电阻抗断层成像评价丰花月季抗寒性

【目的】研究电阻抗断层成像(electrical impedance tomography,EIT)技术评价丰花月季抗寒性的可行性,为快速、非破坏性地检测观赏植物抗寒性提供新的可借鉴方法。【方法】以3个多年生丰花月季(Rosa hybrida Hort.‘Floribunda’)品种‘红帽’(Hongmao)、‘柔情似水’(Rouqingsishui)、‘仙境’(Xianjing)为试材,测定当年生茎段在自然低温以及人工冷冻处理下EIT图像和电阻抗图谱(electrical impedance spectroscopy,EIS)参数的变化,并与传统电导法(electrolyte leakage,EL)测定的抗寒性进行相关分析。同时,对自然低温下3个丰花月季品种茎的胞外电阻率r_e、胞内电阻率r_i、弛豫时间t和弛豫时间分布系数ψ4个EIS参数与EIT重构值进行相关性分析。【结果】3个丰花月季品种在最冷月抗寒性顺序为:‘仙境’‘柔情似水’‘红帽’;各个品种不同温度下的茎段都可以得到清晰的EIT图像,且EIT重构值随温度降低呈减小的趋势,通过EIT重构值计算的抗寒性与电导法求得的抗寒性有极显著的相关性(r=0.92),但较EL法测得的抗寒性低。抗寒锻炼期间,EIS参数均发生变化,总体上,胞外电阻率r_e呈上升趋势,弛豫时间t呈下降的趋势;自然低温下,‘红帽’和‘仙境’的胞外电阻率r_e与EIT重构值正相关(r0.72),‘柔情似水’和‘仙境’的弛豫时间t同样和EIT重构值正相关(r0.63),说明EIT重构值、r_e和t可以表征细胞、组织的状态。【结论】冷冻处理下,丰花月季枝条受到冻害以后,EIT图像重构值显著降低,可以通过重构值用Logistic方程拟合计算,得到抗寒性,但是所得抗寒性较EL法低。未经冷冻处理的胞外电阻率r_e和弛豫时间t两个EIS参数与EIT重构值有一定的相关性。样本经冷冻处理后,可以用茎的电阻抗断层成像(EIT)图像重构值评价丰花月季的抗寒性。     

抗寒锻炼期间白皮松电阻抗图谱参数对可溶性糖与淀粉含量变化的响应

2007年9月—2008年1月,对北京十三陵苗圃的北京市蟒山公园、山西省孝义市和甘肃省两当县3个种源的9年生白皮松(Pinus bungeana Zucc.)1年生针叶和茎进行了电阻抗图谱(EIS)分析,测定各种源未冷冻的EIS参数,以及可溶性糖和淀粉含量的变化,比较抗寒锻炼期间不同种源白皮松的EIS参数和生理指标之间的相关性。结果表明:①抗寒锻炼期间,针叶可溶性糖含量与β、针叶淀粉含量与细胞膜时间恒量τm和胞外电阻率re、茎淀粉含量与胞内电阻率ri、弛豫时间τ1和re呈显著负相关,茎可溶性糖含量与τ1、针叶可溶性糖含量与τm呈显著正相关;②从10月至11月,针叶re和ri与可溶性糖含量变化趋势相同,从10月至抗寒锻炼完成,针叶τm与可溶性糖含量变化趋势相同。     

抗寒锻炼期间几种梨、苹果枝条的抗寒性和电阻抗图谱比较

以采自秦皇岛昌黎果树研究所的3个梨树品种黄冠(Pyrus sp.‘Huangguan’)、雪花(Pyrus pyrifolia(Burm.f.)Nakai)、红香酥(Pyrus spp.‘Hongxiangsu’)和2个苹果树品种金冠(Malus pumila millapple‘Golden Delicious’)、宫崎短枝富士(Malus pumila millapple‘Gongqi Fuji’)的当年生枝条为材料,用电导(EL)法测定抗寒锻炼期间不同品种梨和苹果枝的抗寒性;研究不经冷冻处理枝的电阻抗图谱(EIS)参数,并与EL法求出的抗寒性进行分析对比。结果表明,抗寒锻炼期间,不同品种的梨和苹果枝的抗寒性存在显著差异,不同梨品种抗寒性强弱排序为红香酥黄冠雪花,不同苹果品种抗寒性强弱排序为金冠宫崎短枝富士;EIS图谱随抗寒锻炼的进程呈现不同的变化趋势;未经冷冻处理枝的EIS参数与抗寒性具有一定的相关性,胞外电阻率(re)、胞内电阻率(ri)分别是估测梨枝条和苹果枝条抗寒性的适宜参数。     

