水杨酸调控草莓热激响应的生化与形态差异及其在亚热带温室栽培中的应用潜力

本研究针对亚热带温室草莓反季节栽培中频发热激损伤的产业难题，系统解析了Camarosa和Paros两个主栽品种对热激（42°C/8h）与水杨酸（SA）处理的差异化响应机制。研究发现热激显著抑制草莓生长指标（叶面积、生物量）和光合色素含量，但能诱导抗氧化酶（SOD、APX）活性和渗透调节物质（脯氨酸、TPC）积累。外源SA处理通过增强抗氧化防御系统和维持水分平衡（RWC）有效缓解热损伤，且品种间存在显著调控差异。该研究为利用植物生长调节剂提升草莓耐热性提供了理论依据和栽培实践指导。

　　

随着全球气候变化加剧，高温胁迫已成为制约农业生产的重要环境因子。气候模型预测，到21世纪末全球气温可能升高5.7°C，这将导致农作物在生长周期中至少经历一次热胁迫事件。草莓（Fragaria×ananassa Duch.）作为典型的温带作物，其最适生长温度在10-26°C之间，对高温极其敏感。在亚热带地区的温室反季节栽培中，由于电网不稳定导致的通风系统故障，草莓经常遭受间歇性热激胁迫，特别是在生产周期初期和末期，严重影响植株生长和果实产量。

以往研究表明，高温胁迫（33-44°C）会引发草莓氧化应激，表现为活性氧（ROS）积累、光合作用抑制、生物量下降以及细胞膜损伤等问题。虽然水杨酸（SA）作为一种内源生长调节剂，已被证明能够通过调节抗氧化酶系统和维持水分平衡来增强植物对非生物胁迫的耐受性，但关于SA与热激联合处理对草莓的影响研究仍然有限，尤其在不同品种间的响应差异尚不明确。

针对这一科学问题，伊朗吉罗夫特大学的研究团队在《BMC Plant Biology》发表了最新研究成果，系统比较了主栽品种Paros和Camarosa对热激和SA处理的生理生化响应差异，为制定品种特异性的热害 mitigation策略提供了重要依据。

研究人员采用完全随机设计，通过盆栽试验对两个草莓品种进行四种处理组合：对照（20/25°C）、热激（42°C/8h）、SA（1 mM）以及热激+SA。通过测定生长指标、光合色素、渗透调节物质、抗氧化酶活性和抗氧化能力等20余个参数，全面评估了品种×温度×激素的互作效应。关键实验技术包括：光合色素测定采用Lichtenthaler法，相对含水量（RWC）采用Ritchie法，电解质泄漏率（EL）采用Lutts法，脯氨酸含量采用Bates法，抗氧化酶（SOD、POD、APX、CAT）活性采用紫外分光光度法，总酚含量（TPC）采用Folin-Ciocalteu法，抗氧化能力（DPPH）采用自由基清除率测定法。

生长参数

热激处理使Paros品种的叶片面积减少10%，地上部鲜重降低19%，地下部鲜重降低17%，而Camarosa品种的地下部鲜重反而增加40%。SA处理在热激条件下使Paros品种的叶片数增加22%，但使Camarosa品种的叶片数减少20%。这表明两个品种采用了不同的资源分配策略应对热胁迫：Paros倾向于保守型生长，而Camarosa则通过扩大根系吸收面积来增强抗逆性。

相对含水量和电解质泄漏率

热激导致两个品种的RWC显著下降，其中Paros降低14%，Camarosa降低9%。SA处理能够缓解Paros品种的RWC下降，但对Camarosa效果不显著。电解质泄漏率在Camarosa品种中增加9%，表明其细胞膜受损更严重，而SA处理对两个品种的EL均无显著改善作用。

光合色素

热激使Paros品种的叶绿素b含量降低17%，两个品种的类胡萝卜素分别下降38%（Paros）和31%（Camarosa）。SA处理在热激条件下使两个品种的叶绿素b和类胡萝卜素含量呈现非显著性增加趋势（4-10%），说明SA对光合色素具有一定的保护作用。

渗透调节物质

热激使Camarosa品种的脯氨酸含量显著增加66%，而Paros品种无显著变化。SA处理在热激条件下反而使Camarosa品种的脯氨酸含量降低，这可能是因为SA激活了其他更有效的防御途径，降低了对脯氨酸依赖的渗透调节需求。

抗氧化物质和酶活性

热激使两个品种的总酚含量（TPC）分别增加32%（Paros）和38%（Camarosa），超氧化物歧化酶（SOD）活性分别提高37%（Paros）和33%（Camarosa）。SA处理在热激条件下进一步增强了Camarosa品种的TPC含量（11%）和Paros品种的SOD活性（46%）。过氧化物酶（POD）和抗坏血酸过氧化物酶（APX）在Paros品种中对热激更为敏感，而SA能够显著提升这些酶的活性。

相关性分析和主成分分析

相关性分析显示，地上部鲜重与干重、地下部鲜重与干重、RWC与叶面积、叶绿素a与b之间均存在显著正相关，而RWC与EL、SOD与CAT之间则呈现负相关关系。主成分分析将17个参数归类为两个主成分，累计解释56.3%的变异，其中DPPH、CAT、叶面积、根系干重等指标在第一主成分中载荷较高，而SOD、TPC、APX和脯氨酸在第二主成分中贡献较大。

研究结论与讨论部分强调，草莓对热激和SA的响应具有显著的品种特异性。Paros品种主要通过增强抗氧化酶活性（SOD、POD、APX）来应对热胁迫，而Camarosa品种则依靠渗透调节物质（脯氨酸）积累和根系生物量分配策略。外源SA处理通过不同的生理机制增强两个品种的耐热性：对Paros主要通过维持水分平衡（RWC）和增强抗氧化防御，而对Camarosa则通过提升总酚含量（TPC）和调节抗氧化酶系统。

该研究的重要意义在于首次系统比较了主栽草莓品种对热激和SA的差异化响应机制，为制定品种特异性的热害防控策略提供了理论依据。研究发现SA作为一种低成本、易应用的植物生长调节剂，能够通过多条途径增强草莓耐热性，在亚热带温室草莓反季节栽培中具有重要的应用前景。未来研究需要深入解析SA调控草莓耐热性的分子机制，特别是涉及抗氧化基因表达、热激蛋白（HSPs）诱导以及激素信号通路互作等方面的分子基础，为草莓耐热品种选育和栽培技术创新提供科学支撑。