生物刺激素对番茄干旱胁迫调控的表型组学和代谢组学研究


发布时间:

2022-05-09

来源:

本站

作者:

PhenoTrait

  农作物经常受到生物和非生物胁迫的影响。在非生物胁迫中,干旱是最常见的,并对植物的形态、生理和生化方面产生极大的负面影响。在自然界中,植物通过改变光合作用、糖合成、激素合成等生化过程,并形成大量的初级和次级代谢产物来适应干旱胁迫。然而,这些调控可能不足以抵御干旱胁迫,仍会导致细胞功能严重受损、产量下降和植物死亡。研究表明,生物刺激素可以通过影响代谢过程来缓解非生物胁迫,但要成功评估生物刺激活性,就需要准确测量植物随时间变化的形态生理特性。

 

  本研究对番茄植株进行了两次叶面施用4-Vita,并对处理植株和对照植株施加干旱胁迫的处理,以此揭示生物刺激植物提取物4-Vita缓解番茄干旱胁迫的机制。本文将表型组学研究与质谱非靶向代谢组学相结合,对原始数据通过多元统计和路径分析等方法进行分析阐述。结果表明,4-Vita引发了包括植物激素谱在内的番茄次生代谢的广泛重新编程,证实了在这种生物刺激剂作用下番茄应对干旱胁迫的能力有所提高。在干旱条件下,植物体内一系列机制响应了生物刺激素的处理,并且发现了类囊体膜脂的调节、参与ROS解毒的黄质的增加以及叶绿素合成的调节。总的来说,生物刺激素处理引发了一系列协调的生化机制,增强番茄了对干旱胁迫的抵抗力。

 

  图1 通过扫描平台观察最后一次处理4天后的生理参数。(A)Greenness,(B) NDVI,(C) NPCI,(D) PSRI。

 

  图2 通过扫描平台观察最后一次处理4天后的形态学参数。(A)生物量,(B)高度,(C)叶角,(D)叶面积指数,(E)叶倾角,(F)叶面积。

 

  图3 与未处理对照(UTC)相比,干旱条件下4-Vita处理对番茄叶片代谢产物合成过程的调控分析。x轴表示每组代谢子类别,而 y 轴对应于累积的对数变化 (Log FC)。大圆点表示类中所有Log FC的平均值,小圆点表示单个Log FC的值。缩写:AA:氨基酸,Nucleo:核苷酸,FA/Lip:脂肪酸和脂类,Carbo:碳水化合物,Sec Metab:次级代谢产物,Cell struct:细胞结构,Metab Reg:代谢调节。

 

  来源:Sudiro, C.; Guglielmi, F.; Hochart, M.et al. A Phenomics and Metabolomics Investigation on the Modulation of Drought Stress by a Biostimulant Plant Extract in Tomato (Solanum lycopersicum). Agronomy 2022, 12, 764. https:// doi.org/10.3390/agronomy12040764

  

  编辑:张玉

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