不同作物品种如何应对干旱胁迫?

在对番茄植物的研究中,Plant DiTech 公司利用其 PlantArray 系统监测土壤-植物-大气的水分平衡,探索了不同品种如何应对干旱胁迫。

"我们没有把重点放在最终产量上,而是观察了多年的变化,这是此类研究中的一种新方法。我们发现,基因型在干旱条件下的表现各不相同,在一个时间点测量单一性状并不能提供足够的信息。在生长期间进行连续测量,可以揭示每个品种的真实动态。Plant DiTech 公司的 Linoy Uziel 说:"尽管为所有类型保持相似的干旱条件非常复杂,但我们还是确定了一个标准的干旱评估点,从而获得了深刻的观察结果。

有趣的是,研究表明,高渗透性植物或那些用水较快的植物具有很强的适应能力,当感觉到缺水时,它们会迅速关闭气孔(叶片表面的小开口),一旦水分恢复,它们又会恢复活动。

"我们发现,能够迅速减少用水量的植物在压力下的生存能力更强。由于难以表征,这种恢复能力以前被低估了。值得注意的是,我们发现,有助于胁迫恢复的性状在实际胁迫期间可能不被注意,但对植物在水胁迫条件下的整体生长至关重要"。

"我们的研究还强调了一种我们称之为'黄金时间'的现象的重要性,高产番茄品种在清晨会保持较高的气孔导度,从而在节约用水的同时提高产量。这凸显了了解植物对压力的反应以及它们如何调整自己的行为以获得最佳生存和生产率的价值"。

"最后,我们研究了气孔在这一适应过程中的作用。虽然所有品系的气孔总密度相似,但它们的排列、大小和反应能力却使它们的抗旱表现有所不同。这进一步强调了植物对干旱反应的复杂性和动态性,以及需要更细致的测量和评估方法"。

研究还发现,番茄植株上的SPEECHLESS(SPCH)和玉米黄质环氧化物酶(ZEP)基因与气孔密度之间存在密切联系。SPCH 在调节气孔密度和模式方面起着关键作用,而 ZEP 则参与调节植物对环境胁迫的反应。"我们发现,SPCH的表达量越高,背面(叶片下部)的气孔密度就越高,从而对干旱做出更好的反应"。

Plant DiTech 的筛选平台 PlantArray 系统
"我们的 PlantArray 系统以微小的分辨率连续测量植物的日蒸腾量和气孔导度等性状,捕捉植物对环境的动态反应。单点测量可能会产生误导,无法捕捉植物在生长期间的实际行为。Plant DiTech 首席科学家 Menhamen Moshlion 教授说:"我们的平台使我们能够看到随着时间推移而出现的差异,从而更好地了解遗传变异及其对植物行为的影响。

PlantArray 使研究人员能够通过监测土壤-植物-大气的水分平衡来研究植物对失水(干旱)和其他类型胁迫的反应。它提供了监测水分平衡相关性状(如蒸腾速率、冠层气孔导度和水分利用效率)的工具。该系统使研究人员能够设计出标准、可重复、可靠的干旱实验,而这是一项极具挑战性的任务。这种能力可用于实现不同的目标,如培育更耐旱的栽培品种、测试不同植物栽培品种在不同条件下的表现等。

更多信息:
Plant-DiTech Ltd.
8A Hayarden St., 8122808
Yavne, Israel
Tel.: +972-8-699-9169
Fax: +972-8-9472504
Email: customer-relations@plant-ditech.com
https://www.plant-ditech.com/


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