西北農(nóng)林(lin)科技大學(xué)機(jī)(ji)械與電子(zi)工程學(xué)(xue)院研究(jiu)人員在國(guó)際期(qi)刊《Biosystems Engineering》（IF：5.1）發(fā)表了題(ti)為"Wind disturbance-based tomato seedlings growth control"的研究論(lun)文。在該論文中(zhong)，研究人員(yuan)利用(yong)上海(hai)騰拔Universal TA質(zhì)構(gòu)儀(yi)用于測(cè)(ce)定番茄(jia)幼苗(miao)根、莖和葉的(de)彈性模量。

風(fēng)擾(rao)動(dòng)對(duì)于處理長(zhǎng)(zhang)腳幼苗來說(shuo)是一種潛(qian)在的(de)環(huán)境友(you)好技術(shù)。該(gai)研究采(cai)用正交(jiao)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和(he)幼苗活力評(píng)估(gu)(強(qiáng)幼苗指(zhi)數(shù)(SSI))來探究風(fēng)(feng)擾動(dòng)對(duì)番(fan)茄幼苗生長(zhǎng)的(de)調(diào)節(jié)。該研究使(shi)用酶聯(lián)免疫(yi)吸附(fu)法和單(dan)軸拉伸(shen)測(cè)試(shi)來探究番茄(jia)幼苗(miao)內(nèi)源(yuan)性激素水平(ping)和生物力學(xué)性(xing)質(zhì)的變化。研究表(biao)明，顯著(zhu)影響(xiang)SSI的因素，從影響(xiang)大到(dao)影響小分(fen)別是(shi)風(fēng)擾動(dòng)時(shí)(shi)間(T)、風(fēng)擾動(dòng)開(kai)始時(shí)幼(you)苗的年齡(SA)、風(fēng)(feng)速(V)和間隔時(shí)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(shí)，風(fēng)(feng)擾動(dòng)效果zuiyou，SSI達(dá)(da)到0.126。V和T與(yu)幼苗葉中(zhong)乙烯(xi)和脫落酸(suan)含量(liang)、莖中脫(tuo)落酸和(he)生長(zhǎng)素(su)含量、根中的(de)細(xì)胞分裂(lie)素和乙烯含量(liang)以及根和(he)莖的彈性模量(liang)正相關(guān)，與莖(jing)和葉中(zhong)細(xì)胞分裂素(su)含量、根中的生(sheng)長(zhǎng)素和脫(tuo)落酸含(han)量以及葉的(de)彈性模(mo)量負(fù)相關(guān)(guan)。風(fēng)擾動(dòng)(dong)控制幼(you)苗生長(zhǎng)機(jī)理涉(she)及引(yin)出莖(jing)和葉中脫落酸(suan)的積累以(yi)及根中生長(zhǎng)素(su)含量下(xia)降到根生長(zhǎng)(zhang)的zuiyou門檻，從而(er)減少(shao)幼苗莖和葉(ye)的發(fā)育(yu)，帶來根的一個(gè)(ge)更好生(sheng)長(zhǎng)和(he)一個(gè)較(jiao)高的(de)SSI。該工作為利(li)用風(fēng)擾動(dòng)作為(wei)一種可持(chi)續(xù)幼苗(miao)培養(yǎng)和個(gè)性(xing)化幼苗(miao)管理方法提供(gong)了理論依據(jù)和(he)技術(shù)指導(dǎo)。

