不同水分条件下豇豆反复间歇性干旱适应的籽粒产量稳定性及其基于性状的解析

《BMC Plant Biology》：Grain yield stability and trait-based dissection of recurrent intermittent drought adaptation in cowpea under contrasting water regimes

　　

摘要

反复发生的间歇性干旱是限制撒哈拉以南非洲豇豆生产力的主要因素，然而开花期和结荚期连续干旱胁迫下豇豆适应的生理和物候机制仍缺乏深入表征。本研究在两个生长季中，对20个豇豆基因型在充分供水（WW）和反复间歇性干旱胁迫（DS）条件下的表现进行了评估，以解析基因型×环境（G×E）互作并鉴定与抗旱适应相关的性状。干旱胁迫以两个连续的10天周期施加：第一个周期在开花期进行，随后恢复供水，第二个周期在结荚期进行。试验采用裂区设计，数据通过线性混合效应模型、相关分析和加性主效应与乘积互作（AMMI）分析进行处理。结果显示，大多数性状均表现出显著的基因型效应、水分处理效应和年份效应（p < 0.001至p < 0.05），并呈现复杂的互作模式，尤其在物候特征和生长中期生理响应方面表现突出。籽粒产量从充分供水条件下的1181.6 kg ha?¹降至干旱胁迫条件下的1025.7 kg ha?¹，基因型间差异显著，各基因型的平均减产幅度为13.2%。值得注意的是，IT17K-849–2-1在干旱胁迫下籽粒产量增加124 kg ha?¹（+10.4%），表现出最为显著的干旱正向响应。IT17K-849–2-1在干旱条件下表现提升与较高的叶绿素保留率及较低的冠层温度有关。IT17K-1367–2-3在干旱胁迫下保持了最高的绝对产量（1492.5 kg ha?¹），减产幅度仅为?50 kg ha?¹（?3.3%），而IT17K-1095–2-2和UDS-CRs-F20-2则在相对高产的同时表现出更强的跨环境稳定性。成熟期（D95PM）与籽粒产量呈强负相关（r = -0.43*），证实早熟是豇豆抗旱逃逸的关键机制。干旱耐受指数范围为0.604至1.104，平均值为0.899。总体而言，豇豆的抗旱适应是由物候调整、生理稳定性和高效的水分利用动态在整个发育过程中协同作用的结果。IT17K-849–2-1、IT17K-1367–2-3、IT17K-1095–2-2和UDS-CRs-F20-2是培育气候韧性豇豆品种的重要遗传资源。