脱锻炼期间不同观赏树种抗寒性与电阻抗参数和生理指标的关系

通过对电阻抗图谱(EIS)参数及抗性生理指标的测定,研究了6种不同观赏树木金枝国槐(Sophora japonica‘Golden Stem’)、蝴蝶槐(Sophora japonica var.loligpophylla)、西府海棠(Malus micromalus Mak.)、红宝石海棠(Malus spetabilis Royalty)、腊梅(Chimonanthus praecox(L.)Link)和大叶女贞(Ligustrun lucidumAit)的脱锻炼期间抗寒性的变化及与EIS参数和生理指标之间的相关性,为揭示不同观赏树种在脱锻炼期间抗寒机理提供理论依据。结果表明:脱锻炼期间,6种树种的茎EIS参数呈现出不同程度的变化趋势;可溶性淀粉和糖含量发生了明显的变化;抗寒性均呈下降趋势。6种树种的抗寒性与某些生理指标、EIS参数存在着一定的相关性。     

月季抗寒性研究进展

从抗寒种质资源、生理机制、分子机制以及栽培技术等方面对月季的抗寒性研究进行综述,以期为月季抗寒机制的深入研究以及抗寒品种的选育与鉴定提供参考.     

丰花月季的引种试验报告

经过5年的丰花月季引种试验,研究了4个丰花月季品种的物候期、花枝生长特性和开花习性、开花品质、抗病性、抗虫性、株型和长势。结果表明,最适合武汉地区、华中地区露地种植的丰花月季品种是曼海姆,其次是马蒂尔德。     

丰花月季再生体系的建立

分别以丰花月季叶片、叶柄和茎段为外植体,进行了愈伤组织的诱导及植株再生的研究。结果表明,丰花月季诱导愈伤组织最佳激素浓度配比是1/2MS+2,4D 5 mg.L-1+BA 1 mg.L-1;所得到的愈伤组织在MS+6-BA1 mg.L-1+2,4D 2.5 mg.L-1+GA3 1 mg.L-1的培养基上继代保存两个月后于MS+NAA 0.02 mg.L-1+TDZ 1.8 mg.L-1+KT1 mg.L-1上分化出不定芽;不定芽在1/2MS+IBA 0.5 mg.L-1上的生根率为91.25%。     

月季的抗寒性与相对电导率

以当年生月季枝条为材料,用电导法研究了不同低温处理下的4个月季品种的相对电导率及其与抗寒性的关系。结果表明:4个月季品种的抗寒性有一定的差异,其中4号月季具有较强的抗寒性,1号和2号次之,3号不具有抗寒性。     

B染色体组短臂对丰、缺氮下小麦幼苗干物质积累和氮效率的影响

以中国春(CS)及其B染色体组双端体(1BL~7BL)为材料,研究了丰、缺氮条件下小麦B染色体组短臂对小麦植株干重和氮效率的影响。结果表明:与CS相比,3BL和7BL端体,3BL、4BL和5BL端体分别在丰、缺氮条件下表现出幼苗长势变差、单株干重降低等特征,这些特征可能与端体相应短臂的缺失有关;同时,丰氮下4BL、5BL和7BL及缺氮下2BL和7BL的含氮量分别较CS显著降低,丰氮下3BL、4BL和7BL及缺氮下2BL的单株氮累积量较CS显著降低,丰、缺氮下供试双端体的氮效率与CS相比无显著差异。表明丰氮下,小麦幼苗氮累积量、株高、单株叶面积、单株地上部干重和单株根干重与单株干重呈显著正相关,缺氮下,单株氮累积量、单株叶面积、单株地上部干重和单株根干重与单株干重呈显著正相关;丰、缺氮下的含氮量与氮效率均呈显著负相关。     

