大豆基因型中脱落酸与水力信号在气孔关闭和产量中的协同作用：不同水分条件下等水性与非等水性的调控机制

为解决干旱胁迫下大豆产量稳定性问题，研究人员开展了一项关于脱落酸(ABA)与水力信号在气孔关闭和产量调控中的协同作用研究。通过对比不同等水性程度的基因型，发现现代栽培品种通过更高的ABA合成和渗透调节(OA)能力，在严重干旱下维持较高光合速率(Pn)和产量稳定性，而地方品种在适度干旱中表现更优。该研究为干旱地区大豆育种提供了重要理论依据。

　　

随着全球气候变化加剧，农业干旱事件频发，大豆作为重要粮食作物面临严峻挑战。干旱胁迫下，植物通过调节气孔行为平衡水分流失与碳同化，但不同基因型对干旱的响应策略存在显著差异——从严格维持叶片水势的等水性(isohydric)到放任水势波动的非等水性(anisohydric)。这种差异究竟如何通过脱落酸(ABA)和水力信号(hydraulic signals)的协同作用影响大豆产量，一直是学界争论的焦点。

兰州大学的研究团队在《Agricultural Water Management》发表的研究中，选取了中国西北干旱区4个现代栽培品种和4个地方品种，通过渐进干旱实验和水分控制实验，系统分析了不同等水性程度大豆的气孔导度(g_s)、光合速率(P_n)、叶片水力导度(K_leaf)等生理指标，并结合ABA含量、渗透调节(OA)和产量构成解析其调控机制。研究采用水势景观面积(HA)量化等水性程度，通过气体交换系统(LI-6400)测定光合参数，压力室法测定叶片水势(Ψ_leaf)，蒸发通量法计算K_leaf，并利用ELISA技术测定ABA含量。

不同基因型的等水性差异
现代栽培品种的HA值(1.56 MPa²)显著小于地方品种(2.38 MPa²)，表明育种过程选择了更趋等水性的性状。等水性品种在较高土壤含水量(67% PC)时即启动气孔关闭，而非等水性品种在56% PC时才响应。

ABA与水力信号的时序调控
等水性品种在干旱初期即产生高浓度ABA，触发气孔早闭；而非等水性品种依赖水力信号(K_leaf下降)的后期调控。等水性品种还表现出更强的OA能力(0.35-0.42 MPa)，使其在严重干旱下仍能维持较高P_n。

产量表现的"权衡效应"
适度干旱(50% PC)时，非等水性地方品种因维持较高P_n，产量损失仅1-8%，显著优于等水性品种(损失21-25%)；但在严重干旱(30% PC)下，等水性现代品种凭借保守的水分利用策略，产量损失(70-72%)小于地方品种(77-79%)，且水分利用效率(WUEg)提高23%。

这项研究首次揭示了中国西北大豆育种过程中从非等水性向等水性的演化趋势，阐明了ABA与水力信号在不同干旱强度下的协同调控机制。等水性品种通过"早预警-强防御"策略，在极端干旱中展现出显著优势，这为干旱区作物育种提供了新思路：在降水稳定的区域可选择非等水性品种以最大化产量潜力，而在干旱频发区则应选育等水性品种保障产量稳定性。研究还提出，未来应结合全株水平性状(如叶面积调控)进一步优化抗旱育种策略。