西北農(nóng)林科技(ji)大學(xué)(xue)機(jī)械(xie)與電子工程學(xué)(xue)院研究(jiu)人員在國際(ji)期刊《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(wen)。在該論文(wen)中，研究人員利(li)用上(shang)海騰拔(ba)Universal TA質(zhì)構(gòu)儀(yi)用于(yu)測定番茄幼苗(miao)根、莖和(he)葉的彈性模量(liang)。

風(fēng)擾動(dong)對于處理長腳(jiao)幼苗(miao)來說是(shi)一種潛(qian)在的(de)環(huán)境友(you)好技(ji)術(shù)。該研究(jiu)采用正交實(shí)(shi)驗(yàn)設(shè)計和(he)幼苗活(huo)力評估(強(qiáng)幼(you)苗指數(shù)(SSI))來探(tan)究風(fēng)擾動對(dui)番茄(jia)幼苗生(sheng)長的(de)調(diào)節(jié)。該研究使(shi)用酶聯(lián)免疫吸(xi)附法(fa)和單(dan)軸拉伸測試來(lai)探究番茄幼苗(miao)內(nèi)源性激素水(shui)平和生物(wu)力學(xué)性(xing)質(zhì)的變化。研究表(biao)明，顯(xian)著影響SSI的因(yin)素，從影響大到(dao)影響小分別(bie)是風(fēng)(feng)擾動時間(T)、風(fēng)擾(rao)動開(kai)始時幼苗的(de)年齡(SA)、風(fēng)速(su)(V)和間(jian)隔時間(I)。當(dāng)(dang)V、T、I和SA值分別是3 m/s、1 min、30 min和(he)15 days時，風(fēng)(feng)擾動效(xiao)果zuiyou，SSI達(dá)到0.126。V和(he)T與幼(you)苗葉中(zhong)乙烯和脫落(luo)酸含(han)量、莖(jing)中脫落酸(suan)和生(sheng)長素含量、根中(zhong)的細(xì)胞分(fen)裂素和乙烯(xi)含量以及根和(he)莖的彈性模(mo)量正(zheng)相關(guān)，與(yu)莖和葉中細(xì)(xi)胞分裂素含(han)量、根中的生(sheng)長素(su)和脫落(luo)酸含量以及葉(ye)的彈性模(mo)量負(fù)相關(guān)。風(fēng)擾(rao)動控制幼(you)苗生長(zhang)機(jī)理(li)涉及引出莖和(he)葉中脫落酸(suan)的積累以(yi)及根中生(sheng)長素含量(liang)下降(jiang)到根生長的(de)zuiyou門檻(kan)，從而減少幼(you)苗莖和葉的發(fā)(fa)育，帶來根的(de)一個(ge)更好(hao)生長和一個較(jiao)高的SSI。該(gai)工作(zuo)為利(li)用風(fēng)擾動作(zuo)為一種可(ke)持續(xù)幼苗培(pei)養(yǎng)和個性化幼(you)苗管(guan)理方法提供(gong)了理論(lun)依據(jù)和(he)技術(shù)指導(dǎo)。

在該研究中(zhong)，研究人員(yuan)使用上海(hai)騰拔Universal TA質(zhì)構(gòu)儀來(lai)測定根、莖(jing)和葉(ye)的彈性模(mo)量，測試速度：1mm/s，兩(liang)個拉(la)伸夾頭直(zhi)接的距離為30mm。研究人員分(fen)析了風(fēng)擾(rao)動處(chu)理后番茄幼苗(miao)內(nèi)源(yuan)性激(ji)素和力學(xué)參數(shù)(shu)之間的相關(guān)(guan)性。根的彈(dan)性模量和生(sheng)長素含量(liang)之間具有較(jiao)強(qiáng)的線性關(guān)(guan)系，皮爾遜相(xiang)關(guān)系數(shù)|r|為(wei)0.909，然而，莖(jing)和葉的(de)生長素含量與(yu)其對應(yīng)(ying)的彈性模量(liang)具有非(fei)常弱(ruo)的相關(guān)性。這可(ke)能歸因于(yu)生長素對根(gen)系統(tǒng)中木(mu)質(zhì)素和纖(xian)維素含(han)量的影響。在(zai)低濃度的生長(zhang)素下，根(gen)發(fā)育更強(qiáng)(qiang)，帶來更(geng)高水平的木(mu)質(zhì)素和纖維(wei)素的合成。相(xiang)反，在(zai)高濃(nong)度生長素(su)下，根的發(fā)育受(shou)到抑(yi)制。木(mu)質(zhì)素和纖維素(su)含量主要(yao)影響彈性(xing)模量，從(cong)而帶來兩者(zhe)更強(qiáng)(qiang)的相關(guān)性。而(er)且，葉中(zhong)細(xì)胞分(fen)裂素水平和(he)葉彈性模量(liang)之間的相(xiang)關(guān)系數(shù)|r|達(dá)到0.825，表(biao)明一個高程(cheng)度的線性(xing)相關(guān)。這是因?yàn)?wei)細(xì)胞分裂(lie)素參與番茄幼(you)苗中葉的發(fā)育(yu)，促進(jìn)葉(ye)邊緣(yuan)分生組織的發(fā)(fa)育。這可以解(jie)釋細(xì)胞(bao)分裂素(su)和彈性模量之(zhi)間的正相(xiang)關(guān)。不僅(jin)如此，莖和(he)葉中(zhong)的脫落酸含量(liang)與其相(xiang)應(yīng)的(de)彈性模量高度(du)相關(guān)，|r|分別(bie)為0.933和(he) 0.843。主莖(jing)的彈性模量與(yu)脫落酸含量正(zheng)相關(guān)，這(zhe)可能(neng)是脫落酸辨別(bie)和激活蛋白(bai)激酶SnRKs，這些蛋(dan)白激酶磷酸(suan)化木質(zhì)素轉(zhuǎn)(zhuan)錄因子NST1，從(cong)而增厚莖的次(ci)生細(xì)胞(bao)壁，更(geng)多木質(zhì)素(su)沉積(ji)，導(dǎo)致(zhi)莖彈性(xing)模量(liang)增加，從(cong)而更好(hao)地適應(yīng)壓(ya)力環(huán)(huan)境。葉的彈性(xing)模量與(yu)脫落酸(suan)負(fù)相關(guān)，這可能(neng)是在(zai)風(fēng)擾動(dong)的刺(ci)激下(xia)，隨著風(fēng)速的(de)增加，植(zhi)物組織的水(shui)分流失速度(du)增加，葉(ye)組織中脫落(luo)酸含量也增加(jia)。葉中的(de)氣孔被關(guān)閉來(lai)減少水分(fen)流失(shi)來延(yan)緩植物脫水，抑(yi)制植(zhi)物葉的(de)生長和(he)發(fā)育，從(cong)而導(dǎo)致葉(ye)面積的減小(xiao)。另外(wai)，葉中次生(sheng)木質(zhì)部的發(fā)(fa)育不顯著(zhu)，導(dǎo)致彈性模(mo)量的下降(jiang)。

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

表1 內(nèi)源性激(ji)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(mo)量，E_s代表莖(jing)的彈性模量，E_l代表葉(ye)的彈性模量(liang)

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Wind disturbance-based tomato seedlings growth control