近日，河南农业大学茶学团队的研究成果“Molecular mechanisms of biostimulants in promoting tomato seedling growth: linking chemical structure to physiologic function”在国际农林学科领域著名期刊Journal of Agricultural and Food Chemistry（中科院1区Top，IF=5.7）在线发表。该研究以砂培番茄为实验材料，通过转录组学和代谢组学方法系统研究了胡敏酸（Humic acid，HA）、茶多酚（Tea polyphenols，TP）和富里酸（Fulvic acid，FA）对番茄幼苗的促生机制；应用 Mantel-test分析了不同生物刺激素的化学结构与差异表达的代谢物和基因的相关性。研究结果为新型肥料产品的开发和腐殖酸的人工调控提供借鉴和参考。
生物刺激素作为一种环境友好型天然激素，已有大量研究表明其在促进作物生长发育和抵御逆境胁迫中发挥重要作用，但目前对于其如何促进作物生长的分子机制以及其如何影响植物的代谢网络和信号传导途径研究甚少。在本研究中，我们通过元素分析、固体
13C核磁共振分析，比较了不同生物刺激素（HA、TP和FA）的化学结构差异。采用砂培番茄作为实验材料，通过转录组学和代谢组学方法综合研究了不同生物刺激素对番茄幼苗的促生机制。
结果表明，HA、TP和FA在元素组成和分子结构上具有相似性和特异性。这些生物刺激素显著上调了番茄幼苗中与IAA生物合成、C、N代谢以及病原体互作相关基因的表达，并提高了氨基酸、脂质、维生素和糖类相关代谢物含量，从而促进了番茄幼苗生长，并提高了N、P的利用效率。且FA处理中这些相关基因表达和代谢物含量明显高于HA和TP处理。Mantel-test分析表明，富含羟基和羧基（具有高 O/C 或（O + H）/C 比）的小分子物质更有利于促进 IAA 、N代谢和糖类代谢物的生成，增加番茄幼苗生物量并提高N、P的利用效率。此外，对于植物生长和养分利用而言，活性官能基团比分子量更为重要。TP作为一种可行性替代品，在促进作物生长方面展现出与腐殖酸相似的潜力，进一步加深了我们对这些复杂大分子中分子结构与功能之间复杂关系的理解。
河南农业大学茶学团队周琼琼副教授和硕士生吴少博为共同第一作者，赵仁亮副教授和资源与环境学院王龙副教授为共同通讯作者，硕士生邢力元、王智慧等也参与了该研究工作。本研究得到了国家自然科学基金（32102437、42007103和42377035）、国家重点研发计划（2021YFD1700900）和河南农业大学科技创新基金（KJCX2020A18）的资助。
文章链接：https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acs.jafc.4c12283
