挪威云杉幼苗茎皮伤口愈合的调控机制:体细胞胚胎发生与茉莉酸甲酯处理的协同效应研究

【字体: 时间:2025年06月28日 来源:European Journal of Forest Research 2.6

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  本研究针对挪威云杉(Picea abies)幼苗在森林再生中面临的茎皮损伤问题,通过比较体细胞胚胎发生(SE)繁殖与茉莉酸甲酯(MeJA)处理对伤口愈合的影响。研究发现MeJA促进愈合启动但降低愈合速率,而SE植株表现出延迟启动但更强的长期愈合能力。该研究为优化苗木抗性管理提供了重要依据,对提高造林成活率具有实践意义。

  

在森林生态系统中,挪威云杉(Picea abies)作为重要的经济树种,其幼苗在造林过程中常遭受松象甲(Hylobius abietis)等害虫的茎皮啃食损伤。这类机械创伤不仅破坏养分运输系统,更可能成为病原菌入侵的通道,导致幼苗死亡。传统防护方法效果有限,而新兴的体细胞胚胎发生(SE)繁殖技术和茉莉酸甲酯(MeJA)诱导抗性虽显示出抗虫潜力,但其对伤口愈合的影响机制尚不明确。瑞典农业科学大学等机构的研究人员在《European Journal of Forest Research》发表研究,首次系统评估了SE与MeJA处理对挪威云杉幼苗茎皮伤口愈合的协同效应。

研究采用2×2因子设计,比较SE繁殖的"胚胎苗"(emblings)与实生苗(seedlings)经MeJA预处理后的伤口愈合动态。通过标准化机械创伤造模,定期测量愈伤面积,并结合生长指标分析。关键技术包括:体细胞胚胎发生培养体系、10 mM MeJA喷雾处理、创伤定量造模技术、伤口面积图像分析(QuPath软件)以及为期两年的表型追踪。

【Effects of propagation method and methyl jasmonate treatment】研究证实繁殖方式显著影响愈合模式。SE植株虽初始愈合较慢(70% vs 91%实生苗),但展现出更强的长期修复能力,第二年愈合速率提高61%,完全闭合率增加68%。

【MeJA positively affected healing onset】茉莉酸甲酯表现出"先促后抑"的双相效应:处理组早期愈合启动率提升48%,但整体愈合速率降低9%。这种时间依赖性效应提示MeJA可能优先激活防御反应而暂时牺牲修复资源。

【Plant growth】生长分析揭示重要权衡关系:SE植株生长量显著低于实生苗(高度减少55%,直径减少16%),MeJA仅抑制直径生长。值得注意的是,创伤处理本身未影响生长指标,表明愈合过程未造成明显生理负担。

讨论部分强调该研究的双重创新价值:理论上,首次阐明SE过程可能通过"逆境记忆"机制增强长期修复能力,而MeJA的时效效应揭示了植物防御-修复资源分配的动态平衡;应用层面,推荐MeJA处理的SE苗作为最优造林材料,其兼具抗虫性(前期研究显示损伤减少86%)与愈合优势。研究为精准化苗木抗性管理提供了分子-生理-生态多级证据链,对实现可持续森林更新具有指导意义。未来研究可拓展至更多基因型及田间多重创伤情境下的验证。

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