《Scientia Horticulturae》：Drought tolerance assessment of carrot genotypes: A morphological and physiological approach
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为解决干旱胁迫对胡萝卜生长和产量的严重影响，研究人员开展了66个胡萝卜基因型的耐旱性评估研究。该研究结合形态和生理指标，发现G22、G24和G16等基因型在干旱条件下表现出较高的脯氨酸积累、叶绿素含量和相对含水量，维持了较好的膜稳定性和产量，为选育抗旱胡萝卜品种提供了重要的基因资源和理论依据。
在全球气候变化导致极端天气事件频发的背景下，干旱已成为威胁农业生产的主要非生物胁迫之一。胡萝卜（Daucus carotaL.）作为全球重要的蔬菜作物，其产量和品质极易受到干旱胁迫的影响，尤其是在肉质根膨大期，水分亏缺会直接导致根系发育不良、产量下降和商品品质降低。因此，选育和推广耐旱胡萝卜品种，对于保障蔬菜供应、提高水资源利用效率以及促进干旱半干旱地区农业的可持续发展具有重要意义。
为系统评估胡萝卜种质资源的耐旱性并挖掘优异的抗旱基因型，研究人员在孟加拉国的朗布尔地区Teesta河滩地和迈门辛地区的孟加拉农业大学园艺农场两个试验点，开展了为期四个月的田间试验。研究采用裂区设计，以水分处理为主区，66个基因型为副区，设置正常灌水和干旱胁迫两种处理，在胡萝卜肉质根膨大关键期（播种后40天至收获）进行干旱胁迫。通过系统测定植株的形态指标（株高、叶片数、根长、根径、根鲜重、商品产量）和生理指标（干物质含量、脯氨酸含量、叶绿素含量、相对含水量、膜稳定性指数），并采用多元统计分析方法（相关性分析、热图聚类、主成分分析、多性状基因型-理想型距离指数）对基因型进行综合评价。结果表明，干旱胁迫显著抑制了胡萝卜的生长和生理代谢，但不同基因型间存在丰富的遗传变异。基因型G22 (PI 419042)、G24 (PI 419184) 和 G16 (PI 264669) 在干旱条件下表现出卓越的耐受性，其商品产量下降幅度小，并能维持较高的脯氨酸积累、叶绿素含量和相对含水量，细胞膜稳定性也更好。该研究筛选出的优异基因型为胡萝卜耐旱育种提供了宝贵的亲本材料，其研究结果对理解胡萝卜耐旱生理机制及指导抗旱栽培具有重要价值。相关研究成果发表在《Scientia Horticulturae》上。
本研究采用的主要技术方法包括：田间干旱胁迫处理（在肉质根膨大期完全停止灌溉）；形态性状测量（株高、叶片数、根长、根径、根鲜重、商品产量等）；关键生理指标测定（采用磺基水杨酸法提取和茚三酮法测定脯氨酸含量，采用分光光度法测定叶绿素含量和膜稳定性指数，采用称重法计算相对含水量和干物质含量）；以及多变量统计分析（相关性分析、主成分分析PCA、聚类分析、多性状基因型-理想型距离指数MGIDI分析）。试验材料为来自美国国家植物种质系统的41份资源、美国农业部胡萝卜育种项目的2份自交系以及从孟加拉国当地经销商获得的23个商品品种（样本来源多样）。
3.1.1. 形态指标对干旱胁迫的响应
干旱胁迫显著影响了所有被测的形态指标。在株高方面，G22和G24在两个试验点的降幅均最小，表现出较强的稳定性。在叶片数方面，G32的降幅最大，表现出高度敏感，而G22的降幅最小。在根长方面，G9和G66的降幅最大，而G22的降幅最小。在根径方面，G30和G55的降幅较大，而G22和G36的降幅较小。在根鲜重方面，G14和G11的降幅最大，而G22、G24和G16的降幅较小。在商品产量方面，G11的降幅最大，而G22和G24的降幅最小。这些结果综合表明，G22、G24和G16在干旱条件下能较好地维持植株形态结构和产量形成。
3.1.2. 生理指标对干旱胁迫的响应
干旱胁迫同样显著影响了生理代谢过程。在干物质含量方面，所有基因型在干旱下均有所增加，其中G22和G24的增加幅度最大，表明其可能具有更强的渗透调节物质积累能力。在脯氨酸含量方面，干旱胁迫诱导了脯氨酸的显著积累，其中G22的积累量最高，而G12和G68的积累量最低，脯氨酸作为渗透保护剂的作用在耐旱基因型中尤为突出。在叶绿素含量方面，干旱导致叶绿素含量下降，但G22和G24的降幅最小，表明其光合机构受损较轻。在相对含水量方面，G20的降幅最大，而G22的降幅最小，说明耐旱基因型能更好地维持组织水分状态。在膜稳定性指数方面，G31和G26的降幅最大，而G24和G22的降幅最小，表明耐旱基因型的细胞膜在干旱下能保持更好的完整性。
3.2. 萎蔫严重度
基于萎蔫严重度分级标准评估发现，G12、G20和G68在干旱下萎蔫最严重，被评定为高度感病。相反，G22、G16和G24的萎蔫程度最轻，被评定为高耐或耐旱，这与其在形态和生理指标上的优异表现一致。
3.3. 多元分析
相关性分析表明，商品产量与根鲜重、根径呈极显著正相关。在干旱下，商品产量与脯氨酸含量、叶绿素含量呈正相关。主成分分析将G22、G24和G16等基因型与较高的脯氨酸、叶绿素和相对含水量等生理指标关联在一起。聚类分析将这些耐旱基因型聚为一类。多性状基因型-理想型距离指数分析进一步确认G22、G6、G24、G27、G16、G18、G17、G70、G71和G75为综合表现最优的基因型。
研究表明，胡萝卜基因型间存在显著的耐旱性差异。干旱胁迫通过影响植株的水分关系、光合作用、渗透调节和膜稳定性等多个生理过程，最终制约胡萝卜的生长和产量。基因型G22 (PI 419042)、G24 (PI 419184) 和 G16 (PI 264669) 被鉴定为综合耐旱性最强的基因型，它们在干旱条件下能通过维持较高的脯氨酸含量（渗透调节）、叶绿素含量（光合作用）和相对含水量（水分状况），以及保持较好的膜稳定性，从而减轻干旱的不利影响，获得相对较高的产量。该研究不仅为胡萝卜耐旱育种提供了优异的基因资源，而且所采用的形态生理性状综合评价体系及多变量分析方法，为其他作物耐旱性鉴定提供了有益参考。研究结果强调，将形态性状与生理指标相结合进行早期筛选，是选育抗旱作物品种的有效策略。未来需要进一步从分子水平阐明这些优良基因型的耐旱机制，并将其应用于育种实践，以培育出适应干旱环境的胡萝卜新品种。