在該研(yan)究中，研究(jiu)人員使用上海(hai)騰拔Universal TA質(zhì)構(gòu)(gou)儀來測(cè)定根、莖(jing)和葉的彈性(xing)模量，測(cè)(ce)試速度：1mm/s，兩個(gè)拉(la)伸夾頭直(zhi)接的(de)距離為30mm。研究人員分(fen)析了(le)風(fēng)擾動(dòng)(dong)處理后番茄幼(you)苗內(nèi)源性激(ji)素和力(li)學(xué)參數(shù)之間(jian)的相(xiang)關(guān)性。根的(de)彈性模量(liang)和生長(zhǎng)素含量(liang)之間具有(you)較強(qiáng)的(de)線性關(guān)(guan)系，皮爾(er)遜相(xiang)關(guān)系數(shù)|r|為0.909，然(ran)而，莖和(he)葉的生(sheng)長(zhǎng)素(su)含量(liang)與其(qi)對(duì)應(yīng)的(de)彈性(xing)模量具有非(fei)常弱(ruo)的相關(guān)性。這(zhe)可能(neng)歸因于生長(zhǎng)(zhang)素對(duì)(dui)根系(xi)統(tǒng)中木質(zhì)素(su)和纖維素含量(liang)的影響。在(zai)低濃(nong)度的生(sheng)長(zhǎng)素(su)下，根發(fā)(fa)育更強(qiáng)(qiang)，帶來更(geng)高水(shui)平的木(mu)質(zhì)素(su)和纖維(wei)素的合成。相(xiang)反，在(zai)高濃度生(sheng)長(zhǎng)素下(xia)，根的(de)發(fā)育受(shou)到抑(yi)制。木(mu)質(zhì)素和(he)纖維素含量(liang)主要影響(xiang)彈性模(mo)量，從而帶來兩(liang)者更(geng)強(qiáng)的相(xiang)關(guān)性。而且，葉中(zhong)細(xì)胞分裂(lie)素水(shui)平和葉彈(dan)性模量(liang)之間(jian)的相關(guān)系數(shù)(shu)|r|達(dá)到0.825，表明(ming)一個(gè)高(gao)程度的(de)線性相(xiang)關(guān)。這是因?yàn)?wei)細(xì)胞(bao)分裂素(su)參與番茄(jia)幼苗中(zhong)葉的發(fā)育，促進(jìn)(jin)葉邊緣分生(sheng)組織的(de)發(fā)育(yu)。這可(ke)以解釋細(xì)胞分(fen)裂素和(he)彈性模量之間(jian)的正相(xiang)關(guān)。不僅(jin)如此(ci)，莖和葉中的(de)脫落酸(suan)含量(liang)與其相(xiang)應(yīng)的(de)彈性(xing)模量高度(du)相關(guān)，|r|分別(bie)為0.933和 0.843。主莖的(de)彈性模(mo)量與脫(tuo)落酸含量(liang)正相關(guān)，這(zhe)可能(neng)是脫落(luo)酸辨別和(he)激活蛋白(bai)激酶SnRKs，這些蛋白(bai)激酶磷酸(suan)化木(mu)質(zhì)素(su)轉(zhuǎn)錄(lu)因子NST1，從而增(zeng)厚莖的(de)次生細(xì)(xi)胞壁，更多(duo)木質(zhì)素沉(chen)積，導(dǎo)致莖(jing)彈性模量增加(jia)，從而更好(hao)地適(shi)應(yīng)壓力環(huán)境(jing)。葉的彈性模量(liang)與脫(tuo)落酸負(fù)相(xiang)關(guān)，這(zhe)可能(neng)是在風(fēng)(feng)擾動(dòng)的刺激下(xia)，隨著風(fēng)(feng)速的增加(jia)，植物(wu)組織的水分流(liu)失速(su)度增加，葉組織(zhi)中脫落酸(suan)含量也增加(jia)。葉中的氣孔(kong)被關(guān)閉(bi)來減少(shao)水分(fen)流失來延(yan)緩植物脫水，抑(yi)制植物葉(ye)的生長(zhǎng)和發(fā)育(yu)，從而(er)導(dǎo)致葉面積的(de)減小。另外(wai)，葉中次生木(mu)質(zhì)部的發(fā)育不(bu)顯著，導(dǎo)致彈(dan)性模(mo)量的下降(jiang)。

圖1E: 葉、側(cè)根、根(gen)、側(cè)支(zhi)和莖拉伸樣品(pin)；圖1F：拉伸測(cè)(ce)試

表1 內(nèi)源性激素(su)與彈性模量之(zhi)間的相(xiang)關(guān)性，E_r代表根的(de)彈性模量，E_s代表莖的(de)彈性模(mo)量，E_l代表葉的彈性(xing)模量

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Wind disturbance-based tomato seedlings growth control