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Effect of Exogenous Inositol on Yield and Quality of Tomatoes Under Salt Stress
HUANGWenyin, ZHANGBaige, CHANGJingjing, CHENXiao, LIJing, CHENLei, ZHAOJunhong, LUOMouxiong, SONGZhao
Chin Agric Sci Bull ›› 2025, Vol. 41 ›› Issue (9) : 73-80.
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Abbreviation (ISO4): Chin Agric Sci Bull
Editor in chief: Yulong YIN
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Effect of Exogenous Inositol on Yield and Quality of Tomatoes Under Salt Stress
The paper aims to investigate the optimal concentration of exogenous inositol and its effect on yield, quality and antioxidant system of tomato under salt stress, and to provide some theoretical basis for the application of inositol in quality improvement of tomato production. In the present study, five inositol concentration gradients of 0% (CK), 0.05% (MI1), 0.1% (MI2), 0.2% (MI3) and 0.4% (MI4) were established to investigate the effects of exogenous inositol on tomato yield and quality using ‘Hongjian’ cherry tomato as the test material. On this basis, the 100 mmol/L NaCl salt stress treatment (N) and the inositol treatment (NM3) with 0.2% inositol were established to investigate the role of inositol in alleviating salt stress in tomato. With increasing inositol concentration, tomato yield showed an overall trend of increasing and then decreasing, in which the tomato yield of MI3 treatment was significantly increased by 17.7% compared to that of CK. The increase in tomato yield by exogenous inositol application was closely related to the increase in leaf SPAD value, the promotion of root growth and the enhancement of the activity of key antioxidant enzymes (e.g. POD activity). Low concentrations of inositol (MI1 and MI2) significantly increased the vitamin C content of the fruits, while increasing the concentration of inositol had no significant effect on the vitamin C content of the fruits. The soluble sugar content of the fruits significantly increased by 38.6%-166.2%, while the soluble protein content decreased by 13.4%-22.6% after the application of exogenous inositol. Salt stress significantly reduced tomato yield, leaf SPAD and vitamin C content by 16.1%, 14.4% and 26.4% respectively compared to CK by inhibiting root growth, increasing malondialdehyde (MDA) content and decreasing enzyme activities of the antioxidant system. On the contrary, application of inositol (NM3) under salt stress significantly promoted root growth, reduced MDA content and increased the activity of antioxidant system enzymes, resulting in a significant increase in tomato yield, leaf SPAD, vitamin C and lycopene content by 37.8%, 13.5%, 23.8% and 34.5% compared with N treatment. The application of exogenous inositol at an appropriate concentration (MI3) could significantly promote tomato root growth and increase the activities of key antioxidant enzymes, thus increasing tomato yield and improving fruit quality; furthermore, the application of exogenous inositol at an appropriate concentration could significantly alleviate salt stress in tomato and improve tomato yield and quality.
