《Plants》：Repeated Foliar Glycine Betaine Applications in Cool-Season Greenhouse Passion Fruit: Effects of Application Frequency on Growth and Marketable Yield
甘氨酸甜菜碱（GB）被用作非生物胁迫生物刺激素，但重复叶面施用对商业条件下多年生果树作物的效果仍缺乏明确界定。本研究在低温季节对温室栽培'台农1号'百香果（Passiflora edulis × P. edulis f. flavicarpa）评估了四种累积GB投入量分别为0、42.5、59.8或99.7 kg·ha?1的施用策略。研究测定了温室温度、营养生长、叶片绿度、可见生殖发育、商品产量及果实品质。处理期间记录到低于10 °C的累计时长59 h，主要发生在夜间（83.1%）。42.5和59.8 kg·ha?1策略相对于对照未持续改善作物表现。99.7 kg·ha?1策略与作物发育期主蔓长度降低相关，尽管144 DAT时最终主蔓长度与对照无显著差异。99.7 kg·ha?1处理下首个可见花芽出现的节位显著高于对照（27.1 vs. 20.8）。其出现时间在99.7 kg·ha?1下显著晚于42.5 kg·ha?1（29.9 vs. 19.6 DAT），但与对照（21.0 DAT）无显著差异。99.7 kg·ha?1策略还使商品果数和产量分别降低14.6%和13.8%。果实尺寸、单果质量及多数品质性状未受GB持续影响，而采收期对果实品质的影响更为一致。在记录到的波动热条件下，高强度GB策略不利，支持在重复使用前进行作物特异性验证。
研究背景方面，百香果（Passiflora spp.）是热带和亚热带地区广泛栽培的多年生藤本果树，'台农1号'（P. edulis × P. edulis f. flavicarpa）因自交亲和、高产、果大及风味优良而在台湾具有重要商业价值。设施栽培结合夜间补光可实现秋季定植、冬季生长和春季产果，延长销售季节并减少夏季台风和强降雨的影响，但同时也使营养生长和早期生殖发育暴露于可能限制枝梢生长、开花和果实发育的低温环境。百香果开花与枝梢持续生长密切相关，'台农1号'的花器单生于新形成叶片与卷须相邻的叶腋处，基部节位的花原基可能在枝梢达到足够发育成熟度且环境条件适宜前无法发育为外部可见的花芽。因此，首个可见花芽的节位不仅反映节位产生，也反映腋生生殖结构的发育与存留。控温环境研究表明温度是枝梢生长和花形成的主要决定因素：20/15 °C下植株节间变短、新节发育减慢且不能形成可见花芽，而25/20或30/25 °C下可形成花芽；25/20 °C下首个可见花芽节位更低且花芽败育少于30/25 °C。20/15 °C下低温抑制开花还与乙烯产生增加相关，抑制乙烯响应可在相同温度条件下恢复花形成。光周期对花发育的调控也已在百香果中得到证实，这为低温季节生产中的夜间补光提供了生物学依据。低温会破坏膜完整性、代谢、光合过程和发育进程，其伤害程度取决于温度强度和暴露持续时间。植物生物刺激素可用于增强作物表现、养分利用过程、产品品质或非生物胁迫耐受性。甘氨酸甜菜碱（GB）是一种相容性季铵盐溶质，可稳定膜和蛋白质、参与渗透调节并在环境胁迫下保护光合组分。GB在番茄和辣椒幼苗的对照研究中改善了低温响应，但其效益幅度取决于施用浓度和胁迫背景。在百香果中，一项使用20和40 mM GB的研究报告了位置和品种依赖的营养生长响应，但在严冬低温下无显著总体存活效益；另一项研究考察了100 mM GB对黄百香果干旱的响应。