摘要
干旱胁迫会引发过量的活性氧爆发，破坏细胞氧化还原稳态，并损害马铃薯（Solanum tuberosum L.）的生长、块茎产量和品质。外源甜菜碱（Bet）是减轻多种作物非生物胁迫伤害的有效渗透调节保护剂；然而，在干旱胁迫马铃薯中，对甜菜碱施用条件的系统评估及其分子机制仍十分有限。本研究通过形态学和生理学测定筛选了最佳甜菜碱浓度和有效的叶面喷施生长时期。叶面喷施10 mM甜菜碱表现出最强的保护作用，恢复了植物生长，增强了抗氧化酶活性，并加强了抗氧化防御，从而限制了与干旱相关的氧化伤害的进一步加剧。与仅受干旱处理的对照组相比，在成熟期施用10 mM甜菜碱显著提高了光合性能、块茎产量和营养品质。转录组分析揭示，甜菜碱逆转了干旱引发的转录扰动，并激活了抗氧化、细胞壁重塑和激素信号转导通路。加权基因共表达网络分析鉴定了三个与干旱耐受和甜菜碱介导的缓解作用相关的关键模块。六个枢纽基因，包括StGS2（抗氧化相关功能）、StXTH5（细胞壁修饰）、StLOX1（胁迫信号传导）和StCERK1（胁迫感知），通过RT-qPCR被验证为与甜菜碱响应的干旱反应相关的候选基因。从机制上看，甜菜碱增强了清除活性氧的能力，限制了与干旱相关的氧化伤害的进一步加剧，缓解了干旱引起的光合抑制并维持了光合功能，同时调节了与胁迫相关的枢纽基因表达。这些结果表明，外源甜菜碱通过协调多层次的生理和分子通路来减轻干旱伤害，为水资源受限的马铃薯生产提供了可行的农艺实践，并为甜菜碱调节块茎作物干旱耐受性提供了分子参考。