exogenous inositol / tomato / salt stress / yield / quality / root morphology / antioxidant system
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土壤盐渍化是在特定的自然和人类活动共同作用下产生的全球性土壤退化问题。丛枝菌根真菌(AMF)作为一种有益土壤微生物,在盐渍土壤中数量繁多、种类丰富,且能够与植物根系形成互惠共生体——丛枝菌根,从而提高植物耐盐性,进而改良盐渍土。在分析盐胁迫对植物影响机制的基础上,总结了AMF提高植物耐盐性的相关机制:①通过重建植物体内离子平衡,缓解盐离子毒害和改善植物体内营养平衡;②通过扩大植物根系吸收范围和提高渗透调节能力,缓解植物体内水分亏缺;③通过激活植物抗氧保护体系,抵抗氧化胁迫对植物造成的损伤,从而保护植物细胞膜系统和光合系统的完整性,提高植物耐盐性。最后,提出了AMF改善土壤盐渍化研究的不足与亟需解决的科学问题,以期为我国西北干旱区盐渍土的改良和土地生产力的提高提供理论指导,服务于国家建设“西部生态屏障”和“丝绸之路经济带”战略目标的实施。
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土壤次生盐渍化是设施栽培土壤的主要障碍性问题，严重制约着中国设施农业的健康可持续发展。本文综述了次生盐渍化土壤的理化特性与土壤盐基离子种类，并对次生盐渍化土壤修复研究进展进行了总结。通过归纳分析壳聚糖、甜菜碱和γ-聚谷氨酸的化学特性及在土壤修复中的研究现状，提出设施土壤次生盐渍化绿色化学修复的研究展望。
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非生物胁迫制约了植物的生长和发育，降低作物的产量，严重时导致植物死亡。为了应对非生物胁迫，植物在进化过程中形成了一系列胁迫响应机制，包括肌醇（MI， myo-inositol）代谢途径。肌醇为一类化学性质稳定的极性小分子，植物可通过积累其糖苷类衍生物参与渗透调节途径，从而响应非生物胁迫。肌醇-1-磷酸合酶（MIPS， myo-inositol-1-phosphate synthase）、肌醇单磷酸酶（IMP， inositol monophosphtease）和肌醇加氧酶（MIOX， myo-inositol oxygenase）在肌醇的生物合成或分解过程中发挥作用，它们通过调控植物中肌醇的含量，以及后续一系列复杂的转化途径，参与L-抗坏血酸（L-AsA， L-ascorbic acid）和部分细胞壁多糖的合成，响应盐、干旱、碱和低温等非生物胁迫。本文综述了肌醇的结构、生物学作用、肌醇代谢途径相关酶和肌醇衍生物在植物响应非生物胁迫中的研究进展，并对未来的研究方向进行了展望，旨在为利用肌醇代谢增强植物对非生物胁迫的抗性，培育抗逆植物品种提供理论基础。
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【目的】所有高等植物均会调控其根系形态,以便能更好地在土壤环境中获得充足的养分和水分,其中,氮素是调控根系形态的一个关键因子。探究氮素水平及形态对娃娃菜根系形态的影响及其生理机制,明确参与根系形态塑造的关键因子,为进一步研究氮素调控植物根系形态的分子机制奠定基础。【方法】以娃娃菜（品种‘惠农金娃娃’）为试材,设置两个氮素浓度（0.1和1 mmol·L<sup>-1</sup>）及两种氮素形态（NO<sub>3</sub><sup>-</sup>和NH<sub>4</sub><sup>+</sup>）共4个处理组合,使用根系扫描仪以及生理试验等方法,测定娃娃菜根系形态指标:总根长、总根体积、总根表面积和根尖数;生理指标:NO<sub>3</sub><sup>-</sup>含量、NH<sub>4</sub><sup>+</sup>含量、糖、一氧化氮（NO）和过氧化氢（H<sub>2</sub>O<sub>2</sub>）以及生根相关酶过氧化物酶（POD）、多酚氧化酶（PPO）以及吲哚乙酸氧化酶(IAAO)活性,采用同位素内标法,对内源激素细胞分裂素类（CTK）、茉莉酸类（JA）、生长素（IAA）、水杨酸（SA）、1-氨基环丙基-1-羧酸（ACC）和脱落酸（ABA）含量进行LC-MS/SM绝对定量分析,并分析根系形态与各生理指标之间的相关性。【结果】相同形态下,不同氮素水平对娃娃菜根系形态和生理作用不同。