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更新時(shí)間：2024-06-11
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西北農(nóng)林科技大學(xué)機(jī)械與電子工程學(xué)院研究人員在國(guó)際期刊《Biosystems Engineering》（IF：5.1）發(fā)表了題為"Wind disturbance-based tomato seedlings growth control"的研究論文。在該論文中，研究人員利用上海騰拔Universal TA質(zhì)構(gòu)儀用于測(cè)定番茄幼苗根、莖和葉的彈性模量。
風(fēng)擾動(dòng)對(duì)于處理長(zhǎng)腳幼苗來(lái)說(shuō)是一種潛在的環(huán)境友好技術(shù)。該研究采用正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和幼苗活力評(píng)估(強(qiáng)幼苗指數(shù)(SSI))來(lái)探究風(fēng)擾動(dòng)對(duì)番茄幼苗生長(zhǎng)的調(diào)節(jié)。該研究使用酶聯(lián)免疫吸附法和單軸拉伸測(cè)試來(lái)探究番茄幼苗內(nèi)源性激素水平和生物力學(xué)性質(zhì)的變化。研究表明，顯著影響SSI的因素，從影響大到影響小分別是風(fēng)擾動(dòng)時(shí)間(T)、風(fēng)擾動(dòng)開(kāi)始時(shí)幼苗的年齡(SA)、風(fēng)速(V)和間隔時(shí)間(I)。當(dāng)V、T、I和SA值分別是3 m/s、1 min、30 min和15 days時(shí)，風(fēng)擾動(dòng)效果zuiyou，SSI達(dá)到0.126。V和T與幼苗葉中乙烯和脫落酸含量、莖中脫落酸和生長(zhǎng)素含量、根中的細(xì)胞分裂素和乙烯含量以及根和莖的彈性模量正相關(guān)，與莖和葉中細(xì)胞分裂素含量、根中的生長(zhǎng)素和脫落酸含量以及葉的彈性模量負(fù)相關(guān)。風(fēng)擾動(dòng)控制幼苗生長(zhǎng)機(jī)理涉及引出莖和葉中脫落酸的積累以及根中生長(zhǎng)素含量下降到根生長(zhǎng)的zuiyou門檻，從而減少幼苗莖和葉的發(fā)育，帶來(lái)根的一個(gè)更好生長(zhǎng)和一個(gè)較高的SSI。該工作為利用風(fēng)擾動(dòng)作為一種可持續(xù)幼苗培養(yǎng)和個(gè)性化幼苗管理方法提供了理論依據(jù)和技術(shù)指導(dǎo)。
在該研究中，研究人員使用上海騰拔Universal TA質(zhì)構(gòu)儀來(lái)測(cè)定根、莖和葉的彈性模量，測(cè)試速度：1mm/s，兩個(gè)拉伸夾頭直接的距離為30mm。研究人員分析了風(fēng)擾動(dòng)處理后番茄幼苗內(nèi)源性激素和力學(xué)參數(shù)之間的相關(guān)性。根的彈性模量和生長(zhǎng)素含量之間具有較強(qiáng)的線性關(guān)系，皮爾遜相關(guān)系數(shù)|r|為0.909，然而，莖和葉的生長(zhǎng)素含量與其對(duì)應(yīng)的彈性模量具有非常弱的相關(guān)性。這可能歸因于生長(zhǎng)素對(duì)根系統(tǒng)中木質(zhì)素和纖維素含量的影響。在低濃度的生長(zhǎng)素下，根發(fā)育更強(qiáng)，帶來(lái)更高水平的木質(zhì)素和纖維素的合成。相反，在高濃度生長(zhǎng)素下，根的發(fā)育受到抑制。木質(zhì)素和纖維素含量主要影響彈性模量，從而帶來(lái)兩者更強(qiáng)的相關(guān)性。而且，葉中細(xì)胞分裂素水平和葉彈性模量之間的相關(guān)系數(shù)|r|達(dá)到0.825，表明一個(gè)高程度的線性相關(guān)。這是因?yàn)榧?xì)胞分裂素參與番茄幼苗中葉的發(fā)育，促進(jìn)葉邊緣分生組織的發(fā)育。這可以解釋細(xì)胞分裂素和彈性模量之間的正相關(guān)。不僅如此，莖和葉中的脫落酸含量與其相應(yīng)的彈性模量高度相關(guān)，|r|分別為0.933和 0.843。主莖的彈性模量與脫落酸含量正相關(guān)，這可能是脫落酸辨別和激活蛋白激酶SnRKs，這些蛋白激酶磷酸化木質(zhì)素轉(zhuǎn)錄因子NST1，從而增厚莖的次生細(xì)胞壁，更多木質(zhì)素沉積，導(dǎo)致莖彈性模量增加，從而更好地適應(yīng)壓力環(huán)境。葉的彈性模量與脫落酸負(fù)相關(guān)，這可能是在風(fēng)擾動(dòng)的刺激下，隨著風(fēng)速的增加，植物組織的水分流失速度增加，葉組織中脫落酸含量也增加。葉中的氣孔被關(guān)閉來(lái)減少水分流失來(lái)延緩植物脫水，抑制植物葉的生長(zhǎng)和發(fā)育，從而導(dǎo)致葉面積的減小。另外，葉中次生木質(zhì)部的發(fā)育不顯著，導(dǎo)致彈性模量的下降。
圖1E: 葉、側(cè)根、根、側(cè)支和莖拉伸樣品；圖1F：拉伸測(cè)試
表1 內(nèi)源性激素與彈性模量之間的相關(guān)性，Er代表根的彈性模量，Es代表莖的彈性模量，El代表葉的彈性模量
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Wind disturbance-based tomato seedlings growth control
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