西北農(nóng)(nong)林科技(ji)大學(xue)機械與電子工(gong)程學院(yuan)研究人員在(zai)國際期刊《Biosystems Engineering》（IF：5.1）發(fā)表(biao)了題為"Wind disturbance-based tomato seedlings growth control"的研(yan)究論文。在該(gai)論文中，研究人(ren)員利用上海騰(teng)拔Universal TA質(zhì)構(gòu)(gou)儀用于測定(ding)番茄幼苗根、莖(jing)和葉的彈性(xing)模量。

風擾動對于處(chu)理長(zhang)腳幼(you)苗來說是(shi)一種潛(qian)在的環(huán)境友(you)好技術(shù)(shu)。該研(yan)究采(cai)用正交實驗(yan)設計和幼苗(miao)活力評(ping)估(強(qiang)幼苗指數(shù)(SSI))來(lai)探究風(feng)擾動對番(fan)茄幼苗生(sheng)長的調(diào)節(jié)。該研究(jiu)使用(yong)酶聯(lián)免疫吸(xi)附法和單軸拉(la)伸測試來(lai)探究番茄幼苗(miao)內(nèi)源性激素水(shui)平和生(sheng)物力學性質(zhì)(zhi)的變化。研究(jiu)表明，顯著影響(xiang)SSI的因素，從(cong)影響大到影(ying)響小分(fen)別是風擾動(dong)時間(T)、風擾動(dong)開始(shi)時幼苗(miao)的年(nian)齡(SA)、風(feng)速(V)和間隔(ge)時間(I)。當V、T、I和SA值分(fen)別是3 m/s、1 min、30 min和(he)15 days時，風擾動(dong)效果zuiyou，SSI達到0.126。V和T與(yu)幼苗(miao)葉中乙烯和(he)脫落酸含量、莖(jing)中脫落酸(suan)和生(sheng)長素(su)含量(liang)、根中的(de)細胞分裂素(su)和乙(yi)烯含量以及根(gen)和莖的彈性模(mo)量正相關(guān)，與莖(jing)和葉(ye)中細(xi)胞分裂(lie)素含量、根(gen)中的生長(zhang)素和脫落酸(suan)含量(liang)以及葉的彈性(xing)模量負相(xiang)關(guān)。風擾動控(kong)制幼苗生(sheng)長機理(li)涉及引出(chu)莖和葉中脫(tuo)落酸的積累以(yi)及根(gen)中生(sheng)長素含量(liang)下降到根生(sheng)長的zuiyou門(men)檻，從而減少幼(you)苗莖(jing)和葉的(de)發(fā)育，帶來根(gen)的一個更好生(sheng)長和一(yi)個較高(gao)的SSI。該工作為(wei)利用風(feng)擾動作(zuo)為一種(zhong)可持續(xù)(xu)幼苗(miao)培養(yǎng)和(he)個性化(hua)幼苗管(guan)理方法提供了(le)理論依據(jù)和(he)技術(shù)指導。

在該(gai)研究中，研究人(ren)員使用(yong)上海騰(teng)拔Universal TA質(zhì)構(gòu)儀(yi)來測(ce)定根、莖和(he)葉的彈(dan)性模量(liang)，測試速度：1mm/s，兩(liang)個拉伸夾頭(tou)直接的(de)距離為30mm。研究(jiu)人員(yuan)分析(xi)了風擾(rao)動處理后番茄(jia)幼苗內(nèi)源(yuan)性激(ji)素和力(li)學參數(shù)之間的(de)相關(guān)性。根的(de)彈性模量和(he)生長素(su)含量(liang)之間具有較強(qiang)的線(xian)性關(guān)(guan)系，皮爾(er)遜相關(guān)(guan)系數(shù)|r|為0.909，然(ran)而，莖和(he)葉的生長素含(han)量與其對(dui)應的彈性模(mo)量具有非(fei)常弱(ruo)的相關(guān)性。這(zhe)可能(neng)歸因于生長素(su)對根(gen)系統(tǒng)中木質(zhì)(zhi)素和(he)纖維素含量(liang)的影響。在低濃(nong)度的生長素(su)下，根發(fā)育更(geng)強，帶來(lai)更高水平的木(mu)質(zhì)素和纖(xian)維素的合成。相(xiang)反，在高(gao)濃度生長素(su)下，根的(de)發(fā)育受到(dao)抑制(zhi)。木質(zhì)(zhi)素和纖維(wei)素含量(liang)主要(yao)影響彈性模量(liang)，從而帶來兩(liang)者更強的相(xiang)關(guān)性。而且(qie)，葉中(zhong)細胞分裂素(su)水平和葉彈性(xing)模量之間的(de)相關(guān)系數(shù)(shu)|r|達到(dao)0.825，表明一個(ge)高程(cheng)度的(de)線性相關(guān)(guan)。這是(shi)因為細胞(bao)分裂素參與(yu)番茄幼苗中(zhong)葉的發(fā)育(yu)，促進葉邊緣(yuan)分生組織的發(fā)(fa)育。這(zhe)可以解(jie)釋細胞分(fen)裂素(su)和彈(dan)性模(mo)量之(zhi)間的正(zheng)相關(guān)(guan)。不僅如(ru)此，莖和葉(ye)中的(de)脫落酸含量與(yu)其相應的彈(dan)性模量高度(du)相關(guān)，|r|分(fen)別為0.933和 0.843。主莖(jing)的彈(dan)性模(mo)量與脫落酸(suan)含量正相(xiang)關(guān)，這(zhe)可能(neng)是脫落酸辨別(bie)和激活(huo)蛋白激酶(mei)SnRKs，這些蛋白激酶(mei)磷酸化木質(zhì)(zhi)素轉(zhuǎn)錄因(yin)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(dao)致莖彈性(xing)模量增(zeng)加，從而更(geng)好地(di)適應壓力(li)環(huán)境。葉(ye)的彈性模量(liang)與脫落酸負(fu)相關(guān)，這(zhe)可能是在(zai)風擾動(dong)的刺激(ji)下，隨著(zhe)風速的增加，植(zhi)物組(zu)織的(de)水分(fen)流失速度(du)增加，葉(ye)組織中脫(tuo)落酸含量也增(zeng)加。葉中的(de)氣孔被關(guān)(guan)閉來減少(shao)水分(fen)流失來(lai)延緩(huan)植物脫(tuo)水，抑(yi)制植物葉的生(sheng)長和發(fā)育，從而(er)導致葉面(mian)積的減小。另(ling)外，葉(ye)中次生(sheng)木質(zhì)部的發(fā)(fa)育不顯著，導致(zhi)彈性模量的(de)下降。

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

表1 內(nèi)(nei)源性激(ji)素與彈性模(mo)量之間(jian)的相關(guān)(guan)性，E_r代表根(gen)的彈性模量，E_s代表莖(jing)的彈(dan)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