西北(bei)農(nóng)林科(ke)技大(da)學(xué)機(jī)(ji)械與電子工(gong)程學(xué)院研(yan)究人員在國(guó)際(ji)期刊《Biosystems Engineering》（IF：5.1）發(fā)表(biao)了題為(wei)"Wind disturbance-based tomato seedlings growth control"的研(yan)究論文。在該論文中，研(yan)究人(ren)員利用上海(hai)騰拔Universal TA質(zhì)構(gòu)(gou)儀用(yong)于測(cè)(ce)定番茄幼苗根(gen)、莖和葉(ye)的彈性(xing)模量。

風(fēng)擾(rao)動(dòng)對(duì)于處理長(zhǎng)(zhang)腳幼(you)苗來(lái)說(shuō)是(shi)一種潛(qian)在的環(huán)境友好(hao)技術(shù)。該研究(jiu)采用正交實(shí)(shi)驗(yàn)設(shè)計(jì)和幼苗(miao)活力評(píng)估(強(qiáng)幼(you)苗指數(shù)(shu)(SSI))來(lái)探(tan)究風(fēng)擾(rao)動(dòng)對(duì)番茄幼苗(miao)生長(zhǎng)的調(diào)(diao)節(jié)。該研究使用(yong)酶聯(lián)免疫(yi)吸附法和單(dan)軸拉伸測(cè)試(shi)來(lái)探究番(fan)茄幼苗內(nèi)源性(xing)激素(su)水平(ping)和生物力學(xué)性(xing)質(zhì)的變(bian)化。研究表明，顯著(zhu)影響(xiang)SSI的因素，從影(ying)響大到影響(xiang)小分別(bie)是風(fēng)擾動(dòng)時(shí)間(jian)(T)、風(fēng)擾動(dòng)開(kāi)始(shi)時(shí)幼苗的年齡(ling)(SA)、風(fēng)速(V)和(he)間隔時(shí)間(I)。當(dāng)V、T、I和(he)SA值分別是3 m/s、1 min、30 min和(he)15 days時(shí)，風(fēng)擾動(dòng)效果(guo)zuiyou，SSI達(dá)到0.126。V和T與幼苗(miao)葉中乙烯和(he)脫落酸(suan)含量、莖中脫(tuo)落酸和(he)生長(zhǎng)素(su)含量、根(gen)中的細(xì)胞分(fen)裂素和乙烯(xi)含量(liang)以及根(gen)和莖的彈性模(mo)量正相關(guān)，與(yu)莖和葉(ye)中細(xì)胞分裂素(su)含量、根(gen)中的生長(zhǎng)素(su)和脫(tuo)落酸含量(liang)以及(ji)葉的彈性模量(liang)負(fù)相(xiang)關(guān)。風(fēng)擾動(dòng)(dong)控制(zhi)幼苗生長(zhǎng)機(jī)理(li)涉及引出莖和(he)葉中脫落酸的(de)積累以(yi)及根中生(sheng)長(zhǎng)素含量下(xia)降到根(gen)生長(zhǎng)的zuiyou門(mén)檻，從(cong)而減少(shao)幼苗(miao)莖和(he)葉的發(fā)育(yu)，帶來(lái)(lai)根的一個(gè)更(geng)好生(sheng)長(zhǎng)和一(yi)個(gè)較高的(de)SSI。該工作為(wei)利用風(fēng)擾動(dòng)(dong)作為(wei)一種可持(chi)續(xù)幼苗培(pei)養(yǎng)和個(gè)性(xing)化幼苗管(guan)理方法(fa)提供了理論(lun)依據(jù)和技術(shù)指(zhi)導(dǎo)。

