‘Ad?yaman Keten ?nciri’（Ficus carica L.）的形态-果实学特征及阶段依赖性植物化学成分表征：半干旱地区地方种质资源保护的基线数据

《Diversity》：Morpho-Pomological and Stage-Dependent Phytochemical Characterization of ‘Ad?yaman Keten ?nciri’ (Ficus carica L.): Baseline Insights for Local Germplasm Conservation in Semi-Arid Lands

　　

记录未被充分探索的地方果树种质资源对于生物多样性保护以及建立自然存续于旱地环境中的遗传资源基线记录至关重要。本研究对‘Ad?yaman Keten ?nciri’（Ficus carica L.）——一种在土耳其阿德亚曼Perre古城周边雨养半干旱条件下自然生长的原生无花果地方品种——进行了基线形态-果实学和阶段依赖性植物化学成分表征。果实学评价揭示了显著的果实尺寸和重量，其特征为完全填充的内部空腔和结构性果皮厚度，可增强采后处理过程中的机械抗性。通过高效液相色谱（HPLC）进行的植物化学成分分析表明，存在显著的成熟依赖性代谢转变。未成熟绿色果实积累了较高水平的总酚类、总花青素、抗氧化活性以及杨梅素等单体生物活性化合物。相反，果实成熟触发了初生糖类（主要为葡萄糖和果糖）和有机酸（主要为苹果酸）的显著积累，同时儿茶素和天竺葵素-3-葡萄糖苷水平升高。此外，尽管田间观察表明当地果园在主作物季无需系统性授粉即可产果，但仍需开展控制性传粉者排除（套袋）试验和长期产量监测，以正式验证其单性结实能力和农艺稳定性。总体而言，尽管未来需要开展控制性胁迫实验以阐明具体的生理耐胁迫机制，但‘Ad?yaman Keten ?nciri’代表了用于原位种质资源保护和基线育种评价的宝贵地方遗传资源。

**研究背景与问题提出**

无花果（Ficus carica L.）隶属桑科（Moraceae），是地中海盆地最古老且最具代表性的栽培果树之一。土耳其位于无花果起源与多样性中心的交汇地带，拥有丰富的野生型和地方种质资源。然而，商业利益驱动、现代单一种植模式以及少数标准商业品种（如制干用‘Sar?lop’和鲜食用‘Bursa Siyah?’）的推广，导致遗传侵蚀和地方基因型灭绝。因此，对地方种质进行形态学和植物化学表征及保护，对未来的育种计划至关重要。尽管无花果树具有相对较强的耐旱性，但干旱和半干旱地区的非生物胁迫因子严重限制了果实产量和品质。气候变化导致的水分胁迫加剧和土壤盐渍化降低了光合能力，损害了养分转运，造成大量经济损失。在盐胁迫和干旱胁迫下，活性氧（ROS）的过度积累触发植物氧化胁迫。因此，鉴定能够在干旱和半干旱地区生存并表现出高生态适应性的基因型具有深远的科学意义。

在授粉生物学方面，无花果根据其对传粉榕小蜂（Blastophaga psenes L.）的需求进行分类。Smyrna型无花果（如‘Sar?lop’和‘Bursa Siyah?’）严格需要授粉才能结实第二季（夏季）果实，而持久性（单性结实）基因型无需授粉即可成熟果实。高温风、极端温度或榕小蜂种群波动等非生物气候胁迫因子会对授粉成功率和雌性无花果生产力产生负面影响。这一情况凸显了对具有潜在持久性结果习性的地方基因型的关注，尽管仍需通过控制性套袋实验进行验证。果实成熟阶段（未成熟和成熟阶段）直接影响果实的植物化学成分和抗氧化防御系统。植物大量合成酚类化合物和花青素等次生代谢产物，以防止周围非生物胁迫诱导的氧化损伤。特别是未成熟绿色阶段记录的极高总酚含量和DPPH自由基清除活性，可作为植物在发育期间经历强烈太阳辐射和干旱的生化屏障。随着成熟进程，初生代谢产物（葡萄糖和果糖）快速积累，而有机酸（柠檬酸和苹果酸）和抗氧化酚类物质经历阶段依赖性调控。

