成长与发展

风一吹,小麦怎么办?

高度降低但分蘖增加表明小麦可能受益于一点机械压力。

似乎很明显,刮过麦田的大风对收割来说是个坏消息,但微风呢?阿伯里斯特威斯大学的 Rebecca Hindhaug 及其同事调查了 小麦的机械刺激 找出答案。他们集中讨论了三个问题。首先,植物年龄是否会影响对机械刺激的反应?其次,对机械刺激的感知是否存在最低阈值?三、手工刷牙的效果和自然风刺激的效果有区别吗?他们发现,即使是轻微的刺激也会产生影响,每天只有一笔很明显。他们还发现年龄确实很重要。

欣德豪格 及其同事发现,已有对小麦进行机械刺激的研究,但主要集中在住宿上。住宿是 当作物的茎从垂直位置永久移动时 通常 由于茎屈曲或根部移位.然而,由于风或动物掠过茎干造成的瞬时变化会发生什么?

该团队通过选取两周大的植物并将它们随机分配到三组中的一组来检查植物对风和刷毛的反应。一组暴露在风速为 3.5 m/s 的家用风扇下。科学家们轮换了这个小组,以确保所有植物都暴露在微风中。对于第二组,他们每天早上在一个特殊的装备上刷 20 笔。钻机有一个高度可调的杆,以确保刷牙总是在树冠高度的一半。第三组是对照组,不进行任何处理以查看风或刷牙是否有效果。

刷茎。视频 欣德豪格 . 2021.

“两种处理的分蘖数、叶数和生物量测量值均显着增加,而主分蘖顶叶的长度显着减少。这些发现表明,通过刷毛和风对 2 周龄小麦幼苗的机械刺激同样影响了评估的表型参数,”Hindhaug 及其同事写道。

“由于使用钻机刷牙可以对大量小麦植物进行更可控、更均匀和可重复的处理,因此在随后的机械刺激实验中使用了刷牙。”

作者写道,就年龄反应而言,植物越年轻,效果越显着。 “在 2 周龄组中观察到最大的身高下降 (41%),其次是 4 周和 6 周龄组(身高分别下降 16% 和 5%)。在开花结束时测量的主分蘖长度在各年龄组中也显着缩短,尽管没有明显的年龄反应效应(2-、4 - 和 6 周龄组)。”

小麦幼苗。图片: 帆布.

由于两周大的植物反应最大,研究小组开始研究剂量反应是什么。他们需要给植物多少笔画才能找到效果?他们从两周内取出植物,并在接下来的一个月每天刷它们。有些植物只有一次中风,但其他植物则更多,其中一组每天接受多达 20 次中风。

“与处理结束时未处理的植物相比,连续 4 周每天仅使用一笔笔可将植物高度降低 146 毫米(24%)。增加每日笔触次数进一步降低植物高度(图 3A),20 次笔触后的平均植物高度再次显着降低(降低 28%),与每天仅一次笔触相比,与未处理的对照相比降低 46%,“Hindhaug 和同事。

该团队还发现,刷毛可以增加或减少小麦植株的穗数。刷牙后总穗重减少,但没有明确的剂量反应。相比之下,刷牙增加了分蘖的数量。

在受控条件下获得这些结果后,Hindhaug 和同事将他们的工作带到外面,看看它是否在现实世界中成立。这一次,当实验暴露在风中时,该团队用挡板保护了对照样品。他们发现,正如预期的那样,风暴露降低了分蘖高度,刷牙会导致高度进一步下降,但两种处理方法也增加了分蘖。对照植物平均有 5.8 个分蘖,如果暴露在风中,它们有 8 个分蘖,如果也在风中刷过,它们有 9.2 个分蘖。

“这项研究揭示了小麦对机械刺激的显着年龄和剂量反应。除了影响植物物候性状外,对 2 周龄小麦植株的处理显着影响穗和籽粒发育。连同户外实验的结果,结果突出了对机械刺激反应的复杂性,”欣德豪格及其同事写道。

“虽然过度的机械刺激显然是有害的,但几个世纪以来,传统的日本农民通过踩踏小麦幼苗来对其施加机械刺激,这一过程称为“木吉米”,以便使它们更具弹性并提高产量。尽管对谷物中的剂量反应和机械感应和机械转导的分子机制知之甚少,但我们的结果表明,机械刺激可以增加地上生物量,增加分蘖数量,并影响谷物发育,这一点得到了“传统”的证实。 mugifumi”,强调了机械刺激对小麦生产力的重要性。”