在該研究中(zhong)，研究人員使用(yong)上海騰(teng)拔Universal TA質(zhì)構(gòu)儀來(lái)測(cè)(ce)定根(gen)、莖和葉的(de)彈性模量，測(cè)(ce)試速度(du)：1mm/s，兩個(gè)拉伸(shen)夾頭直接(jie)的距離為(wei)30mm。研究人(ren)員分析了風(fēng)(feng)擾動(dòng)處理后(hou)番茄幼苗內(nèi)(nei)源性激素(su)和力學(xué)參(can)數(shù)之間的相(xiang)關(guān)性。根的(de)彈性模量(liang)和生長(zhǎng)素含(han)量之間具有較(jiao)強(qiáng)的線(xian)性關(guān)系，皮爾遜相(xiang)關(guān)系數(shù)|r|為0.909，然(ran)而，莖和(he)葉的生長(zhǎng)(zhang)素含量與其(qi)對(duì)應(yīng)(ying)的彈性模(mo)量具有非常弱(ruo)的相關(guān)性(xing)。這可能歸(gui)因于(yu)生長(zhǎng)素對(duì)根系(xi)統(tǒng)中木質(zhì)(zhi)素和纖維素含(han)量的(de)影響。在低濃度(du)的生(sheng)長(zhǎng)素下，根(gen)發(fā)育更強(qiáng)(qiang)，帶來(lái)更高水平(ping)的木質(zhì)素(su)和纖維素(su)的合(he)成。相反(fan)，在高濃度(du)生長(zhǎng)(zhang)素下，根的發(fā)(fa)育受到(dao)抑制。木質(zhì)(zhi)素和(he)纖維素含量(liang)主要影響彈(dan)性模(mo)量，從而帶來(lái)兩(liang)者更(geng)強(qiáng)的(de)相關(guān)性。而且，葉(ye)中細(xì)胞(bao)分裂素水(shui)平和葉(ye)彈性模量之間(jian)的相關(guān)(guan)系數(shù)|r|達(dá)到0.825，表明(ming)一個(gè)(ge)高程度的線(xian)性相關(guān)。這(zhe)是因?yàn)榧?xì)胞(bao)分裂素(su)參與(yu)番茄幼(you)苗中(zhong)葉的發(fā)(fa)育，促(cu)進(jìn)葉邊(bian)緣分生(sheng)組織(zhi)的發(fā)育。這(zhe)可以解釋細(xì)胞(bao)分裂素和彈(dan)性模量之(zhi)間的正相關(guān)。不(bu)僅如此(ci)，莖和葉中的脫(tuo)落酸含量與(yu)其相應(yīng)的彈(dan)性模量(liang)高度相關(guān)(guan)，|r|分別(bie)為0.933和 0.843。主莖(jing)的彈性模(mo)量與脫(tuo)落酸(suan)含量正相(xiang)關(guān)，這可(ke)能是脫落酸辨(bian)別和激活蛋白(bai)激酶SnRKs，這些蛋(dan)白激酶磷酸(suan)化木質(zhì)素(su)轉(zhuǎn)錄(lu)因子NST1，從而增厚(hou)莖的(de)次生細(xì)胞壁，更(geng)多木質(zhì)素(su)沉積(ji)，導(dǎo)致莖彈性(xing)模量增加，從(cong)而更好地(di)適應(yīng)(ying)壓力環(huán)境。葉的(de)彈性模量與(yu)脫落酸負(fù)(fu)相關(guān)，這可能是在(zai)風(fēng)擾動(dòng)的刺(ci)激下，隨著風(fēng)速(su)的增(zeng)加，植(zhi)物組(zu)織的水分(fen)流失速度增加(jia)，葉組織中(zhong)脫落酸含量(liang)也增(zeng)加。葉(ye)中的氣孔(kong)被關(guān)閉(bi)來(lái)減(jian)少水分流失來(lái)(lai)延緩植(zhi)物脫(tuo)水，抑制植(zhi)物葉的生長(zhǎng)和(he)發(fā)育(yu)，從而導(dǎo)致(zhi)葉面積的減(jian)小。另外，葉(ye)中次生(sheng)木質(zhì)部的發(fā)(fa)育不(bu)顯著，導(dǎo)致彈性(xing)模量的下降(jiang)。

圖1E: 葉、側(cè)根、根(gen)、側(cè)支和莖(jing)拉伸樣(yang)品；圖1F：拉伸測(cè)(ce)試

表1 內(nèi)(nei)源性(xing)激素與彈性(xing)模量之間的(de)相關(guān)性，E_r代表根(gen)的彈性模量，E_s代表莖的彈性(xing)模量，E_l代表葉(ye)的彈性(xing)模量

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Wind disturbance-based tomato seedlings growth control