西北(bei)農(nóng)林(lin)科技大學(xué)機(ji)械與電子工程(cheng)學(xué)院研究人(ren)員在國際期刊(kan)《Biosystems Engineering》（IF：5.1）發(fā)表了題(ti)為"Wind disturbance-based tomato seedlings growth control"的研究(jiu)論文。在該論文中(zhong)，研究人員利(li)用上海騰拔Universal TA質(zhì)(zhi)構(gòu)儀(yi)用于測定番茄(jia)幼苗根(gen)、莖和葉的(de)彈性模(mo)量。

風(fēng)擾動對于處(chu)理長腳幼苗(miao)來說(shuo)是一(yi)種潛在的(de)環(huán)境友(you)好技術(shù)。該研究(jiu)采用正交(jiao)實驗設(shè)計(ji)和幼苗活力(li)評估(gu)(強幼苗指(zhi)數(shù)(SSI))來探究風(fēng)(feng)擾動對番茄(jia)幼苗(miao)生長的(de)調(diào)節(jié)。該研究使用酶(mei)聯(lián)免疫(yi)吸附(fu)法和單(dan)軸拉伸測(ce)試來探究(jiu)番茄幼苗(miao)內(nèi)源(yuan)性激素水(shui)平和(he)生物(wu)力學(xué)性(xing)質(zhì)的變化(hua)。研究表明，顯(xian)著影響SSI的因(yin)素，從影響大到(dao)影響小分(fen)別是風(fēng)(feng)擾動時間(T)、風(fēng)(feng)擾動(dong)開始時幼苗(miao)的年齡(SA)、風(fēng)(feng)速(V)和(he)間隔時間(jian)(I)。當(dāng)V、T、I和SA值(zhi)分別是3 m/s、1 min、30 min和15 days時，風(fēng)(feng)擾動(dong)效果zuiyou，SSI達到0.126。V和T與(yu)幼苗葉中乙(yi)烯和脫(tuo)落酸(suan)含量(liang)、莖中脫落酸(suan)和生長素含(han)量、根中(zhong)的細胞(bao)分裂素和乙(yi)烯含量(liang)以及(ji)根和莖(jing)的彈性(xing)模量正相(xiang)關(guān)，與莖和(he)葉中細胞分裂(lie)素含量(liang)、根中(zhong)的生長素和脫(tuo)落酸(suan)含量以及葉(ye)的彈(dan)性模量負相關(guān)(guan)。風(fēng)擾動控制(zhi)幼苗生長機理(li)涉及引出莖(jing)和葉中脫落(luo)酸的積累以及(ji)根中生長(zhang)素含量(liang)下降到(dao)根生長(zhang)的zuiyou門(men)檻，從而減少幼(you)苗莖和葉的發(fā)(fa)育，帶來根(gen)的一個更(geng)好生長和一(yi)個較高的SSI。該工(gong)作為利(li)用風(fēng)擾動作(zuo)為一種可持續(xù)(xu)幼苗培養(yǎng)(yang)和個(ge)性化幼苗(miao)管理方法提(ti)供了(le)理論依據(jù)(ju)和技術(shù)指導(dǎo)。

在該研究中，研(yan)究人(ren)員使用上海騰(teng)拔Universal TA質(zhì)(zhi)構(gòu)儀來測定根(gen)、莖和葉的(de)彈性(xing)模量，測試速(su)度：1mm/s，兩(liang)個拉伸夾頭直(zhi)接的距離為(wei)30mm。研究人員分(fen)析了風(fēng)(feng)擾動(dong)處理后番(fan)茄幼(you)苗內(nèi)源性激素(su)和力學(xué)參數(shù)之(zhi)間的(de)相關(guān)性。根的彈(dan)性模量和生(sheng)長素含量之間(jian)具有較強的(de)線性關(guān)系(xi)，皮爾遜相關(guān)(guan)系數(shù)|r|為0.909，然(ran)而，莖和葉的生(sheng)長素(su)含量與其對應(yīng)(ying)的彈性模量具(ju)有非常弱的相(xiang)關(guān)性。這(zhe)可能歸(gui)因于生長素(su)對根(gen)系統(tǒng)中木(mu)質(zhì)素和(he)纖維(wei)素含量的影(ying)響。在(zai)低濃度的生(sheng)長素下，根發(fā)(fa)育更強，帶(dai)來更(geng)高水(shui)平的木質(zhì)素和(he)纖維素(su)的合成。相(xiang)反，在高(gao)濃度(du)生長素下(xia)，根的(de)發(fā)育受到(dao)抑制。木質(zhì)(zhi)素和纖維素含(han)量主(zhu)要影響彈性(xing)模量，從(cong)而帶來兩(liang)者更強的相(xiang)關(guān)性(xing)。而且，葉中細胞(bao)分裂素水(shui)平和葉彈性模(mo)量之間的(de)相關(guān)系數(shù)|r|達到0.825，表明一(yi)個高程(cheng)度的線(xian)性相關(guān)。這是因(yin)為細胞分裂素(su)參與番(fan)茄幼苗(miao)中葉的發(fā)育，促(cu)進葉邊緣(yuan)分生組織的發(fā)(fa)育。這可以(yi)解釋細胞(bao)分裂素和彈性(xing)模量(liang)之間(jian)的正相關(guān)(guan)。不僅如(ru)此，莖和葉(ye)中的脫落(luo)酸含量與(yu)其相應(yīng)的彈性(xing)模量高度相關(guān)(guan)，|r|分別(bie)為0.933和 0.843。主莖的(de)彈性模量與脫(tuo)落酸含量正相(xiang)關(guān)，這可能是脫(tuo)落酸辨別和(he)激活(huo)蛋白激(ji)酶SnRKs，這些蛋(dan)白激酶磷(lin)酸化木質(zhì)素(su)轉(zhuǎn)錄因子NST1，從而(er)增厚莖的次生(sheng)細胞(bao)壁，更多木(mu)質(zhì)素沉積，導(dǎo)(dao)致莖彈性模量(liang)增加(jia)，從而(er)更好地適應(yīng)壓(ya)力環(huán)境。葉的(de)彈性模量與脫(tuo)落酸負相(xiang)關(guān)，這可能是(shi)在風(fēng)擾動的刺激(ji)下，隨(sui)著風(fēng)速的增加(jia)，植物組(zu)織的水分流失(shi)速度增(zeng)加，葉組織(zhi)中脫落酸含(han)量也增加(jia)。葉中的氣孔(kong)被關(guān)閉來減少(shao)水分流(liu)失來延(yan)緩植物(wu)脫水，抑(yi)制植物葉(ye)的生長和發(fā)育(yu)，從而導(dǎo)(dao)致葉面(mian)積的減小。另(ling)外，葉中次生(sheng)木質(zhì)部的(de)發(fā)育不(bu)顯著(zhu)，導(dǎo)致(zhi)彈性(xing)模量的下降(jiang)。

圖1E: 葉(ye)、側(cè)根、根、側(cè)支和(he)莖拉伸(shen)樣品；圖1F：拉伸(shen)測試(shi)

表1 內(nèi)源性(xing)激素與彈(dan)性模量之間(jian)的相關(guān)性，E_r代表根的彈(dan)性模量(liang)，E_s代表(biao)莖的彈性模(mo)量，E_l代表葉的(de)彈性(xing)模量

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Wind disturbance-based tomato seedlings growth control