Plant Journal | 南京农业大学蔬菜生理生态实验室揭示番茄盐害高温复合胁迫的系统性响应机制

在农业生产中，多种非生物胁迫常常同时或相继发生，而不是单独发生，严重抑制蔬菜作物的生长发育。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。

近日，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（图 1）。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（图1）。

图1 番茄响应高温盐害复合胁迫的系统性机制

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-Otto Ottosen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。

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。

全文链接：

https://doi.org/10.1111/tpj.16580