水分调控草莓果实品质与产量的生理及分子机制

In recent years, strawberry cultivation area is expanded rapidly in our country. Especially greenhouse strawberry develops rapidly and accounts for more than 80% of total area, playing an important role in the off-season supply of fresh fruit in winter and spring seasons. The shallow-rooted strawberry simultaneously with floral bud differentiation, flowering, and fruiting is sensitive to soil water deficit. The saving irrigation mode and its regulatory mechanisms for the combination of strawberry fruit quality and yield are still unclear. Therefore, on the basis of the preliminary results gained from potted strawberries, experiment with northern greenhouse strawberry under real-time monitoring micro-climate conditions, the effects of different soil moisture with 85% , 75% , and 65% on strawberry fruit yield , quality and moisture dissipation were detected by taking continuous/intermittent- and partial root/full-precisely-dripped irrigation under film, first establishing the control water mode for the combination of strawberry fruit yield and quality as well as the relationship with moisture dissipation; second, analyzing the effects of abscisic acid (ABA) on strawberry photosynthetic rate and the molecular mechanisms for fruit photoassimilate transport and metabolism by controlling-water-regulated ABA; finally uncovering the mechanism of efficient water use for the optimization of strawberry fruit quality and yield, providing the basis of strawberry cultivation by saving water irrigation.

近年来我国草莓栽培面积迅速扩大，特别是设施草莓发展较快且占栽培面积80%以上，在我国冬春季鲜果淡季供应中发挥着重要的作用。浅根性及花芽分化、开花与结果同时进行的草莓对土壤水分亏缺极为敏感。兼顾果实产量与品质的草莓节水灌溉模式及其调控机制目前尚不清楚。因此，本项目借鉴前期草莓盆栽试验研究结果，以日光温室草莓为研究对象，在实时监控设施微气候基础上，采取持续/间断、分根/全根膜下精准滴灌控水方式，首先研究不同土壤水分状况（土壤相对含水量85%、75%、65%）对草莓果实产量、品质及水分耗散的影响，确立草莓果实产量、品质优化的控水模式及与水分耗散的关系；其次通过控水调控脱落酸（abscisic aci,ABA）水平，研究脱落酸对草莓群体光合速率和果实光合同化物运输、代谢调控的分子机制，最终揭示优化草莓果实品质、产量的水分高效利用机理，为我国草莓科学灌溉管理提供理论支撑。

项目的背景及研究内容：近年来我国草莓栽培面积迅速扩大，特别是设施草莓发展较快且占栽培面积80%以上，在我国冬春季鲜果淡季供应中发挥着重要的作用。浅根性及花芽分化、开花与结果同时进行的草莓对土壤水分亏缺极为敏感。兼顾果实产量与品质的草莓节水灌溉模式及其调控机制目前尚不清楚。项目借鉴前期草莓盆栽试验研究结果，以日光温室草莓为研究对象，在实时监控设施微气候基础上，采取持续/间断、分根/全根膜下精准滴灌控水方式，首先研究不同土壤水分状况对草莓果实产量、品质及水分耗散的影响，确立草莓果实产量、品质优化的控水模式及与水分耗散的关系；其次通过控水调控脱落酸水平，研究脱落酸对草莓群体光合速率和果实光合同化物运输、代谢调控的分子机制，最终揭示优化草莓果实品质、产量的水分高效利用机理，为我国草莓科学灌溉管理提供理论支撑。..重要结果、关键数据及其科学意义：（1）建立分根灌溉下水氮耦合草莓果实品质及产量适宜的水肥管理模式：以湿润区保持土壤相对含水量为(80±5)%、干旱区保持土壤相对含水量为(35±5)%, 且0.75 g(N).kg-1施氮水平。揭示了ABA在草莓节水和果实品质形成中发挥着重要作用，证实了蛋白磷酸酶PP2C可以作为植物干旱早期的信号分子，建立了脱落酸调控节水灌溉和品质改善的栽培模式--草莓“双行凹形垄”节水栽培模式技术。（2）通过转录组和转基因技术，首次明晰草莓果实成熟复杂的生理及分子机制，证实糖代谢和积累及蔗糖合酶在草莓果实成熟中的核心地位。首次揭示植物生长调节因子多胺调控草莓果实成熟是通过脱落酸、乙烯和生长素途径实现的。证实草莓果实中液泡膜上钾离子通道FaTPK1在草莓果实品质形成中发挥着重要作用。（3）项目发表国家自然科学基金标注论文10篇，其中SCI 论文6篇，总SCI影响因子达21.897。二篇代表论文发表在“Plant Physiology”和“Plant Biotechnology Journal”上。申请专利1项。培养研究生6人。总之，项目研究成果为草莓节水灌溉和果实品质调控提供了理论及技术支撑。