在自(zi)然條件(jian)下，限制(zhi)植物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)長和(he)發育(yu)的(de)(de)(de)(de)非生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)脅(xie)(xie)(xie)迫(po)往往不(bu)是(shi)(shi)單(dan)一發生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)(de)，它(ta)們(men)可以(yi)同(tong)時(shi)(shi)或相繼發生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)，并且會相互影(ying)(ying)響(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)。盡管每個單(dan)一脅(xie)(xie)(xie)迫(po)都(dou)根據(ju)其強(qiang)度和(he)持續時(shi)(shi)間對(dui)(dui)植物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)特(te)定影(ying)(ying)響(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)。但是(shi)(shi)當不(bu)同(tong)的(de)(de)(de)(de)脅(xie)(xie)(xie)迫(po)結合(he)(he)在一起時(shi)(shi)，它(ta)們(men)之間會產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)協同(tong)或拮(jie)抗(kang)作用，從而(er)對(dui)(dui)植物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)長和(he)發育(yu)產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)復(fu)雜的(de)(de)(de)(de)影(ying)(ying)響(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)。例如(ru)，例如(ru)，高(gao)溫增(zeng)(zeng)(zeng)加了氣(qi)孔導(dao)度以(yi)增(zeng)(zeng)(zeng)強(qiang)蒸(zheng)騰作用并降低葉片溫度，而(er)水(shui)分不(bu)足導(dao)致氣(qi)孔閉合(he)(he)以(yi)避免(mian)水(shui)分過(guo)度流失，導(dao)致干旱(han)和(he)熱(re)脅(xie)(xie)(xie)迫(po)期(qi)間氣(qi)孔調節的(de)(de)(de)(de)碰(peng)撞。鹽(yan)(yan)害(hai)是(shi)(shi)對(dui)(dui)植物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)長產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)負(fu)面影(ying)(ying)響(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)并降低全球作物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)產(chan)量(liang)的(de)(de)(de)(de)主要非生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)脅(xie)(xie)(xie)迫(po)之一。當植物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)暴露于高(gao)濃度的(de)(de)(de)(de)鹽(yan)(yan)離子時(shi)(shi)，植物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)會受(shou)(shou)(shou)到離子中(zhong)毒的(de)(de)(de)(de)影(ying)(ying)響(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)。植物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)遭受(shou)(shou)(shou)鹽(yan)(yan)離子沖擊(ji)會導(dao)致植物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)細胞和(he)土壤之間的(de)(de)(de)(de)滲(shen)透電(dian)位梯度增(zeng)(zeng)(zeng)加，進而(er)引起新的(de)(de)(de)(de)脅(xie)(xie)(xie)迫(po)反應，例如(ru)滲(shen)透脅(xie)(xie)(xie)迫(po)和(he)氧化(hua)損傷(shang)。隨(sui)著全球氣(qi)溫的(de)(de)(de)(de)升(sheng)高(gao)，高(gao)溫脅(xie)(xie)(xie)迫(po)發生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)(de)頻率與(yu)強(qiang)度不(bu)斷(duan)增(zeng)(zeng)(zeng)加。熱(re)脅(xie)(xie)(xie)迫(po)會抑制(zhi)葉片光合(he)(he)作用，影(ying)(ying)響(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)碳(tan)水(shui)化(hua)合(he)(he)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)積累(lei)和(he)運輸(shu)。