低浓度（0.1 mmol·L<sup>-1</sup>）的NO<sub>3</sub><sup>-</sup>（LN）与高浓度（1.0 mmol·L<sup>-1</sup>）的NO<sub>3</sub><sup>-</sup>（HN）相比,可分别显著提高根系总根长、表面积、根尖数43%、24%和50%;LN处理与HN处理相比,还原糖含量提高了55.81%,NO含量提高了18.3%,H<sub>2</sub>O<sub>2</sub>降低了20.44%;低浓度（0.1 mmol·L<sup>-1</sup>）的NH<sub>4</sub><sup>+</sup>（LA）与高浓度（1.0 mmol·L<sup>-1</sup>）的NH<sub>4</sub><sup>+</sup>（HA）相比,分别提高了根系总根长、总根体积、总根表面积和根尖数96%、73%、85%和45%,LA处理比HA处理的还原糖含量提高了200%,NO与H<sub>2</sub>O<sub>2</sub>均有所降低,分别降低74.59%和13.58%。相同水平下,不同氮素形态影响娃娃菜根系形态以及生理指标,与LA处理相比,LN处理提高了娃娃菜总根长和总根表面积,降低了总根体积和总根尖数,同时提高了还原糖含量,LA处理比LN处理的NO和H<sub>2</sub>O<sub>2</sub>含量分别降低73.68%和40.98%;与HA处理相比,HN处理提高总根长、总根体积和总根表面积,但降低了根系总根尖数,HA处理比HN处理NO和H<sub>2</sub>O<sub>2</sub>含量分别降低82.16%和58.66%。根系激素中十二氧植物二烯酸（12-OPDA）含量以LA处理最大,高于HA处理55.18%,各处理下12-OPDA含量高低为LA>LN>HA>HN;吲哚乙酸（IAA）含量以HN最大,比LN高44.10%,LA比HA高93.79%,各处理下IAA含量高低为HN>LA>LN>HA。根系形态指标与生理指标之间的相关分析结果表明,根长与还原糖呈极显著正相关（PP
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为了探索小麦叶片的光谱特征和敏感波段，建立小麦叶绿素含量与光谱特征参量间的定量关系模型，以促进高光谱技术在小麦精准施肥以及快速、无损长势监测中的应用。采用相关分析法分析了叶绿素含量与光谱反射率及其一阶导数的关系，建立了叶绿素含量监测模型。〖JP+1〗经筛选验证确定小麦叶绿素含量的最佳估测模型为SPAD=36.75+188.168R<sub>387</sub>和SPAD=2 094.242R′<sub>715</sub><sup>3</sup>+112 646.744R′<sub>715</sub><sup>2</sup>-1.561E7R′<sub>715</sub>+42.991。〖JP〗这2个模型均可较好地估测小麦叶片的SPAD值，相比较而言，基于波段R<sub>387</sub>建立的SPAD估测模型精确度更高。
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以3个不同类型的黄瓜品种为试材，采用营养液培养方法，研究等渗Mg(NO<sub>3</sub>)<sub>2</sub>和NaCl胁迫对黄瓜幼苗生长、叶片膜脂过氧化、抗氧化酶活性以及渗透调节物质的影响，采用隶属函数法对其耐盐性进行综合评价.结果表明：与对照相比，60、80 mmol·L<sup>-1</sup>Mg(NO<sub>3</sub>)<sub>2</sub>和等渗90、120 mmol·L<sup>-1</sup>NaCl胁迫下，随盐浓度的增加，3种不同生态类型的黄瓜品种幼苗株高、茎粗、叶面积、地上部和地下部干鲜质量及抗氧化酶活性显著降低，盐浓度越高，受抑制程度越高，丙二醛含量显著升高、增幅变大，膜脂过氧化程度加重，其中‘SJ31-1’的生物量及超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性下降幅度及丙二醛含量上升幅度均小于其他品种.等渗浓度的Mg(NO<sub>3</sub>)<sub>2</sub>比NaCl对黄瓜幼苗的抑制程度大，浓度越大差异越显著.脯氨酸、可溶性蛋白和可溶性糖含量变化存在基因型和盐类型的差异.盐胁迫后，‘SJ31-1’的脯氨酸含量增幅最大，‘鲁白19号’的可溶性糖含量增幅最大，‘新泰密刺’介于两者之间.NaCl胁迫下,不同黄瓜品种渗透调节物质以可溶性糖和可溶性蛋白为主，而Mg(NO<sub>3</sub>)<sub>2</sub>胁迫下以脯氨酸和可溶性蛋白为主.不同黄瓜品种耐盐性的综合评价次序为‘SJ31-1’＞‘新泰密刺’＞‘鲁白19号’.
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