《Frontiers in Horticulture》：Yield and quality traits stability of turmeric (Curcuma longa L.) genotypes under greenhouse conditions
编辑推荐：
在传统露地栽培条件下，姜黄（Curcuma longa L.）的产量和品质受基因型和环境条件的强烈影响，导致生产力和植物化学成分存在变异性。可控温室生产为减少环境波动、提高产量和品质的可预测性提供了机会。本研究在连续两个生长季（2021–2023年）内，于温室
在传统露地栽培条件下，姜黄（Curcuma longa L.）的产量和品质受基因型和环境条件的强烈影响，导致生产力和植物化学成分存在变异性。可控温室生产为减少环境波动、提高产量和品质的可预测性提供了机会。本研究在连续两个生长季（2021–2023年）内，于温室条件下评估了代表印度不同农业生态区的21个姜黄基因型，旨在鉴定产量和品质性状方面表现优异且稳定的基因型。研究发现，新鲜根茎产量（378–1,014 g clump?1）、干物质回收率（15%–28%）、油树脂（3%–12%）、精油（2%–9.5%）和姜黄素类化合物含量（0.7%–4.0%）均存在显著的基因型变异。IISR Pragati和NDH 8被鉴定为高产且稳定的基因型，而Chhattisgarh Haldi 2表现出优异的干物质回收率。Waigon Turmeric在油树脂和精油含量方面持续表现突出，IISR Pragati则表现出优异且稳定的姜黄素类化合物含量。GGE双标图分析表明，基因型及基因型×环境互作对性状变异的贡献大于环境本身，反映出温室栽培条件下环境影响的减弱。利用MGIDI和FAI-BLUP模型，基因型Roma、IISR Pratibha和CO 3被鉴定为性状均衡的多性状理想型，而IISR Pragati和Waigon Turmeric分别在产量和品质性状方面表现优异。研究结果表明，温室栽培结合适当的基因型选择可提高姜黄产量稳定性和品质一致性，为商业和工业用途的基因型选择提供了科学依据。本研究是首次在可控温室条件下对姜黄基因型进行产量和品质评价的研究。
论文解读
研究背景与问题
姜黄（Curcuma longa L.）是南亚热带和亚热带地区广泛种植的重要香料作物，印度贡献了全球80%的产量，是主要出口国。姜黄因其富含多酚类化合物姜黄素类化合物而具有重要的药用和经济价值，广泛应用于食品、染料、制药和纺织等行业。然而，传统露地栽培条件下，姜黄的生长、产量和品质受地理因素、生产条件以及温度、相对湿度、降雨和光照等气候因素的显著影响，导致产量和植物化学成分存在较大变异性。这种变异性使得优质姜黄的稳定供应面临挑战，也促使研究人员探索可控环境生产系统。温室等可控环境农业系统能够最大限度地减少温度、光照和湿度等限制因素的影响，为高价值特色作物提供更稳定的产量和品质保障。与露地栽培相比，无土栽培可提高总产量和商品产量。在可控环境下，育种目标也发生转变，不再侧重于表型稳定性，而是关注快速生长、低光环境适应性和株型调控等特定性状。然而，此前缺乏在温室条件下系统评估姜黄基因型产量和品质性状的研究，特别是缺乏对基因型×环境互作和多性状综合选择效率的深入分析。
研究内容与结论
本研究在印度海得拉巴Simply Fresh Pvt. Ltd.的温室设施中，于2021–2023年连续两个生长季对21个代表印度不同农业生态区的姜黄基因型进行了系统评价。温室采用UV稳定漫射聚乙烯薄膜覆盖，四周配备防虫网，通过侧卷帘自然通风和可伸缩遮阳网调控微气候。单芽根茎种植于装有消毒椰糠基质（virgin sterilized coir husk chips）的24 L塑料盆中，采用完全随机设计（CRD），每个基因型种植40盆，20盆为一个重复。研究测定了鲜根茎产量（fresh rhizome yield）、干物质回收率（dry recovery）、油树脂含量（oleoresin）、精油含量（essential oil）和姜黄素类化合物含量（curcuminoids）等关键性状，并运用方差分析（ANOVA）、GGE双标图、MGIDI（multi-trait genotype–ideotype distance index）和FAI-BLUP（factor analysis and ideotype-design based on best linear unbiased prediction）等多性状选择模型进行综合分析。
研究结果
3.1 鲜根茎产量与干物质回收率：温室条件下，各基因型鲜根茎产量在两个生长季均存在显著差异。2021–2022年产量范围为532.33–958.70 g clump?1，Acc. 1545产量最高（958.70），与IISR Pragati（923.17）、Rajendra Sonali（921.50）、CO 3（929.67）和Mydukur Local（916.73）无显著差异。2022–2023年产量范围为378.00–1,014.00 g clump?1，NDH 8表现最优（1,014.00），IISR Pragati紧随其后（995.00）。两年合并分析显示，IISR Pragati平均产量最高（959.08），其次为NDH 8（938.83）。干物质回收率方面，Chhattisgarh Haldi 2在两个生长季均保持较高水平（25.32%），其次为Uttar Rangini（24.71%）和Erode Local（24.08%）。值得注意的是，部分高产基因型（如IISR Pragati和Rajendra Sonali）干物质回收率相对较低，表明快速生长的根茎可能因含水量较高而存在稀释效应。
3.2 品质性状：油树脂含量在2021–2022年为3.27%–12.24%，2022–2023年为7.31%–12.04%。Waigon Turmeric在两个生长季均保持最高油树脂含量，合并均值为12.07%，其次为Roma和Acc. 69/5/22/I3。精油含量合并范围为3.20%–8.50%，Waigon Turmeric（8.50%）和Acc. 69/5/22/I3（7.95%）表现优异。姜黄素类化合物含量方面，IISR Pragati两年合并均值最高（3.24%），其次为IISR Prathiba（2.90%）、CIM Pitambar和Rajendra Sonali（2.61%）以及Roma（2.55%）。值得注意的是，温室条件下部分品质性状较露地栽培有所下降，这与先前关于水培和气雾培系统中部分药用植物次生代谢物含量下降的报道一致，提示需要进一步优化农艺管理措施以提升温室栽培姜黄的植物化学成分积累。
讨论与结论
方差分析显示，基因型对鲜根茎产量、干物质回收率、油树脂、精油和姜黄素类化合物含量均有极显著影响（P < 0.001），而季节效应对干物质回收率不显著，但对其他性状影响显著。基因型方差占总变异的大部分，表明温室条件下环境因素影响相对较小。GGE双标图分析进一步证实，基因型和基因型×环境互作对性状变异的贡献大于环境本身，这与露地栽培条件下环境因素影响较大的情况形成鲜明对比。多性状选择分析中，MGIDI和FAI-BLUP模型均鉴定出Roma、IISR Pratibha和CO 3为性状均衡的理想型基因型，而IISR Pragati和Waigon Turmeric分别在产量和品质方面表现突出。
研究结论表明，温室栽培结合适当的基因型选择可显著提高姜黄产量稳定性和品质一致性。IISR Pragati和NDH 8适合作为温室高产栽培的推荐品种，Waigon Turmeric适合作为油树脂和精油提取的优质原料，Chhattisgarh Haldi 2则适合加工行业对高干物质回收率的需求。本研究首次在可控温室条件下系统评价了姜黄基因型的产量和品质性状，为保护地栽培的品种选择提供了科学依据，同时为制药和食品工业按特定性状需求采购原料提供了参考。
