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摘要 当前对景天酸代谢（CAM）的认识，包括在菠萝中开展的半控制研究，尚不能充分解释商业化田间条件下观察到的结果。尽管经验农学已证实气候对生长发育具有显著影响，但在代谢层面的机制性解释，尤其是关于光合产物分配的解释，仍然相对匮乏。本研究评估了环境变异如何影响昼夜CAM输出，以及此类效应如何在农学上加以解释。MD-2菠萝植株在哥斯达黎加多个具有鲜明差异的自然环境中栽培。在明确界定的物候阶段，并于CAM第I期和第IV期结束时采集叶片样品。田间数据揭示了可溶性糖积累与夜间苹果酸含量之间截然不同的代谢平衡。在高辐射和高温条件下，蔗糖浓度显著升高，反映出资源分配由茎部贮藏储备转向叶片生长。这些转变与收获指数差异相关，凸显了蔗糖动态在表型可塑性中的作用。 从种苗选择的角度看，将CAM昼夜谱分析纳入研究方案，并结合生理年龄（积温单位），可为超越当前鲜重标准的种植材料分类提供更为坚实的依据。这种整合将有助于提高对光合性能、早期定植成功率以及最终收获时作物整齐度的预测能力。约38%的昼夜代谢模式偏离了经典CAM模型，表明田间条件下存在动态调控机制。理解这些模式有助于更好地解释不同农业生态系统中的产量变异、自然开花发生率及收获指数。识别这些CAM特性为弥合CAM基础生物化学与农学应用之间的鸿沟提供了路径，从而能够制定响应真实条件下代谢可塑性的精准管理策略。弥合这一差距对于提升菠萝农业生态系统的生产力、整齐度和可持续性至关重要。 关键词：光合产物，糖，苹果酸，代谢物，可塑性，己糖，分配。
摘要
当前对景天酸代谢（CAM）的认识，包括在菠萝中开展的半受控研究，尚不能充分解释商业化田间条件下观察到的结果。尽管经验农学已证实气候对生长和发育具有显著影响，但在代谢层面上的机制性解释，尤其是关于光合同化产物分配的解释，仍然十分匮乏。本研究评估了环境变异如何影响昼夜CAM产出，以及如何从农学角度解读这些影响。研究在哥斯达黎加具有对比性的自然环境中栽培了MD-2菠萝植株。在明确界定的物候阶段以及CAM第I期和第IV期结束时采集叶片样品。田间数据揭示了可溶性糖积累与夜间苹果酸含量之间截然不同的代谢平衡。在高辐射和高温条件下，蔗糖浓度显著升高，反映出植株从茎部贮藏储备向叶片生长倾斜的变化。这些变化与收获指数的差异相关，凸显了蔗糖动态在表型可塑性中的作用。从种苗选择的角度来看，将CAM昼夜变化谱整合到研究方案中，并结合生理年龄（积温单位），可为种植材料的分类提供比当前鲜重标准更坚实的依据。这种整合将有助于提高对光合性能、早期定植成功率以及最终收获时作物整齐度的预测能力。约38%的昼夜代谢模式偏离了经典CAM模型，表明田间条件下存在动态调控机制。理解这些模式有助于更好地解释不同农业生态系统中的产量变异、自然开花发生率以及收获指数。认识这些CAM特性为弥合基础CAM生物化学与农学应用之间的差距提供了路径，从而能够制定响应真实条件下代谢可塑性的精准管理策略。弥合这一差距对于提高菠萝农业生态系统的生产力、整齐度和可持续性至关重要。
关键词：光合同化产物，糖，苹果酸，代谢物，可塑性，己糖，分配。
📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.05.27.728258v1?rss=1
🏷️ 菠萝 CAM光合作用 昼夜代谢可塑性 糖分配 苹果酸代谢 农艺学