在自然条件下，限制植物生长和发育的非生物胁迫往往不是单一发生的，它们可以同时或相继发生，并且会相互影响。尽管每个单一胁迫都根据其强度和持续时间对植物产生特定影响。但是当不同的胁迫结合在一起时，它们之间会产生协同或拮抗作用，从而对植物的生长和发育产生复杂的影响。例如，例如，高温增加了气孔导度以增强蒸腾作用并降低叶片温度，而水分不足导致气孔闭合以避免水分过度流失，导致干旱和热胁迫期间气孔调节的碰撞。盐害是对植物生长产生负面影响并降低全球作物产量的主要非生物胁迫之一。当植物暴露于高浓度的盐离子时，植物会受到离子中毒的影响。植物遭受盐离子冲击会导致植物细胞和土壤之间的渗透电位梯度增加，进而引起新的胁迫反应，例如渗透胁迫和氧化损伤。随着全球气温的升高，高温胁迫发生的频率与强度不断增加。热胁迫会抑制叶片光合作用，影响碳水化合物的积累和运输。更重要的是，受盐碱化影响的大面积农田也会同时受到高温胁迫的影响。因此，开展作物对盐害和高温复合胁迫响应机制的研究是非常迫切且意义深远的。番茄是世界第一大蔬菜作物，栽培过程中同样受盐害高温复合胁迫的影响，研究其对盐害高温复合胁迫的响应和调控机制备受关注。
2023年12月6日，国际知名学术期刊The Plant Journal在线发表了南京农业大学园艺学院蔬菜生理生态实验室题为Synergistic regulation at physiological, transcriptional, and metabolic levels in tomato plants subjected to a combination of salt and heat stress的研究论文。该研究比较了不同盐/热敏感性的番茄植株在正常、盐、热及其组合下的形态、生理、转录和代谢变化，阐释了番茄对盐害高温复合胁迫的系统性响应过程。
该研究从实验室保存的大量番茄种质资源中，筛选获得了耐盐/盐敏感，耐热/热敏感的四种基因型番茄，然后对它们进行盐胁迫、热胁迫、盐热复合胁迫处理，比较了它们的形态和生理反应变化。根据叶片Fv/Fm和H2O2含量，对进行了36小时胁迫处理的耐盐基因型番茄植株的转录组学和代谢组学实施研究。研究发现，与对照相比，在盐胁迫和复合胁迫下，所有四个基因型的株高、干重和净光合速率都有所下降，而叶片中的Na浓度则有所上升。综合胁迫下番茄光合参数和防御酶活性等生理指标的变化受相关基因表达和关键代谢物积累的调控。我们筛选了番茄应对盐热胁迫的五个关键通路，如氧化磷酸化（map00190）。复合胁迫诱导了番茄植株在形态、生理、转录和代谢水平上的协同调控。在当前的盐害高温复合胁迫下，热胁迫被认为是番茄植株的主要胁迫因素。氧化磷酸化途径在番茄对复合胁迫的响应中发挥了关键作用，其中挖掘出的关键基因（如替代氧化酶、Aox1a）需要进一步的功能分析。该研究将为研究复合胁迫和提高番茄耐受性提供宝贵的资源。
不同基因型番茄在单一胁迫和复合胁迫下的叶绿素因荧光成像结果。番茄幼苗暗适应30分钟后，使用调制叶绿素荧光成像系统Maxi-Imaging-PAM（Heinz-Walz，Effeltrich，Germany）在25°C下测量叶绿素荧光参数，测定了叶片的Fv/Fm，获得了叶片叶绿素荧光图像。
番茄响应高温盐害复合胁迫的系统性机制
南京农业大学园艺学院李延凯博士为论文第一作者，南京农业大学吴震教授和周蓉副教授为共同通讯作者。南京农业大学蒋芳玲教授、华北理工大学宋小明教授、美国密苏里大学Ron Mittler教授、丹麦奥胡斯大学Carl-Otto Ottosen教授及哥本哈根大学Eva Rosenqvist副教授等参与了该工作。该研究得到江苏省种业振兴揭榜挂帅项目、国家农业重大科技专项、国家现代农业产业技术体系和南京农业大学启动基金的资助。
近年来，南京农业大学蔬菜生理生态实验室主要以番茄为研究对象，在收集千余份种质资源的基础上，深入解析番茄耐逆（高温、干旱、盐害、涝害等）和品质（耐裂果、高糖）等关键性状的调控机理，在Plant Cell and Environment、Horticulture Research、Environmental and Experimental Botany、Plant Physiology and Biochemistry、Scientia Horticulture等主流杂志上发表多篇高质量论文。
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