南京农业大学蔬菜生理生态实验室在番茄复合胁迫响应研究方面取得新进展

　　农业生产过程中，盐害、高温、干旱等非生物胁迫常常同时或相继发生，给作物生长带来严重威胁。近日，南京农业大学蔬菜生理生态实验室对作物生长中非生物复合胁迫响应机制的研究取得两项成果，分别揭示了世界第一大蔬菜作物番茄对盐害高温复合胁迫的系统性响应过程，与番茄叶片和花对高温干旱复合胁迫的差异化响应机制。

 

　　盐害是对植物生长产生负面影响并降低全球作物产量的主要非生物胁迫之一。随着全球气温的升高，高温胁迫发生的频率与强度不断增加。更重要的是，受盐碱化影响的大面积农田也会同时受到高温胁迫的影响。因此，有必要开展作物对盐害和高温复合胁迫响应机制的研究。番茄是世界第一大蔬菜作物，栽培过程中同样受盐害高温复合胁迫的影响，研究其对盐害高温复合胁迫的响应和调控机制备受关注。

 

　　南京农业大学蔬菜生理生态实验室在The Plant Journal在线发表了题为Synergistic regulation at physiological, transcriptional, and metabolic levels in tomato plants subjected to a combination of salt and heat stress的研究论文，报道了番茄对盐害高温复合胁迫的系统性响应过程。

 

　　该研究从实验室保存的大量番茄种质资源中，筛选获得四种番茄基因型（耐盐/盐敏感，耐热/热敏感）进行盐胁迫、热胁迫、盐热复合胁迫处理，比较了它们的形态和生理反应变化。根据叶片Fv/Fm和H2O2含量，确定了不同类型胁迫处理36 h进行转录组学和代谢组学分析，深入解析了番茄应对盐害高温复合胁迫的系统性调控机制。结果发现，胁迫相关基因的大量转录和表达导致植物中代谢产物（如可替宁葡糖苷酸）发生了显著变化，主要体现在代谢产物降解加速、合成减缓以及特定物质的产生。不利的代谢物变化导致植物膜系统、抗氧化防御酶系统和光合系统受损，最终造成植株高度和生物量显著降低。

 

　　南京农业大学在读博士生李延凯为论文第一作者，南京农业大学吴震教授和周蓉副教授为共同通讯作者。南京农业大学蒋芳玲教授、华北理工大学宋小明教授、美国密苏里大学Ron Mittler教授、丹麦奥胡斯大学Carl-OttoOttosen教授及哥本哈根大学Eva Rosenqvist副教授等参与了该工作。该研究得到江苏省种业振兴揭榜挂帅项目、国家农业重大科技专项、国家现代农业产业技术体系和南京农业大学启动基金的资助。

 

　　全文链接：https://doi.org/10.1111/tpj.16580

 

　　高温和干旱胁迫同时发生对作物的生长带来了严峻的挑战。在高温干旱复合胁迫下，气孔面临着关闭以保持水分，还是打开以促进蒸发冷却的两难选择。近日，蔬菜生理生态实验室与丹麦奥胡斯大学Plant, Food and Climate课题组的合作成果‘Stomatal effects and ABA metabolism mediate differential regulation of leaf and flower cooling in tomato cultivars exposed to heat and drought stress’在Journal of Experimental Botany在线发表，揭示了番茄叶片和花对高温干旱复合胁迫的差异化响应机制。

 

　　该研究以番茄为对象，阐明了单一和复合高温干旱胁迫下叶片和花的气孔调节规律。胁迫下，叶片气孔主要受干旱影响，气孔密度降低，气孔关闭，导致光合作用显著降低，叶温升高。相反，萼片上的气孔主要受到胁迫期间高温的影响。叶片和花器官气孔调节的差异模式与气孔密度的差异模式持续到恢复阶段。我们发现，在胁迫条件下，花器官的蒸腾受温度的调节，而叶片的蒸腾受土壤水分有效性的调节，气孔发育和ABA代谢的器官特异性模式介导了这一现象。本研究揭示了气孔在营养器官和生殖器官的耐热性和耐旱性中的双重作用，并证明了在胁迫下气孔表型分析中考虑花器官的重要性。

 

　　丹麦奥胡斯大学博士生Nikolaj Bjerring Jensen为论文第一作者，南京农业大学蔬菜生理生态实验室周蓉副教授为通讯作者。捷克帕拉茨基大学Ond?ej Vrobel、Nuria De Diego和Petr Tarkowski、奥胡斯大学Carl-OttoOttosen教授等参与了该工作。该研究得到了国家重点研发计划青年科学家项目、奥胡斯大学项目经费、江苏省种业振兴揭榜挂帅项目、国家现代农业产业技术体系、捷克共和国农业部等项目的资助。

 

　　论文链接：https://doi.org/10.1093/jxb/erad498

 

　　近年来，南京农业大学蔬菜生理生态实验室主要以番茄为研究对象，在收集千余份种质资源的基础上，深入解析番茄耐逆（高温、干旱、盐害、涝害等）和品质（耐裂果、高糖）等关键性状的调控机理，在Plant Cell and Environment、Horticulture Research、Environmental and Experimental Botany、Plant Physiology and Biochemistry、Scientia Horticulture等主流杂志上发表多篇论文。