然而，来自蔬菜幼苗短期控温研究的结果不能假定可预测多年生果树在商业生产条件下重复施用的结果。现有百香果研究主要关注GB介导的冷害或干旱响应，而累积季节性暴露对生殖发育、产量和果实品质的影响仍缺乏明确界定。叶面施用的GB可被叶片吸收并再分配至其他器官，表明重复喷施可能导致系统性暴露而非仅局限于处理叶面。外源GB的响应也具有浓度依赖性。在茄子中，40 mM GB比60 mM产生更强的生长和光合响应，较高浓度下净光合速率相对中间处理下降。在葡萄中，外源GB被吸收并在组织中积累，50 mM降低最终叶面积，100 mM及以上浓度严重抑制生长。基于此，研究人员评估了温室栽培'台农1号'百香果在无GB对照或三种频率（7、10和19次喷施）施用常见GB喷施浓度下的表现，累积有效成分投入分别为42.5、59.8和99.7 kg·ha
?1，旨在探究重复GB施用是否在自然波动的低温季节环境中改善生长、可见生殖发育、商品产量或果实品质，以及最高强度策略是否提供额外效益。研究假设中等施用频率可能支持作物表现，而增加施用频率和累积投入未必带来进一步效益，并可能与不利生长相关。
研究人员开展的研究为：在台湾南投县中寮乡商业百香果温室（23°53′ N，120°44′ E；海拔123 m）进行试验。'台农1号'百香果嫁接苗（以黄百香果实生苗为砧木）于2025年10月17日从商业苗圃获得，10月20日定植。聚乙烯覆盖温室内植株训练至2 m高水平棚架，行距6 m、株距1 m（1667株·ha
?1），保留一条主蔓。采用随机完全区组设计（RCBD），5个区组，每小区3株相邻植株，共60株用于数据采集。处理为四种累积GB投入策略（0、42.5、59.8、99.7 kg·ha
?1），使用含97% GB和11%总氮的商业制剂Greenstim?，喷施液含11.7 g·L
?1 GB有效成分（约100 mM）和0.02%（v/v）非离子表面活性剂，分别喷施7、10和19次，对照在19次对照施用事件中接受水和表面活性剂。结果表明，42.5和59.8 kg·ha
?1策略未持续改善作物表现；99.7 kg·ha
?1策略与发育期主蔓长度降低相关，首个可见花芽节位显著升高，商品果数和产量分别降低14.6%和13.8%，且未改善果实品质；果实品质受采收期影响比GB策略更一致。研究意义在于，在记录到的波动热条件下，高强度GB策略不利，支持在重复使用前进行作物特异性验证，常规日历式施用约11.7 g·L
?1 GB（约100 mM）不能推荐用于与本研究条件相当的低温季节百香果生产。
主要关键技术方法（不超过250字）：研究在商业温室中以'台农1号'嫁接苗为材料，采用随机完全区组设计（5区组，每小区3株），设置4种累积GB施用策略（0、42.5、59.8、99.7 kg·ha
?1，分别喷施7、10、19次）。用HOBO MX2301A温湿度记录仪每小时监测温室温度，量化低于10 °C的暴露时长。每周测定主蔓长度、直径、叶片数和SPAD值；每周记录首个可见花芽的节位和天数及开花情况；进行12次采收并按TAPMC分级标准统计商品果数和产量；在3个采收期测定果实尺寸、单果质量、果皮CIE色泽、可溶性固形物（SSC）、可滴定酸（TA）、SSC/TA和出汁率。数据采用广义线性混合模型分析，Tukey's HSD检验（p < 0.05）。
研究结果：2.1 温室温度与低温暴露——冬季总结期（2025年12月1日至2026年2月28日）日均最高和最低温度分别为29.5和12.9 °C，日均温差16.6 °C；GB处理期最低小时观测值为2026年1月4日06:25的7.0 °C；处理期日最低温度低于10 °C共12天，累计暴露59 h（白天10 h、夜间49 h，夜间占83.1%）；开花观察期平均24 h温度18.6 °C，日间和夜间分别为22.7和15.0 °C，表明植株经历间歇性低温事件，尤以夜间为主。2.2 营养生长与叶片SPAD——累积GB策略、处理后天数（DAT）及其交互显著影响主蔓长度；32 DAT时0、42.5和59.8 kg·ha