更(geng)重要的(de)(de)(de)(de)是(shi)(shi)，受(shou)(shou)(shou)鹽(yan)(yan)堿化(hua)影(ying)(ying)響(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)(de)大(da)面積農田也會同(tong)時(shi)(shi)受(shou)(shou)(shou)到高(gao)溫脅(xie)(xie)(xie)迫(po)的(de)(de)(de)(de)影(ying)(ying)響(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)。因(yin)此，開展作物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)對(dui)(dui)鹽(yan)(yan)害(hai)和(he)高(gao)溫復(fu)合(he)(he)脅(xie)(xie)(xie)迫(po)響(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)應機制(zhi)的(de)(de)(de)(de)研(yan)究是(shi)(shi)非常迫(po)切且意(yi)義(yi)深遠的(de)(de)(de)(de)。番茄是(shi)(shi)世界第一大(da)蔬(shu)菜作物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)，栽培過(guo)程中(zhong)同(tong)樣受(shou)(shou)(shou)鹽(yan)(yan)害(hai)高(gao)溫復(fu)合(he)(he)脅(xie)(xie)(xie)迫(po)的(de)(de)(de)(de)影(ying)(ying)響(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)，研(yan)究其對(dui)(dui)鹽(yan)(yan)害(hai)高(gao)溫復(fu)合(he)(he)脅(xie)(xie)(xie)迫(po)的(de)(de)(de)(de)響(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)應和(he)調控機制(zhi)備(bei)受(shou)(shou)(shou)關注。
2023年12月6日，國際知名學術期刊The Plant Journal在線發表了南京農業大學園藝學院蔬菜生理生態實驗室題為Synergistic regulation at physiological, transcriptional, and metabolic levels in tomato plants subjected to a combination of salt and heat stress的研究論文。該研究比較(jiao)了不同鹽(yan)/熱敏(min)感性(xing)(xing)的番(fan)茄植株(zhu)在正常、鹽(yan)、熱及其(qi)組合下的形態、生理、轉(zhuan)錄和代(dai)謝變(bian)化，闡釋了番(fan)茄對鹽(yan)害高溫復合脅迫(po)的系統性(xing)(xing)響應過程。
該研究從實驗室保存的大量番茄種質資源中，篩選獲得了耐鹽/鹽敏感，耐熱/熱敏感的四種基因型番茄，然后對它們進行鹽脅迫、熱脅迫、鹽熱復合脅迫處理，比較了它們的形態和生理反應變化。根據葉片Fv/Fm和H2O2含量，對進行了36小時脅迫處理的耐鹽基因型番茄植株的轉錄組學和代謝組學實施研究。研究發現，與對照相比，在鹽脅迫和復合脅迫下，所有四個基因型的株高、干重和凈光合速率都有所下降，而葉片中的Na濃度則有所上升。綜合脅迫下番茄光合參數和防御酶活性等生理指標的變化受相關基因表達和關鍵代謝物積累的調控。我們篩選了番茄應對鹽熱脅迫的五個關鍵通路，如氧化磷酸化（map00190）。復合脅迫誘導了番茄植株在形態、生理、轉錄和代謝水平上的協同調控。在當前的鹽害高溫復合脅迫下，熱脅迫被認為是番茄植株的主要脅迫因素。氧化磷酸化途徑在番茄對復合脅迫的響應中發揮了關鍵作用，其中挖掘出的關鍵基因（如替代氧化酶、Aox1a）需要進一步的功能分析。該研究將為研究復合脅迫和提高番茄耐受性提供寶貴的資源。
不(bu)同基因型番茄在單一脅迫(po)和復合脅迫(po)下的葉綠(lv)素因熒光(guang)成(cheng)像結果(guo)。番茄幼苗暗適應30分鐘后，使用調制葉綠素熒光成像系統Maxi-Imaging-PAM（Heinz-Walz，Effeltrich，Germany）在25°C下測量葉綠素熒(ying)光參數，測定了葉片的Fv/Fm，獲得了葉片葉綠素熒光圖像。
番茄(qie)響應高溫鹽(yan)害(hai)復(fu)合脅迫的系統性機制
南京農業大學園藝學院李延凱博士為論文第一作者，南京農業大學吳震教授和周蓉副教授為共同通訊作者。南京農業大學蔣芳玲教授、華北理工大學宋小明教授、美國密蘇里大學Ron Mittler教授、丹麥奧胡斯大學Carl-Otto Ottosen教授及哥本哈根大學Eva Rosenqvist副教授等參與了該工作。該研究得到江蘇省種業振興揭榜掛帥項目、國家農業重大科技專項、國家現代農業產業技術體系和南京農業大學啟動基金的資助。
近年來，南京農(nong)業大(da)學蔬菜生理(li)生態(tai)實驗室主要(yao)以番茄為研究對象，在收集千余份種質資源的基礎(chu)上，深入解(jie)析番茄耐(nai)逆（高(gao)溫、干旱(han)、鹽害、澇(lao)害等(deng)）和品質（耐(nai)裂果、高(gao)糖(tang)）等(deng)關(guan)鍵性(xing)狀的調控機(ji)理，在Plant Cell and Environment、Horticulture Research、Environmental and Experimental Botany、Plant Physiology and Biochemistry、Scientia Horticulture等主流雜志上發表多篇高質量論文。
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