《Agriculture》：Insights on Physiological, Biochemical and Genetic Responses of Tomato (Solanum lycopersicum L.) to Drought Conditions
Nicolas Al Achkar,
Hajer Ben Ammar,
Donata Arena,
Daniela Romano and
Ferdinando Branca
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本研究针对植物生物刺激剂在田间应用中的品种特异性响应机制尚不明确的问题，通过在斯洛伐克葡萄园开展田间试验，系统评估了不同喷施频率和物候时机下的叶面植物刺激剂应用策略对四个当地葡萄品种（Devín, Dunaj, Slovakia, Torysa）的叶绿素含量、叶面积指数（LAI）、植被指数（NDVI, PRI）、穗重及基本葡萄汁成分的影响。研究发现，植物刺激剂的应用可导致叶绿素a、b含量及LAI发生变化，且这些生理与冠层指标的响应具有品种依赖性。处理后的变体在多个品种中表现出更高的糖含量和更低的可滴定酸度，表明应用策略可影响葡萄的组成与成熟相关性状。这项研究为植物刺激剂在可持续葡萄栽培中的田间应用评价提供了生理学依据，强调了结合叶片水平、冠层水平及光谱指标进行综合评价的实用价值。
在全球变暖与气候变化的背景下，干旱胁迫已成为世界范围内蔬菜作物种植的威胁性问题。引入更具韧性、需水量更少的品种是可持续蔬菜生产的关键方面。然而，在葡萄栽培领域，植物生长和生理表现同样强烈受到生长季中生物与非生物胁迫的影响。植物生物刺激剂作为一类能够刺激植物生理过程、提高养分利用效率和胁迫耐受性的物质，其在葡萄栽培中的应用日益广泛。然而，其效果受到应用频率、物候时机、品种特性等多种因素的影响，尤其是在不同葡萄品种中对生理和冠层相关指标的具体影响仍不明确。在斯洛伐克，一些为增强活力、适应性和环境胁迫耐受性而培育的葡萄品种已用于商业葡萄园，但它们对不同叶面植物刺激剂应用策略的生理响应信息仍然有限。为了填补这一知识空白，并为可持续葡萄栽培中的植物刺激剂应用提供科学依据，研究人员开展了此项研究。
本研究发表在《Agriculture》期刊上，旨在评估在田间条件下，不同叶面植物刺激剂应用策略（差异在于应用频率和物候时机）对斯洛伐克葡萄栽培品种选定生理和冠层相关指标的影响。研究围绕四个斯洛伐克葡萄品种（Devín, Dunaj, Slovakia, Torysa）展开，设置了三种处理：不施用植物刺激剂的对照、生长季进行两次叶面喷施的处理、以及进行三次叶面喷施的处理。应用的产品为商业化的氨基酸基生物刺激剂。研究通过测定叶片叶绿素a、b含量及其比值、叶面积指数（LAI）、植被指数（归一化植被指数NDVI和光化学反射指数PRI）、穗重以及基本葡萄汁成分，系统评价了不同策略的效果。
为开展此项研究，作者主要应用了以下几项关键技术方法：研究在斯洛伐克南部葡萄酒产区的商业葡萄园进行，选用了四个斯洛伐克葡萄品种（Devín, Dunaj, Slovakia, Torysa）作为植物材料。实验设计包括对照、两次喷施和三次喷施三种处理策略，喷施时机根据BBCH物候期确定。关键技术方法包括：使用分光光度法测定叶片中的叶绿素a和叶绿素b含量；使用LAI-pen设备通过非破坏性光学方法测定叶面积指数（LAI）；使用光学传感器测量植被指数（NDVI和PRI）；在技术成熟期采集葡萄穗并称重以评估穗重；使用阿尔法分光光度计（Alfa spectrophotometer）对葡萄汁的基本成分（如糖含量、可滴定酸度等）进行分析。数据通过方差分析（ANOVA）和最小显著差异法（LSD）进行统计比较。
研究结果
3.1. NDVI和PRI值
NDVI和PRI的季节平均值在处理策略和品种间差异有限。处理变体通常表现出比对照更高的NDVI值趋势，表明冠层绿度可能存在差异，但仅在品种Devín中观察到统计学上的显著差异。PRI值在品种和处理间存在变化，但无显著差异，反映了生长季光合作用调节的自然变异性。
3.2. 叶绿素a/b
叶片中的叶绿素a和叶绿素b含量因品种、物候阶段和处理策略而异。在所有品种中，对照和处理变体之间在评估的物候阶段均观察到叶绿素a含量的差异。与对照相比，施用植物刺激剂的变体中叶绿素a值经常出现差异，但响应的幅度因品种和采样阶段而异。同样，叶绿素b含量在处理变体中通常表现出与对照相比的变化，但响应的幅度和一致性因品种和采样阶段而异。
3.3. 叶绿素比值
叶绿素a/b比值（Chl a/b）被用作光合色素系统对植物刺激剂策略响应变化的指标。计算结果显示了不同处理策略下该比值的变化。
3.4. 叶面积指数
叶面积指数（LAI）在不同生物刺激剂应用策略间存在差异。平均跨品种和测量日期，与对照相比，处理间的LAI值存在差异，其中三次应用策略下记录到的值最高。LAI值在生长季期间发生变化，尽管无显著差异，但在多个BBCH阶段观察到处理间的LAI值差异。
3.5. 穗重
平均穗重在品种间存在差异，在生物刺激剂应用策略间差异较小。在品种Devín和Torysa中观察到处理间的显著差异，而在Dunaj中未检测到显著差异。这表明植物刺激剂诱导的生理响应不一定会在单一生长期内直接转化为产量相关参数。处理对穗重的影响具有品种依赖性，且在品种间没有一致的趋势。
3.6. 葡萄汁分析
基本葡萄汁成分的分析显示，糖含量和可滴定酸度在个别品种的处理内存在显著差异，而有机酸组成的变化通常较为温和。在大多数品种中，与对照相比，处理变体与更高的糖含量和更低的可滴定酸度相关。观察到的响应具有品种依赖性。
研究结论与讨论
本研究评估了斯洛伐克葡萄品种对不同叶面植物刺激剂应用策略（差异在于应用频率和物候时机）的品种依赖性响应。研究表明，叶面植物刺激剂应用策略能在田间条件下以品种依赖的方式影响叶片色素含量和冠层发育。叶绿素a和b含量的变化与叶面积指数和植被指数的相应趋势相吻合，表明叶片水平和冠层水平的响应之间存在功能一致性。尽管未观察到穗重的一致增加，但多个品种中处理变体表现出更高的糖含量和更低的酸度，表明不同应用策略下葡萄组成存在差异。这些效应是品种依赖性的，应在季节和环境变异性的背景下进行解读。
该研究的主要局限在于评估的是组合应用策略，因此无法区分特定产品的个体贡献。研究结果应解释为对整体管理策略的植物综合响应，而非特定生化途径的作用。尽管如此，研究结果证实，叶面植物刺激剂应用策略可以根据品种特异性调节叶片色素含量和冠层发育。生理、结构和光谱指标的结合使用，为在田间条件下评估植物刺激剂策略提供了一个稳健的框架，对可持续葡萄栽培中的精准管理具有重要实践意义。未来的研究可整合更多指标（如产量构成、多酚组成、水分状况或叶绿素荧光）以提供更全面的见解。总体而言，这项工作强调了在葡萄园中应用叶面植物刺激剂策略时进行品种特异性评价的必要性。
