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在番茄种植中，干旱等非生物胁迫影响产量和品质。研究人员开展 “叶面镍营养施用对番茄尿素转化及非生物胁迫缓解作用” 的研究。结果显示，叶面施镍可促进植株生长、改善养分吸收、提高相关基因表达。这为番茄种植提供了新的营养管理策略。
在全球气候变幻莫测的当下，番茄种植面临着诸多挑战。干旱等非生物胁迫如同幽灵一般，频繁出没于美国东北大西洋地区以及全球的番茄种植园，严重影响着番茄的产量和品质。长时间的干旱不仅会让番茄植株饱受养分缺乏之苦，还会引发诸如脐腐病（Blossom end rot，BER）等问题，让果农们的心血付诸东流。虽然适度干旱在一定程度上能提升果实品质，但这种优势往往会被长期或过早的干旱轻易抹杀。与此同时，提高氮素利用效率（Nitrogen use efficiency，NUE）成为了应对蔬菜作物生产中养分问题的关键，而镍（Nickel，Ni）作为植物必需营养元素的新成员，逐渐进入了科研人员的视野。它不仅能调节乙二醛酶（Glyoxalase，Gly）和谷胱甘肽（Glutathione，GSH）等酶的表达，帮助植物抵御氧化应激，还对尿素氮（Urea - N）的转化起着重要作用。然而，关于蔬菜作物中镍的土壤或叶面施用需求及有效性的研究却少之又少。在这样的背景下，来自美国罗格斯大学（Rutgers University）的研究人员决心开展一项研究，探寻叶面喷施镍肥对番茄生长的影响。
研究人员精心设计了一系列实验，他们选用 “Money Maker” 番茄种子，在温室中开启了这场科研之旅。这些番茄种子先在 128 孔育苗盘中萌芽 20 天，随后被移栽到装满沙子和蛭石（体积比 1:1）的 2.7 加仑育苗盆中。在实验过程中，研究人员设置了多种处理组合，包括高钙（High calcium，HC，0.7g/kg Ca）和低钙（Low calcium，LC，0.25g/kg Ca）两种钙施用水平，同时设置了叶面喷施镍（25mg/plant，以 0.4mmol/L 硫酸镍NiSO4?6H2O溶液）和不喷施镍（0mg/plant）的对比，灌溉条件则分为充分浇水（Full water，W）和模拟干旱（Simulated drought，D，仅供应 25 - 50% 水分）。在整个生长过程中，番茄植株被悉心照料，按照标准种植流程管理，尿素 - N 作为唯一氮源在生长初期施用，后续还会定期补充尿素溶液。
实验结束后，研究人员收获了丰富的数据。在植株生长方面，叶面喷施镍肥的成熟番茄植株明显更为健壮，尽管果实数量有所减少，但在充分浇水和高钙处理下，其生物量达到了最大值 320g。全面分析发现，镍对植株干重影响显著，而干旱和钙则对果实重量影响较大。在养分转化上，未施镍的植株在 4 - 5 英尺高时出现明显养分缺乏症状，叶片发黄甚至脱落，而施镍植株则未出现此类情况。进一步分析叶片和果实的养分含量发现，叶面施镍显著提高了叶片氮（N）含量，在充分浇水处理下，叶片 N 含量从缺乏水平翻倍至充足水平；同时，对磷（P）、钾（K）、钙（Ca）、铁（Fe）等元素的含量也有不同程度的影响。在调控镍金属酶方面，通过实时定量逆转录聚合酶链反应（Quantitative reverse transcription polymerase chain reaction，RT - qPCR）分析发现，施镍处理后，叶片中 GlyI、GlyII、GSH1、GSH2 和脲酶（Ure）的基因表达水平显著升高。最后，对植株和果实中镍积累的评估显示，干旱条件下叶片镍含量更高，但叶面施镍并未显著增加果实镍浓度。
综合各项实验结果，研究人员得出结论：叶面喷施镍肥对番茄生长具有多方面的积极作用。它不仅能促进植株营养生长，在模拟干旱条件下也能发挥一定的促进作用，同时还能缓解钙缺乏对植株生长的影响。此外，叶面施镍提高了番茄对尿素 - N 的转化效率，使植株干重生物量增加高达 70%，叶片 N 含量翻倍。对于受钙或水分胁迫的植株，施镍改善了钾、钙和铁的吸收，让植株更加健康。不过，由于实验采用的是沙子和蛭石土壤介质，未促进脐腐病的发生，后续还需要进一步研究叶面施镍对温室和田间种植番茄脐腐病发展的影响。这项研究成果发表在《Agricultural Research》上，为番茄种植的营养管理提供了新的思路和科学依据，有望助力全球番茄产业应对气候变化带来的挑战，提高番茄产量和品质，保障果农的收益。
在研究过程中，研究人员主要运用了以下关键技术方法：首先，通过对番茄植株和果实进行干重测量，直观地评估植株生长和产量情况。其次，利用专业实验室对叶片和果实样本进行处理，分析其中的养分浓度，从而了解植株对各种养分的吸收和积累状况。最后，采用 RT - qPCR 技术，从分子层面检测镍相关金属酶基因的表达水平，深入探究镍对番茄生理过程的调控机制。
