《Scientia Horticulturae》：Genotypic differences in the growth and mineral uptake of passion fruit vines and roots under different soil environments
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为解决西番莲不同基因型（紫果、黄果及其杂交种）对土壤酸碱度（pH 4-8）适应性的差异与机制不明确的问题，日本研究人员开展了一项比较研究。通过在酸性土（Kunigami-Mahji）和钙质土（Shimajiri-Mahji）中设置四个pH梯度进行盆栽试验，评估了五个基因型的营养生长、光合作用与矿质含量。结果表明，黄果品种‘MaQuatro’ (MQ) 及其杂交种‘Summer Queen’ (SQ) 对高pH值钙质土具有广泛耐受性，而紫果品种‘Kagoshima Strain’ (PK) 及其杂交种‘Ruby Star’ (RS) 偏好酸性土壤且在碱性条件下出现严重萎黄病和生长抑制。根系活力被认为是克服不同土壤中镁（Mg）吸收限制的关键机制。该研究为不同土壤环境下的西番莲品种选育和栽培管理提供了重要科学依据。
西番莲是一种广泛种植于温带至热带地区的重要经济水果作物，主要包含紫果西番莲（Passiflora edulisSims）、黄果西番莲（P. edulisSims f. flavicarpaDeg.）及其杂交种。它们不仅风味独特，而且种植区域覆盖了从酸性土壤到碱性钙质土壤的多样化环境。然而，一个长期困扰种植者和研究者的问题是：这些不同基因型的西番莲，到底最适合在什么样的土壤酸碱度下生长？已有的报道众说纷纭，适宜pH值范围从4.5到7.5不等，而关于不同基因型（特别是杂交种）在从酸性到碱性全pH谱系下的系统生长反应和矿质吸收特性，此前缺乏全面的研究。尤其在钙质土壤（pH 7-9）地区，约占全球可耕地的30%，高pH值可能导致营养元素（如锰、锌）的有效性降低，引发叶片萎黄、坏死和果实品质下降，严重限制了西番莲的种植范围和生产潜力。因此，阐明不同西番莲基因型在不同土壤环境下的生长特性和矿质吸收规律，对于指导种植者因地制宜选择品种、制定科学的栽培管理策略以克服土壤障碍、扩大种植面积并提升果实品质，具有重要的理论和实践意义。相关研究成果发表在园艺学知名期刊《Scientia Horticulturae》上。
为了系统回答上述问题，研究团队设计并实施了一项严谨的温室盆栽试验。他们选取了五个具有代表性的西番莲基因型：一个紫果品种‘Kagoshima Strain’ (PK)、一个黄果品种‘MaQuatro’ (MQ)以及三个杂交品种‘Ruby Star’ (RS)、‘Summer Queen’ (SQ)和‘Sunny Shine’ (SS)。试验在日本冲绳县石垣岛的日本国际农林水产业研究中心热带农业研究前沿进行。研究的关键技术方法包括：1. 土壤pH梯度设置：利用当地固有的酸性Kunigami-Mahji土（初始pH≈5）和钙质Shimajiri-Mahji土（初始pH≈8），通过添加硫酸或氢氧化钙，构建了四个pH处理：极酸性(K4， pH≈4)、强酸性(K5， pH≈5)、弱酸性(S6， pH≈6)和碱性(S8， pH≈8)。2. 生长与生理指标监测：在11周的试验期内，定期测量茎长、叶片数、叶面积、SPAD值（相对叶绿素含量）和光合速率。3. 矿质成分分析：试验结束时，分别采集植株的地上部和根系，通过湿法消解和电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICPE)测定铝(Al)、钾(K)、钙(Ca)、铁(Fe)、锰(Mn)、镁(Mg)、磷(P)的含量。4. 数据统计分析：采用双因素方差分析(ANOVA)评估基因型、土壤处理及其交互作用的影响，并辅以Tukey多重比较检验。
研究结果揭示了不同基因型西番莲对土壤pH的差异化响应：