东南安纳托利亚地区是土耳其无花果生物多样性的主要中心之一，传统农业生态系统作为原生育作物多样性的原位储存库发挥着重要作用。该地区地方品种在恶劣的土壤气候条件下经历了数百年自然选择和农民介导的选择，拥有对气候韧性农业至关重要的独特遗传架构。其中，‘Ad?yaman Keten ?nciri’——一种自然适应阿德亚曼Perre古城周边半干旱微生态的地方品种——因其突出的果实学性状（大果型约80.3 g、浅黄绿色果皮、诱人果肉）和高鲜食市场吸引力而被选为研究对象。关键的是，当地种植者传统上观察到该地方品种在主作物季无需有意授粉即可产果；然而，严格的套袋实验和多季节产量量化对于科学确立其单性结实习性 and 农艺表现仍然至关重要。尽管具有这些卓越的农艺、商业和生物学属性，但目前完全缺乏记录该原生地方品种种质身份、形态-果实学性状和阶段依赖性代谢物动态的科学文献。因此，本研究的主要目标是在自然雨养半干旱田间条件下建立‘Ad?yaman Keten ?nciri’（ADY-PER-01）的有据可查的基线档案，为其种质记录、原位/迁地保护和未来育种评价提供必要的基线数据。

**关键技术方法概述**

研究人员对位于土耳其阿德亚曼Perre古城周边（37°47′ N, 38°18′ E；海拔670 m）的传统果园中3株约25–30年生、自根、完全结果的健康独立母树（n = 3生物学重复）进行了原位采样，分别于绿色未成熟期（7月下旬）和完全成熟期（8月）采集果实样品。形态学和果实学性状按照国际植物遗传资源研究所（IPGRI）、国际地中海高级农艺研究中心（CIHEAM）和国际植物新品种保护联盟（UPOV）的无花果标准描述符进行评价。总酚含量（TPC）采用Folin–Ciocalteu比色法测定；总花青素含量（TAC）采用pH示差法测定；抗氧化能力采用2,2-二苯基-1-苦基肼（DPPH）自由基清除法评价。初生糖类（蔗糖、葡萄糖、果糖和木糖）采用配有折射率检测器（RID-20A）的高效液相色谱（HPLC）系统测定；有机酸（草酸、柠檬酸、酒石酸、苹果酸和琥珀酸）采用离子排斥HPLC法测定；单体酚类化合物和类黄酮采用HPLC-二极管阵列检测器（DAD）系统分析。总可溶性固形物（TSS）采用数字温度补偿折光仪测定；总黄酮含量（TFC）采用氯化铝比色法测定。统计分析采用配对Student's t检验（n = 3标记树；配对差异自由度df = 2），使用Shapiro–Wilk检验评估配对差异的正态性（p > 0.05）。

**研究结果**

**形态-果实学与物理属性**

对‘Ad?yaman Keten ?nciri’果实的评价揭示了适合鲜食市场的突出果实学和物理属性。果实平均单果重达80.30 g，果实长度48.94 mm，宽度56.83 mm。果孔宽度记录为5.25 ± 2.10 mm。果皮厚度平均为1.32 ± 0.28 mm，内部果腔被分类为极小至不存在。叶片形态学表征显示，‘Ad?yaman Keten ?nciri’树体主要具有5裂片叶，基部形状为距状，叶裂中等深度。叶片尺寸平均长度194.20 mm，宽度212.40 mm，叶柄长度7.71 mm，厚度3.45 mm。

