西北農(nóng)林科技大學機械與電子工程學院研究人員在國際期刊《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)儀用于測定番茄幼苗根、莖和葉的彈性模量。

風擾動對于處理長腳幼苗來說是一種潛在的環(huán)境友好技術(shù)。該研究采用正交實驗設(shè)計和幼苗活力評估(強幼苗指數(shù)(SSI))來探究風擾動對番茄幼苗生長的調(diào)節(jié)。該研究使用酶聯(lián)免疫吸附法和單軸拉伸測試來探究番茄幼苗內(nèi)源性激素水平和生物力學性質(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擾動時間(T)、風擾動開始時幼苗的年齡(SA)、風速(V)和間隔時間(I)。當V、T、I和SA值分別是3 m/s、1 min、30 min和15 days時，風擾動效果zuiyou，SSI達到0.126。V和T與幼苗葉中乙烯和脫落酸含量、莖中脫落酸和生長素含量、根中的細胞分裂素和乙烯含量以及根和莖的彈性模量正相關(guān)，與莖和葉中細胞分裂素含量、根中的生長素和脫落酸含量以及葉的彈性模量負相關(guān)。風擾動控制幼苗生長機理涉及引出莖和葉中脫落酸的積累以及根中生長素含量下降到根生長的zuiyou門檻，從而減少幼苗莖和葉的發(fā)育，帶來根的一個更好生長和一個較高的SSI。該工作為利用風擾動作為一種可持續(xù)幼苗培養(yǎng)和個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)儀來測定根、莖和葉的彈性模量，測試速度：1mm/s，兩個拉伸夾頭直接的距離為30mm。研究人員分析了風擾動處理后番茄幼苗內(nèi)源性激素和力學參數(shù)之間的相關(guān)性。根的彈性模量和生長素含量之間具有較強的線性關(guān)系，皮爾遜相關(guān)系數(shù)|r|為0.909，然而，莖和葉的生長素含量與其對應(yīng)的彈性模量具有非常弱的相關(guān)性。這可能歸因于生長素對根系統(tǒng)中木質(zhì)素和纖維素含量的影響。在低濃度的生長素下，根發(fā)育更強，帶來更高水平的木質(zhì)素和纖維素的合成。相反，在高濃度生長素下，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，從而帶來兩者更強的相關(guān)性。而且，葉中細胞分裂素水平和葉彈性模量之間的相關(guān)系數(shù)|r|達到0.825，表明一個高程度的線性相關(guān)。這是因為細胞分裂素參與番茄幼苗中葉的發(fā)育，促進葉邊緣分生組織的發(fā)育。這可以解釋細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相關(guān)，這可能是在風擾動的刺激下，隨著風速的增加，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)閉來減少水分流失來延緩植物脫水，抑制植物葉的生長和發(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：拉伸測試

表1 內(nèi)源性激素與彈性模量之間的相關(guān)性，E_r代表根的彈性模量，E_s代表莖的彈性模量，E_l代表葉的彈性模量

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Wind disturbance-based tomato seedlings growth control