?1处理已到达2 m棚架，而99.7 kg·ha
?1平均174.8 cm、53 DAT到达棚架；144 DAT时各处理主蔓长度分别为578.6、519.5、532.4和484.0 cm，99.7 kg·ha
?1均值较对照低16.3%但差异不显著（p = 1.000）；主蔓直径和叶片数随时间增加但不受GB策略显著影响；SPAD受GB策略和DAT影响而无显著交互，99.7 kg·ha
?1的SPAD值（45.3）高于对照（42.8）和42.5 kg·ha
?1（43.3）；99.7 kg·ha
?1处理在生长抑制最强时期出现顶端节间缩短、叶片排列紧凑和形态异常幼叶。2.3 可见生殖发育起始——GB策略显著影响首个可见花芽的节位和DAT，但不影响首次开花时间；99.7 kg·ha
?1下首个可见花芽节位比对照高6.3节；99.7 kg·ha
?1下29.9 DAT出现，数值上比对照（21.0 DAT）晚8.9 d，但Tukey's HSD检验无显著差异；42.5 kg·ha
?1（19.6 DAT）显著早于99.7 kg·ha
?1；首次开花在56.5–62.6 DAT，无显著处理效应；主蔓花芽数受GB策略（p = 0.032）和DAT显著影响但无显著交互，Tukey's HSD未检测到处理间显著差异，60–81 DAT期间0、42.5和59.8 kg·ha
?1一般每株21–22个花芽，而99.7 kg·ha
?1约15–16个；主蔓花朵数仅受DAT影响，99.7 kg·ha
?1下数值较低仅为趋势而非统计支持的处理效应。2.4 商品果数与商品产量——周商品果数和周商品产量不受GB总体主效应显著影响，但受采收日期强烈影响且存在显著GB × DAT交互；首次采收（144 DAT）时0、42.5、59.8和99.7 kg·ha
?1的商品果数分别为6.2、5.0、5.4和2.0果·株
?1，对照和59.8 kg·ha
?1显著多于99.7 kg·ha
?1，42.5 kg·ha
?1居中；144 DAT周商品产量分别为316.7、230.4、266.4和83.1 g·株
?1，99.7 kg·ha
?1显著低于其他三处理；此后处理排序随采收日期变化，首次采收峰值在179 DAT附近，较大峰值在207 DAT附近，207 DAT时42.5 kg·ha
?1达31.7果·株
?1和2141.0 g·株
?1，但处理间交叉使任何GB策略均无持续总体优势；总商品果数随GB投入增加而下降，分别为135.1、130.1、126.6和115.4果·株
?1，对照与42.5 kg·ha
?1无差异但高于59.8和99.7 kg·ha
?1，最高投入低于所有其他处理；总产量分别为8852.6、8626.6、8524.3和7631.4 g·株
?1，99.7 kg·ha