**阶段依赖性初生糖类和有机酸动态**

果实成熟触发了初生糖类的大量积累，果糖和葡萄糖被鉴定为主要糖类组分。果糖水平从绿色未成熟阶段的4069.16 mg/100 g上升至完全成熟期的5180.39 mg/100 g，增幅超过27%。同样，葡萄糖含量增加21.7%，在完全成熟果实中达到峰值浓度（5417.37 mg/100 g）。蔗糖代表次要糖类组分，从229.83 mg/100 g呈适度上升趋势至310.92 mg/100 g，而木糖浓度在成熟过程中非显著下降。成熟对单体有机酸组分产生了对比性影响。苹果酸在两个成熟阶段均被鉴定为主要有机酸，从绿色未成熟果实的631.57 mg/100 g显著积累（+9.87%）至完全成熟期的693.97 mg/100 g。相反，柠檬酸代表第二丰富组分，显著降低11.5%，从绿色果实的316.42 mg/100 g降至完全成熟期的279.92 mg/100 g。酒石酸也呈现显著上升趋势，从187.29 mg/100 g增至完全成熟期的221.54 mg/100 g，而草酸在两个采样阶段均低于检测限。

**生物活性化合物、酚类谱和抗氧化能力**

从未成熟到成熟阶段的转变伴随着整体生物活性能力的显著下降。总酚含量从 unripe绿色果实的61.33 ± 4.89 mg GAE/100 g大幅下降至完全成熟果实的42.76 ± 0.97 mg GAE/100 g，同时DPPH自由基清除活性从26.48 ± 2.52%下降至20.90 ± 1.60%。在单体酚类中，杨梅素在成熟过程中经历了最剧烈的耗竭。相反，特定生物活性化合物表现出阶段依赖性合成；最显著的是，儿茶素和天竺葵素-3-葡萄糖苷水平随着果实达到完全成熟和果皮/果肉着色发展而显著增加。果实成熟诱导总可溶性固形物急剧增加，从绿色未成熟果实的10.20 ± 0.45 °Brix显著升高（p < 0.001）至完全成熟期的21.50 ± 0.82 °Brix，代表由初生糖积累驱动的110.78%增幅。相反，总黄酮含量（TFC）表现出显著的成熟依赖性下降，从 unripe果实的48.35 ± 1.85 mg RE/100 g FW降低50.11%至完全成熟果实的24.12 ± 1.10 mg RE/100 g FW（p < 0.001），与总酚和抗氧化能力中观察到的整体下降趋势一致。

**讨论部分总结**

讨论部分首先从适应性和多样性角度对‘Ad?yaman Keten ?nciri’的形态学和枝条特征进行了评价。该基因型的叶柄长度（7.71 ± 2.06 cm）和厚度（3.45 ± 0.61 mm）与标准商业品种的平均值接近。叶面积测定为199.00 ± 9.14 cm2，显著小于标准土耳其品种（221.25–283.82 cm2）和野生Hyrcanian国家公园无花果（463 cm2）。在干旱和半干旱生态系统中，通过减小叶片面积限制蒸腾表面积是植物最重要的形态生态适应机制之一。该基因型受限的叶面积提供了未来在旱地条件下研究蒸腾动态和冠层微气候相互作用的基线形态数据。叶裂片数主要在5–7之间，与地中海和近东种质中典型的五裂和七裂叶形态一致。

在果实物理性状和品质属性的比较分析方面，最显著的果实学发现是‘Ad?yaman Keten ?nciri’平均鲜果重80.30 ± 9.51 g，几乎是优质鲜食品种‘Bursa Siyah?’（38.14–63.40 g）和制干标准品种‘Sar?lop’（41.04–57.25 g）平均重量的两倍。鉴于野生无花果分类群的果实重量仅为2.04–3.87 g，‘Keten ?nciri’的非凡果实大小凸显了其在Perre地区半干旱生态条件下高效的库-源转运能力和细胞扩张能力。果孔宽度记录为5.25 ± 2.10 mm，与当地‘Abbas’基因型（7.62 mm）相当。宽果孔是一个主要缺点，因为它允许病原体和害虫轻易进入，导致内部果实腐烂。据Perre地区当地种植者观察，‘Ad?yaman Keten ?nciri’在缺乏雄性授粉树的果园中产生常规主作物果实，表明其具有潜在的持久性（单性结实）结果习性。然而，本基线调查未进行控制性传粉者排除（套袋）试验、多季节坐果评价和定量产量监测，仍需严格开展以科学确认其单性结实能力和产量稳定性。

