摘要

此前的研究表明，硅（Si）在減輕干旱脅迫對不同作物物種的不利影響方面發(fā)揮了作用。然而，缺乏關(guān)于耐旱和抗旱作物品種對硅營養(yǎng)反應(yīng)的比較數(shù)據(jù)。因此，本研究旨在闡明滲透脅迫條件下兩種不同番茄基因型對硅營養(yǎng)的反應(yīng)機(jī)制。在聚乙二醇（PEG，6000）和兩種硅（0和1.5mm）條件下水培生長了兩個(gè)對干旱脅迫反應(yīng)不同的番茄品系。代謝物分析分兩行進(jìn)行。還測量了生長和相關(guān)生理參數(shù)，以及所選基因的表達(dá)水平。施硅提高了耐旱系LA0147和干旱敏感系FERUM的滲透脅迫耐受性。在耐旱系中，硅提高了硫（S）和銨（NH+4NH4+）的吸收，從而顯著提高了氨基酸精氨酸、蛋氨酸、絲氨酸和甘氨酸的產(chǎn)量。而在干旱敏感品系中，Si顯著增加了氨基酸脯氨酸和GABA的產(chǎn)生，從而進(jìn)一步降低了GSSG與GSH的比例，從而平衡了滲透脅迫下的氧化還原穩(wěn)態(tài)。氨基酸精氨酸、蛋氨酸、GABA和脯氨酸的大量產(chǎn)生促進(jìn)了游離多胺腐胺和亞精胺的產(chǎn)生，并提高了滲透脅迫耐受性。因此，我們得出結(jié)論，Si通過相關(guān)氨基酸的差異積累，在兩個(gè)不同的番茄基因型中顯著調(diào)節(jié)滲透脅迫耐受性，最終導(dǎo)致多胺代謝增強(qiáng)。



關(guān)鍵詞：氨基酸；代謝物；礦物質(zhì)營養(yǎng)和氧化還原狀態(tài)；多胺；番茄
Regulatory Role of Silicon in Mediating Differential Stress Tolerance Responses in Two Contrasting Tomato Genotypes Under Osmotic Stress

Abstract
Previous studies have shown the role of silicon (Si) in mitigating the adverse effect of drought stress in different crop species. However, data are lacking on a comparison of drought tolerant and drought sensitive crop cultivars in response to Si nutrition. Therefore, the aim of this study was to elucidate the mechanism (s) by which two contrasting tomato genotypes respond to Si nutrition under osmotic stress condition. Two tomato lines contrasting in their response to drought stress were hydroponically grown under polyethylene glycol (PEG, 6000) and two regimes of Si (0 and 1.5 mM). Metabolite profiling was performed in two lines. Growth and relevant physiological parameters, and expression levels of selected genes were also measured. Si application resulted in improved osmotic stress tolerance in both drought tolerant line LA0147 and drought sensitive line FERUM. In the drought tolerant line, Si enhanced uptake of sulfur (S) and ammonium ( NH+4NH4+ ) which led to a significantly higher production of amino acids arginine, methionine, serine, and glycine. While in the drought sensitive line, Si significantly increased production of amino acids proline and GABA which further lowered the level of GSSG to GSH ratio and thus balanced the redox homeostasis under osmotic stress. The higher significant production of amino acids arginine, methionine, GABA, and proline enhanced production of free polyamines putrescine and spermidine and improved osmotic stress tolerance. Therefore, we conclude that Si distinctively regulated osmotic stress tolerance in two contrasting tomato genotypes by differential accumulation of relevant amino acids which eventually led to enhanced polyamine metabolism.
Keywords: amino acids; metabolites; mineral nutrition and redox state; polyamines; tomato.
 

Dualex是一款源自于法國國家科學(xué)院 (CNRS)及巴黎第十一大學(xué)技術(shù)，由奧地利PESSL公司生產(chǎn)（原法國Force-A公司）開發(fā)的新型多功能葉片測量儀。它可同時(shí)準(zhǔn)確測量葉片的葉綠素含量、葉片表層的類黃酮和花青素含量，適用于植物生理學(xué)和農(nóng)學(xué)（如水稻葉綠素濃度，玉米氮素狀況，葡萄藤等）相關(guān)研究。其測量對象可以是單子葉植物，雙子葉植物或多年生植物。這款設(shè)備簡單易用，可進(jìn)a行實(shí)時(shí)和非破壞性測量。由于不需要校準(zhǔn)標(biāo)定和事先的樣品制備，測量工作可在實(shí)驗(yàn)室或現(xiàn)場完成。此外，該設(shè)備在各種溫度的和環(huán)境光照條件下均可正常使用。系統(tǒng)采用專利設(shè)計(jì)，光學(xué)傳感器可進(jìn)行簡單、快速、無損測量葉片中的葉綠素、多酚以及花青素。

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