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总体生长表现：杂交品种SQ在所有基因型中生长最为旺盛，平均地上部干重最高（29.8 g）。黄果MQ和杂交种RS、SS的地上部干重相近，而紫果PK的生长最弱。总体上，强酸性K5土壤条件下的生长参数值最高，而碱性S8条件下地上部干重显著降低。
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基因型与土壤的交互作用：地上部干重、叶面积和根干重均存在显著的基因型与土壤交互作用。紫果PK仅在pH≈5的酸性土壤中生长旺盛，在pH≥6时出现严重萎黄和生长抑制。黄果MQ则在广泛的pH范围内（包括碱性S8）保持了相对稳定的地上部生物量，其根干重在碱性土壤中反而最高。在杂交种中，RS的表现类似于PK，在酸性土壤中生长良好，但在高pH下严重受限；SQ的表现类似于MQ，对高pH耐受性强；SS则介于两者之间。
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萎黄病发生：在高pH的S8土壤中，RS、PK和SS的叶片萎黄病发生率很高（分别为93%、80%和60%），且严重程度高。而MQ和SQ即使在S8土壤中，萎黄病发生率也较低（分别为7%和47%），且严重程度仅为轻度。
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矿质吸收特征：
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叶片矿质：叶片钾(K)和钙(Ca)含量在高pH土壤中较高。叶片锰(Mn)含量随土壤pH升高而急剧下降，在S8土壤中所有基因型的Mn含量均低于文献报道的充足范围。叶片镁(Mg)含量在极酸性K4土壤中最低，在弱酸性钙质土S6中最高（除RS外）。黄果MQ和杂交种SQ在S8土壤中保持了相对较高的叶片Mg含量。
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根系矿质：根系铝(Al)和锰(Mn)含量在酸性土壤中显著更高。根系钾(K)和磷(P)含量在黄果MQ中最高。根系铁(Fe)和镁(Mg)含量在杂交种SQ中最高。
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光合特性：黄果MQ和杂交种SQ的光合速率在不同土壤间相对稳定。而紫果PK和杂交种RS、SS的光合速率在高pH土壤中显著下降。大多数基因型的SPAD值在K5土壤中最高，在S8土壤中显著降低，但MQ的SPAD值不受土壤影响。
研究结论与意义：本研究清晰地证实了西番莲不同基因型在不同土壤环境（pH 4-8的酸性土和钙质土）下生长及叶片/根系营养状况存在显著的基因型差异。紫果西番莲(PK)偏好酸性土壤，这与原产地环境一致，但其适应范围窄，仅在pH≈5时表现最佳，在pH≥6时生长、光合及Mg、Mn吸收受到严重抑制。相反，黄果西番莲(MQ)表现出广泛的pH耐受性，在pH≈8的钙质土中仍能旺盛生长，并维持较高的光合速率和镁吸收能力。三个杂交品种则呈现分化：RS类似紫果，偏好酸性土；SQ类似黄果，对高pH耐受性第二强；SS处于中间类型。因此，黄果西番莲及其杂交种SQ是钙质土壤主导区域可行的栽培选择，这主要归因于其强健的根系活力。
这项研究的核心意义在于指出，根系活力是西番莲基因型克服跨土壤类型（酸性和钙质土）镁吸收限制的关键机制。在酸性土壤中，较高的交换性铝可能通过拮抗作用抑制了镁的吸收；在钙质土壤中，黄果MQ和杂交种SQ通过维持较高的根系生物量和镁吸收能力，支持了其光合作用和生长。观察到的严重萎黄病很可能由高pH下的锰缺乏引起，并可能因本研究营养液中较高的铁浓度而加剧。这些发现不仅深化了对西番莲土壤适应性生理机制的理解，而且为种植者在特定土壤条件下选择最适品种提供了直接的科学依据（例如，在强酸性土壤可选RS，在钙质土可选MQ或SQ），并为通过栽培管理（如调整施肥策略以改善镁、锰营养）缓解土壤胁迫、提高果实品质指明了方向。作者建议未来研究应进一步阐明西番莲植株中土壤-根系和根系-地上部的营养动态生理机制，并考察土壤环境对开花和果实品质的影响。