在阶段依赖性初生糖和有机酸调控方面，Keten ?nciri果实成熟期间葡萄糖、果糖和蔗糖的极显著（p ≤ 0.01）积累是无花果果实成熟生理的典型特征。完全成熟果实中果糖（5180.39 mg/100 g）和葡萄糖（5417.37 mg/100 g）水平证实这些单糖是总可溶性固形物的主要组分。鲜食无花果中葡萄糖含量范围为1.21–6.13 g/100 g，果糖含量范围为1.91–4.65 g/100 g，表明Keten ?nciri的糖积累值完全落在这些标准参考范围内。软化过程中转化酶活性的急剧上升加速了蔗糖水解，直接触发葡萄糖和果糖积累。‘Ad?yaman Keten ?nciri’的TSS含量是决定其商业价值的关键品质属性。TSS研究结果与?zeker和?sfandiyaro?lu以及Uzun和Yar?lga?的观察结果密切一致，他们报告了典型地中海条件下各种土耳其无花果品种的TSS范围为15.8%至29.8%。在有机酸谱方面，观察到了与标准文献的高度独特偏离。柠檬酸被广泛认为是标准无花果品种中的主要有机酸。与许多商业无花果品种中柠檬酸被报道为主要有机酸相反，‘Ad?yaman Keten ?nciri’表现出苹果酸（成熟果实中693.97 mg/100 g）明显优于柠檬酸（279.92 mg/100 g）的优势，代表了半干旱条件下独特的有机酸谱。这一发现凸显了控制其特定风味平衡的高度独特的基因型化学分类指纹。苹果酸由于TCA循环的特定代谢调控在成熟过程中继续积累。另一方面，柠檬酸的下降与其在成熟相关呼吸过程中作为呼吸底物的消耗有关。这种平衡的糖酸比赋予果实卓越的食用品质。

在抗氧化系统与生物活性代谢物与非生物胁迫耐受性的关系方面，成熟过程中总酚含量（TPC）和DPPH自由基清除活性的极显著（p ≤ 0.01）下降与无花果成熟生理文献一致。TPC从 unripe果实的61.33 ± 4.89 mg GAE/100 g降至完全成熟果实的42.76 ± 0.97 mg GAE/100 g，同时DPPH自由基清除活性从26.48% ± 2.52%下降至20.90% ± 1.60%。这种下降与酚类聚合为不溶性化合物、果实体积增加导致的稀释效应以及跃变型成熟阶段多酚氧化酶（PPO）对多酚的主动降解有关。未成熟绿色果实中极高的TPC和DPPH活性作为关键生理保护屏障——一种生化屏障——抵御半干旱生态系统中经历的强太阳辐射、极端温度和严重水分亏缺。这些早期阶段多酚中和活性氧（ROS），防止氧化胁迫、脂质过氧化和随后的膜损伤。HPLC-DAD单体酚类谱详细解释了这种阶段依赖性防御。没食子酸含量减半（从1.68 ± 0.04 mg/100 g降至0.78 ± 0.13 mg/100 g），与TPC和抗氧化能力的整体下降一致。杨梅素，一种在绿色未成熟果实中高水平存在的强抗氧化黄酮醇（15.17 ± 0.44 mg/100 g），在完全成熟期降至检测限以下。成熟果实中的未检出表明杨梅素水平在成熟过程中降至色谱检测限以下，可能反映了其作为早期阶段抗氧化清除剂的作用。杨梅素的完全降解表明其在早期生长阶段作为抗氧化清除剂主动部署以应对环境胁迫，随后在最终成熟阶段黄酮醇特异性生物合成途径（特别是查尔酮合酶CHS和黄酮醇合酶FLS）的代谢下调。儿茶素，最丰富的单体酚类，在成熟过程中保持稳定并略有增加（从37.23 ± 0.59增至38.90 ± 0.63 mg/100 g，LSD = 1.38，p ≤ 0.05），凸显了该基因型即使在 advanced成熟度下维持活跃黄烷-3-醇合成的高能力，保留了果实的健康促进功能特性和食用品质。最后，天竺葵素-3-葡萄糖苷从9.34 ± 0.47 mg/100 g显著增加（p ≤ 0.01）至12.95 ± 0.29 mg/100 g。这种积累与内部果肉的红色值（a* = 16.18）直接相关。天竺葵素-3-葡萄糖苷是负责Keten ?nciri诱人草莓红粉色果肉的主要花青素，通过细胞扩张和果肉色素化过程中莽草酸和花青素生物合成途径的上调合成。