?1较对照降低13.8%且显著低于其他三处理。2.5 果实品质——GB策略不显著影响果长、果径、单果质量或果皮L*、a*、b*总体主效应；采收日期显著影响单果质量、L*和b*，GB × DAT交互仅对L*显著；单果质量从187 DAT的56.6 g增至194 DAT的63.4 g和200 DAT的71.2 g，同期果皮L*从30.2降至约25.0、b*从8.9降至约5.4，表明后期采收果皮更暗、黄色更浅；GB策略不显著影响SSC、TA或出汁率总体主效应，但影响SSC/TA且与采收日期对SSC和SSC/TA存在交互；SSC处理差异随采收日期变化且无持续响应；TA从187 DAT的2.58%降至200 DAT的2.08%，SSC/TA从7.39升至8.93；出汁率从187 DAT的41.3%增至194 DAT的42.3%和200 DAT的43.3%，但Tukey's HSD未检测到采样日期间显著差异；总体而言，采收时机对果实物理和成分性状的影响比累积GB施用更强、更一致。
讨论部分总结：3.1 波动低温季节下的开花——控温研究显示'台农1号'在持续低温下营养和生殖发育受显著抑制，但本研究温室热环境与恒定的日/夜温度处理不可直接比较；开花观察期夜间均温15.0 °C与抑制开花的20/15 °C方案夜温相同，而日间温度更高且波动大；处理期59 h低于10 °C的事件为间歇性且主要在夜间，这些测量刻画的是最冷时段的频率和持续时间而非已确立的花抑制生物学阈值；尽管有间歇性夜间低温，对照植株仍持续生长、形成可见花芽、开花并产生商品果，表明在所记录温室条件下生殖发育发生，但不能确定热环境非限制或最优；缺乏温暖参照处理使无法直接估计冷相关抑制程度，因此42.5和59.8 kg·ha
?1无效益应解释为在此波动低温条件下无可测GB优势，而非作物未受低温影响。3.2 高强度GB施用的生长响应与制剂相关混杂——在固定叶面浓度下，最高投入GB策略与藤蔓伸长降低、梢尖形态改变和商品生产力下降相关，而较低频率施用未持续改善表现；溶液含11.7 g·L
?1 GB有效成分（约100 mM），高于黎巴嫩百香果试验的20和40 mM；茄子中40 mM GB比60 mM产生更有利生理响应，但跨物种比较不能确立百香果临界浓度；一项多作物田间试验荟萃分析发现产量效益随最多四次施用仅略有增加，更频繁施用与较低产量响应相关，但该关系不能确定本研究响应原因；42.5、59.8和99.7 kg·ha
?1策略分别源于7、10和19次施用，累积有效成分投入与施用频率、时机及每次喷施时植株阶段混杂，最高投入响应不能仅归因于累积GB剂量；无GB对照在19次喷施事件中接受水加0.02%表面活性剂，与99.7 kg·ha
?1策略事件数匹配，因此单独处理频率和湿润事件不太可能解释两策略差异；然而处理液在GB制剂化学上不同，冠层依赖的喷施体积可能随植株发育在不同策略间不同，且试验未独立操纵表面活性剂用量、制剂成分或喷施浓度，物理喷施效应和化学相互作用不能完全排除，观察结果应归因于所测试的商业施用策略而非已证实的GB特异性药害；99.7 kg·ha
?1下叶片SPAD较高但未伴随更大藤蔓生长或产量，SPAD受叶绿素浓度、叶片氮状态、解剖结构和叶厚影响，不能直接等同于光合能力；制剂报告按产品质量含11%总氮，但氮也是GB分子的内在组分，产品相关氮不应自动视为独立供应的矿质肥料氮；由于未设养分氮匹配处理或组织氮分析，吸收或代谢制剂氮的可能营养贡献无法评估；梢部异常与不利响应一致，但未获得确立药害或其机制所需的测量（如组织GB、电解质渗漏、渗透和氧化标记）。3.3 最高投入策略改变可见生殖发育起始——花芽出现作为可见形态终点评估而非组织学花起始时间；'台农1号'生殖结构生于新形成节位的叶腋，但早期原基可能不立即发育为可见花芽，因此首芽节位和时机结合了节位发育、花原基进程和腋生结构存留；99.7 kg·ha
?1下首个可见花芽出现在第27.1节和29.9 DAT，对照为第20.8节和21.0 DAT，6.3节差异显著，而数值上8.9 d的时间差异在事后比较中不显著，显著时间对比为42.5与99.7 kg·ha
