三种开心果品种在西班牙中部地区的气孔响应与内在水分利用效率差异及其对品种选育的指导意义

这篇研究通过两年田间试验，揭示了嫁接于UCB-1砧木上的三个开心果品种（Golden Hills、Lost Hills和Kerman）在水分胁迫下的差异化响应。研究发现Kerman品种通过更严格的气孔调控（gs）和更高的内在水分利用效率（WUEi）展现抗旱适应性，其气孔闭合阈值（Ψs < -0.8 MPa）显著早于其他品种（-1.3至-1.4 MPa），为干旱地区品种选择提供了生理学依据。

　　

研究背景

开心果（Pistacia vera L.）作为西亚起源的耐旱作物，近年来在欧洲南部扩张种植，尤其在西班牙Castilla y León地区种植面积激增至2835公顷。尽管Kerman品种占全球70%种植面积，但其晚熟性和隔年结果特性促使农户转向Golden Hills和Lost Hills等中熟品种。然而，品种间水分关系差异的研究长期被忽视，尤其接穗对水分胁迫的响应机制尚未明确。

材料与方法

试验在西班牙Valladolid的商用果园开展（2012年定植），采用完全随机设计，监测三种嫁接于UCB-1砧木的品种在2023-2024年的生理参数。通过压力室测定午间茎水势（Ψ_s），便携式气体分析仪（LI-COR 6800）测量气孔导度（g_s）和净光合速率（P_n），并计算WUE_i（P_n/g_s）。土壤含水量（SMT-100传感器）和渗透势（Ψ_os，蒸汽压渗透计）同步监测。

关键发现

1. 1.

   气孔响应阈值差异：Kerman在Ψ_s降至-0.8 MPa时g_s即低于200 mmol m^-2 s^-1，而Golden Hills和Lost Hills分别在-1.3 MPa和-1.4 MPa才达到该阈值。回归分析显示Kerman的气孔响应斜率比其他品种高43%，证实其"节水型"策略。

2. 2.

   渗透调节能力：Kerman的Ψ_os全年保持最低值（2023年尤为显著），表明其通过溶质积累维持膨压，这种渗透调节在8月土壤含水量最低时差异达20%。

3. 3.

   日动态特征：2024年7月22日（果实硬核期）的日进程显示，Kerman叶片水势（Ψ_l）全天比Golden Hills低0.3-0.5 MPa，且在VPD>4 kPa时仍维持g_s在150 mmol m^-2 s^-1以下，体现早发性气孔关闭。

讨论与意义

研究首次揭示开心果品种间水分调控策略的分化：Kerman通过"保守型"策略（早闭孔+高WUE_i+渗透调节）适应干旱，而Golden Hills/Lost Hills采用"冒险型"策略（延迟闭孔+高碳获取）。这种差异可能与叶片ABA敏感性或木质部导水率有关，但需进一步研究信号传导机制。在西班牙中部等夏季VPD>3.5 kPa的地区，Kerman的严格气孔控制可能减少灌溉需求，但其较低的光合速率（P_n比Golden Hills低15%）可能影响产量潜力。

应用价值

该研究为品种选择提供量化指标：在水分受限区域优先选择Kerman，而丰水地区可考虑Golden Hills/Lost Hills以获得更高生物量。未来育种可结合Kerman的WUE_i基因与其他品种的高产特性，培育适应气候变化的理想株系。