讨论部分还强调了本研究作为基线研究的基础性局限性：评价是在单一地点（n = 3生物学重复）的单一生长期对原位树进行的，未进行分子标记指纹分析（SSR/SNP）、多地点采样或与参考商业品种的直接比较。因此，小样本量本质上限制了统计功效，这些发现代表必要的基线清单而非群体水平的生态或遗传概括。此外，虽然季节气候平均值和果园管理条件已有记录，但采样期间未进行连续高分辨率微气象记录（如日蒸汽压亏缺和土壤水势），这是基线田间调查的另一个固有局限性。虽然在水受限的Perre生态栖息地中的长期持久性和生产力表明强大的生态适应性，但确认具体的生理耐旱机制将需要未来控制性盆栽和田间实验，评估对比基因型间的叶水势、气体交换参数和氧化胁迫标记。此外，虽然‘Ad?yaman Keten ?nciri’进行了形态-果实学和植物化学表征，但其独特的遗传身份严格依赖于表型描述符和地方种质清单（ADY-PER-01）；未来需要结合微卫星（SSR）或SNP标记的研究来确认其遗传独特性并解决潜在的同名/异名问题。必须再次强调，作为本基线调查的关键局限性，未执行控制性传粉者排除（套袋）实验，也未测量生理胁迫参数（如叶水势或气孔导度）或定量多年产量数据。因此，关于持久性结果和干旱存活的区域田间观察为未来控制性试验提供了基础，而非已证实的单性结实或生理耐旱性的确定性证据。最后，本研究的更广泛适用性和科学范围必须在其基线性质背景下解释。作为单一地点、单一生长期对单一地方登录（ADY-PER-01）的表征，这些发现提供了不可或缺的基线数据集，但本身并不能证明群体水平的气候韧性或广泛生态适应性。为在此基础上进一步开展研究，未来研究应侧重于：（i）扩大跨多个果园和生长季的种质调查以量化品种内表型变异；（ii）与知名商业参考品种（如‘Bursa Siyah?’和‘Sar?lop’）进行直接比较试验；（iii）执行SSR/SNP分子标记指纹分析以确认遗传独特性并解决潜在同名问题；（iv）在温室/田间条件下进行控制性生理和生化胁迫实验。

**研究结论翻译**

本研究对自然适应半干旱过渡生态系统的地方‘Ad?yaman Keten ?nciri’基因型进行了全面的形态-果实学和阶段依赖性生化表征。该地方品种表现出突出的果实学性状，包括非凡的果实重量和尺寸，凸显了其对优质鲜食无花果市场的商业可行性。内部空腔结构和果皮厚度按照标准化IPGRI描述符标准进行了果实学表征。植物化学成分分析揭示了显著的阶段依赖性转变，其中绿色未成熟果实积累了较高水平的总酚类、总花青素、抗氧化能力和杨梅素，而成熟果实则以葡萄糖、果糖和苹果酸的dominant积累以及升高的儿茶素和天竺葵素-3-葡萄糖苷水平为特征。此外，在雨养田间条件下观察到的持久性结果习性为未来控制性授粉排除试验提供了基线基础，这些试验是量化其真实单性结实潜力和产量表现所必需的。总体而言，本研究基于表型和生化描述符为‘Ad?yaman Keten ?nciri’（ADY-PER-01）提供了首个有据可查的基线登录记录，为未来分子指纹分析和迁地种质资源保护提供了基础。