?1之间；这些观察支持可见生殖发育位置和时机的改变，但不能证明花起始本身延迟；较高首芽节位与最高投入策略下藤蔓伸长减慢和梢形态改变同时发生；保留花芽计数显示总体GB效应，但Tukey's HSD处理对间无差异，完全开放花朵数不受GB显著影响，因此不能确立花生产的持续减少或从可见首芽节位到商品产量的因果路径；需节位水平解剖观察和个体生殖结构追踪以识别受影响发育过程。3.4 较低商品产量与较少商品果相关——对照总商品果数135.1果·株
?1，99.7 kg·ha
?1为115.4果·株
?1，最高投入策略商品产量低13.8%；单果鲜质量和果实尺寸在GB策略间无显著差异，因此较低商品产量主要与较少商品果相关而非单果质量降低；周花芽和花朵计数未显示高投入策略下花数持续显著减少，且仅计数和称量商品果；尽管分级系统未设最低单果质量标准，果实仍可能因成熟度、外部缺陷、病虫害、裂果或其他品质相关标准被排除；现有测量无法区分坐果或保果降低与采收果符合商品标准比例降低，因此试验不能确立可见花芽发育延迟导致商品果数降低；实践结论是集约策略在观察条件下降低商品产出，未来工作应追踪个体花和发育果经坐果、保果、采收和分级全过程，同时确保采收果明确归属试验小区。3.5 采收日期比GB策略更一致影响果实品质——三个采样日期中单果鲜质量增加而果皮CIE L*和b*下降，TA降低且SSC/TA升高，百香果成熟期间有类似物理和成分变化报道；采样限于187、194和200 DAT，这些模式代表所采样果实而非必然代表12次采收季全部果实；GB策略对果实尺寸、单果质量、SSC、TA或出汁率无持续主效应，一些与采收日期的显著交互未伴随跨日期稳定改善，因此最集约GB策略下商品产量降低未被持续品质效益抵消。3.6 可持续生物刺激素使用的启示——本研究评估GB制剂的重复田间施用而非GB诱导耐冷性机制；田间试验证据表明生物刺激素响应随作物、环境和施用方案变化，甜樱桃中含GB处理也有类似季节和品种依赖性报道；本研究中7或10次GB施用（42.5和59.8 kg·ha
?1处理）无持续效益，而约100 mM下19次施用（99.7 kg·ha
?1处理）降低商品生产；这些发现适用于一个品种、一个温室和一个季节，不排除在更严重冷害、其他品种或不同GB浓度下的有益效应；由于浓度、施用频率、制剂相关氮和暴露时长未通过试验分离，高投入响应的原因无法确定；未来研究应独立测试GB浓度和施用频率，纳入制剂相关氮的适当对照，并比较包括温暖参照的明确热环境，生理测量还应与已验证的冷事件同步；在此类验证可用前，不能推荐低温季节百香果生产采用基于日历的约100 mM GB重复施用。
研究结论翻译：在此亚热带温室所遇到的间歇性低温季节条件下，累积叶面GB投入42.5和59.8 kg·ha
?1相对于对照未持续改善百香果生长、生殖发育、产量或果实品质。最高累积投入99.7 kg·ha
?1与作物发育期主蔓长度降低相关，尽管144 DAT时最终主蔓长度与对照无显著差异。该策略还使首个可见花芽移至更高节位并降低商品果数和产量，而未改善果实品质。果实品质受采收日期影响比受GB策略影响更一致。这些发现限于一个品种、一个商业温室和一个生产季节，因此不应推广至可比生产条件之外。它们不排除GB在更严重或持续低温胁迫下的保护作用，但表明重复GB施用需要作物和环境特异性验证。由于累积GB投入与施用频率共变且商业制剂含11%总氮，本设计无法区分GB暴露和施用频率的效应与制剂相关氮的任何营养贡献。因此未来研究应独立操纵GB浓度和施用频率，并纳入适当的氮匹配或制剂对照。在与本研究条件相当的低温季节百香果生产中，不能推荐常规基于日历施用约11.7 g·L
?1 GB（约100 mM）。
