Pro-Ca（调环酸钙）增强辣椒茎秆机械强度：激素互作与木质素沉积协同调控木质部强化机制

为解决辣椒机械化移栽中秧苗茎秆强度不足的问题，研究人员开展外源喷施新型植物生长调节剂调环酸钙（ProCa）对辣椒幼苗茎秆机械特性调控机制的研究。结果表明，200 mg/L ProCa处理显著提高茎秆抗压强度（+13.33%）和抗弯强度（+32.08%），通过抑制GA1/GA3生物合成、激活乙烯前体ACC积累，促进木质部发育和木质素沉积（+37.74%），为辣椒机械化移栽提供优质壮苗培育理论支撑。

　　

随着城镇化进程加速和农业劳动力成本攀升，辣椒生产中的机械化移栽已成为产业发展的必然需求。然而，传统育苗方式培育的辣椒幼苗往往茎秆柔弱、易倒伏，难以适应机械化作业对秧苗质量的严苛要求。茎秆机械强度不足会导致移栽过程中植株损伤率升高、成活率下降，严重制约生产效率。此前研究中，虽有多类植物生长调节剂（PGRs）被用于调控作物茎秆特性，但普遍存在环境残留高、生态风险大等问题，例如多效唑在土壤中的半衰期超过一年，氯胆碱在植物组织内长期残留。因此，开发高效低毒的新型PGRs成为辣椒集约化育苗的迫切需求。

在此背景下，一项发表于《BMC Plant Biology》的研究首次系统探究了新型植物生长调节剂调环酸钙（Prohexadione calcium, ProCa）对辣椒（Capsicum annuum var. conoides）幼苗茎秆机械强度的调控机制。该研究通过多浓度梯度实验结合生理生化分析，揭示ProCa通过协调内源激素网络与木质素代谢途径，显著增强辣椒茎秆抗机械损伤能力，为机械化移栽提供了优质壮苗培育新策略。

研究主要采用表型观测、生理指标检测、力学性能测试、解剖结构分析和激素组学技术。实验以“沈鹰六号”辣椒为材料，在三叶一心期进行叶面喷施（100-300 mg/L ProCa），于45-55天苗龄测定生长指标。通过质构分析仪测定茎秆抗压/抗弯强度，石蜡切片观察维管束发育，紫外分光光度法检测木质素/纤维素含量，LC-MS/MS量化内源激素水平。

Effects of ProCa on the growth and morphology of pod pepper

研究发现ProCa显著抑制幼苗株高（降低22.67%-30.82%）、株幅和叶面积，但200 mg/L处理下茎粗无显著变化，表明ProCa在控制徒长的同时未抑制径向生长。高浓度（250-300 mg/L）则导致茎粗下降，提示存在浓度阈值效应。

Effects of ProCa on pod pepper seedling root growth

根系分析表明200 mg/L ProCa处理下根表面积增加7.15%-18.79%，根系活力提升，而高浓度处理抑制根系发育。这表明适宜浓度ProCa可优化根系构型，增强养分吸收能力。

Effects of ProCa on physiological parameters of pod pepper seedlings

生理指标显示200 mg/L处理显著提升叶绿素a（+19.71%）、叶绿素b（+34.77%）和类胡萝卜素含量，同时可溶性糖（+29.87%）和可溶性蛋白（+8.30%）积累增加，说明ProCa通过增强光合作用促进碳同化物积累。

Effects of exogenous ProCa on pod pepper seedling quality and substrate dispersion rate

幼苗质量评价中，200 mg/L处理使狄克逊质量指数（DQI）显著提高，基质分散率无显著变化，表明ProCa处理幼苗根系与基质粘结力强，更适合机械化取苗。

Effects of ProCa on the mechanical characteristics of pod pepper stems

力学测试发现200 mg/L ProCa使茎秆抗压强度提高13.33%，抗弯强度提升32.08%，抗拉伸应力增加15.70%，证实ProCa有效增强茎秆机械强度。

Effects of ProCa on the anatomical structure and cell wall components of pod pepper stems

解剖结构显示ProCa处理组维管束厚度增加25.76%，木质部厚度增加57.10%，且木质素含量显著提升37.74%，而纤维素无显著变化。表明ProCa主要通过促进木质化增强机械强度。

Changes in phytohormone contents in pod pepper seedling stems under different treatments

激素组学分析发现ProCa显著抑制活性赤霉素GA₁和GA₃水平，降低ABA、JA和苯丙氨酸含量，但激活乙烯前体ACC积累（+13.03%）。提示ProCa可能通过抑制GA合成、激活乙烯信号通路调控木质素沉积。

研究结论表明，外源喷施200 mg/L ProCa可通过协调激素交叉对话（赤霉素-乙烯平衡）和次级代谢（木质素生物合成）双重途径，优化辣椒幼苗形态建成（矮化壮苗）、增强光合能力、促进根系发育，并通过强化维管组织木质化程度显著提升茎秆机械强度。该研究不仅为辣椒机械化移栽提供了一种环境友好型栽培调控方案（ProCa半衰期短、生态风险低），也为植物茎秆发育的激素-细胞壁互作机制提供了新见解。未来研究需进一步验证ProCa在不同基因型辣椒及全生长周期的适用性，并深入解析其通过乙烯信号调控木质素合成的分子通路。