍增，提示氧化应激加剧；而+M植株的糖分仅轻微下降，花青素、总酚与抗氧化活性均保持稳定，表明菌根共生维护了果实的代谢平衡与抗氧化能力。

结论与意义

本研究证实，AMF与PGPR的联合接种可通过维持微量元素稳态（尤其是Cu、Fe、Mn）、优化光合碳分配与缓解氧化损伤，显著增强赤霞珠葡萄在高温与高CO₂胁迫下的适应性。菌根依赖度（RMD）分析进一步显示，其对产量与品质的积极效应在极端气候场景下最为显著。这一发现不仅为地中海葡萄产业的可持续管理提供了基于微生物生态的解决方案，也为未来气候智能型农业的微生物干预策略奠定了实证基础。然而，该研究仍限于年轻植株与可控环境，后续需进一步探讨不同品种、根穗组合及田间长期效应，以推动菌根技术在实际栽培中的规模化应用。