抗寒锻炼期间樟子松抗寒性与生理指标的变化

抗寒锻炼期间对11年生樟子松(Pinus sylvestris L.var.mongolica Litv.)幼树枝叶进行人工低温处理,以1年生针叶和茎的相对电导率作变化曲线,结合Logistic方程计算樟子松针叶和茎的低温半致死温度(LT50),以此评价其抗寒性;并测定了针叶和茎的干物质含量及针叶最大光化学效率(Maximum photochemical efficiency of photosystem,Fv/Fm),对干物质含量和Fv/Fm与抗寒性的相关性进行分析。结果表明:①随着抗寒锻炼的进行,樟子松针叶和茎的抗寒性逐步增强,抗寒锻炼初期的9月针叶的抗寒性强于茎的抗寒性,而抗寒性达最强的3月茎的抗寒性强于针叶的抗寒性;②这些器官的干物质含量与抗寒性为多项式相关;针叶的荧光参数Fv/Fm与抗寒性为线性相关。     

以电阻抗谱法研究植物细胞膜透性生物学

电阻抗谱法作为植物生理学研究的一种方法,把植物组织看作一个等效电路,电阻抗谱参数的变化可以反应植物组织的生理学变化,表征植物细胞膜透性变化.通过研究电阻抗谱参数与植物细胞膜透性相关生理指标之间的关系,描述植物生理状态,具有方便、快捷、非破坏性等特征.近年来,电阻抗谱法在植物膜透性相关生理学研究中的应用正在不断扩大.因此,对电阻抗谱法在植物细胞膜透性生物学领域的逆境胁迫、果实成熟、蔬菜贮藏、嫁接成活和根系形态等方面的研究进展进行了综述.     

盐碱胁迫下紫丁香根系中质膜ATP酶活性和电阻抗图谱估测研究

本文以2年生紫丁香苗木为试材,研究了不同浓度的NaCl和Na2CO3胁迫对苗木根系质膜ATP酶(PM-ATP ase)和EIS的影响,探寻EIS参数与PM-ATPase之间的相关性,并建立了估算模型,及对模型进行了验证。其中胞外电阻率(re)与PM-ATPase活性呈极显著负相关,相关系数是-0.959,是估测盐碱胁迫处理后紫丁香根系PM-ATPase活性最佳参数,其最佳估测模型为y=-0.0124x3+1.1659x2-36.267x+385.35。研究结果为EIS技术快速评价盐碱胁迫下紫丁香根系的PM-ATPase活性及耐盐碱性具有一定的借鉴意义。     

水分胁迫对不同小麦品种叶片电阻抗参数的影响

采用盆栽试验,研究了适宜水分(对照)、中度干旱和严重干旱3个水分胁迫下,分属于旱地、灌区和旱肥3种不同抗旱类型的7个小麦品种电阻抗参数(胞内电阻、胞外电阻、弛豫时间和弛豫时间分布系数)的变化规律。结果表明,在中度干旱条件下,除品种河东TX-006、小偃22叶片的胞外电阻略低于对照外,其他品种叶片的胞外电阻均较对照增加;严重干旱条件下,旱地品种的胞外电阻进一步增大,而灌区品种的胞外电阻却低于对照。严重干旱条件下各品种小麦叶片的胞内电阻均高于对照。旱地品种的弛豫时间均高于对照,灌区品种的弛豫时间均低于对照。不同水分胁迫条件下,不同小麦品种叶片弛豫时间分布系数差异较小。4个电阻抗参数在不同品种间均有极显著差异;除胞内电阻外,其他电阻抗参数在不同水分胁迫处理间差异不显著,而在品种和水分胁迫处理的交互效应中差异达显著或极显著水平。     

盐胁迫下小麦叶片电阻抗与生理特性的关系

采用溶液培养方法,研究NaCl胁迫下小麦叶片电阻和电抗的变化特征及其与保护酶(CAT、POD)活性、丙二醛(MDA)、相对电导率、含水率和可溶性糖含量等生理参数的关系。结果表明:随着盐浓度的递增,小麦叶片的胞外电阻、弛豫时间先增加后减小,而胞内电阻和弛豫时间分布系数先减小后缓慢增大,过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)活性、含水率和可溶性糖含量逐渐减小,MDA含量和相对电导率逐渐增加;胞外电阻re与弛豫时间τ呈极显著正相关;除CAT活性,其余生理参数与胞外电阻re和弛豫时间τ显著或极显著相关。叶片的胞外电阻和弛豫时间比较接近地反映了细胞生理性质的变化,能够表征盐胁迫的程度。