高温胁迫下月季叶片含水量变化与电阻抗参数关系的研究.pdf

基 金 项 目 河北 农 业 大 学 大 学 生 创 新 创 业 训练 计 划 资 助 项 目 201810086047 作 者简介 刘 柳 女 大 学 在 读 研究 方 向 观 赏 植物抗 性 生 理 研究 通 信作 者 孟 昱 1984 男 河北 石 家 庄人 博士 副 教 授 研究生 导 师 研究 方 向 观 赏 植物抗 性 生 理 研究 高温胁迫下月季叶片含水量变化与电阻抗参数关系 的研究 刘 柳 赵 梦 雨 刘 曙 光 齐若衣 刘 旭 阳 刘 凯敏 孟 昱 河 北 农 业大 学 园 林与 旅游 学 院 河 北 保 定 0710011 通过 人工 模 拟 高温胁迫 在 不 同 时 期 测 定 高温胁迫下月季叶的电阻抗 图 谱 和 相 应 时 期 叶的含水量 对 叶的 EIS参数与 其 含水量 进 行 相 关 性 分析 和 通 径 分析 结 果表明 随 高温胁迫 时 间 的 延 长 月季叶含水量 均呈 下 降 趋势 高温胁迫下叶的 EIS中 弧 的 大 小 随 高温胁迫 时 间 的 延 长 先增 大 后减 小 而 电阻抗 值呈先减 小 后增 大 的 趋势 高温胁迫下月季叶的含水量与 EIS参数有一 定 相 关 性 弛 豫 时 间 与含水量 呈显著 的 正相 关 弛 豫 时 间 分布系数 与含水量 呈显著负相 关 在 整 个 处理 时 期 对 含水量 直接 影 响 最 大 月季 电阻抗 图 谱 高温胁迫 含水量 统 计 学 角 度综合 分 析 EIS参 数与 含 水量 之 间 的 关系 筛选 出 的 最 佳 EIS参 数 表 征 含 水量 的 变 化 为 促 进 EIS技 术 在 月 季 高 温 胁迫 下 体 内含 水量 变 化 实 际 应 用 提 供 重 要 的理 论 依 据和 技 术 支 持 1 材料与 方 法 1 1 试验 材料 试验 于 2018年 3 7月 进 行 供 试 材料 1年 生 月 季 品 种 加 里 瓦达 取自 河 北省 保 定 市 顺 平 县 花 卉 市场 113 40 116 20 E 38 10 40 00 N 2018年 3月 15日 移 栽 30株 月 季 至 河 北 农 业大 学 园 艺学 院 植 物 抗 性 生理 实 验 室 河 北省 保 定 市 38 50 N 115 26 E 的 人 工 气 候 室 内 光 照 3000Lx 昼夜 温 度 25 15 湿 度 80 昼夜 时长 15h 9h 缓 苗 45d 缓 苗 期 间 正 常管 理 苗 木 栽 植 于 上 径 16cm 下 径 13cm 高 17 5cm的 塑 料 盆 中 每盆 1株 栽 培 基 质 土壤 珍 珠 岩 细 沙 2 2 1 1 2 试验 方法 试验 设 置 2组 处理 对 照 处理 昼夜 温 度 设 置 为 25 15 高 温处理 昼夜 温 度 设 置 为 40 30 于 2018年 5月 2日 进 行 高 温处理 每 个 处理 15 盆 于 高 温处理 第 0d 3d 6d 9d取 样 并 测 定 含 水量 及 EIS变 化 1 3 指 标 测 定 1 3 1电阻抗 图 谱 EIS 及 参数的 测 定 每 个 处理 中 随 机 选取 4枚 叶片进 行 电 阻抗 测 定 参 照 孟昱 等 方 法 13 测 定 月 季叶片 的 EIS 将 上 述 测 定 的 EIS通过 LEVM8 06软件拟 合 出 EIS参 数胞 外 电 阻 率 re 胞 内 电 阻 率 ri 弛豫 时 间 和 弛豫 时 间分 布系 数 1 3 2 含水量 测 定 与 测 定 EIS同 步 进 行 每 个 处理 中 随 机 选取 4枚 叶进 行 含 水量 的 测 定 参 照 孟昱 等 方 法 13 测 定 月 季叶片 的含 水量 本 次 研究 中 选用 相 对 含 水量 RWC RelativeWaterContent 来 表 征 植被 含 水量 叶片 含 水量 Leafwatercontent LWC 根 据 以 下 公 式计 月 季 为 蔷薇 科 蔷薇 属 植 物 广 泛 用 于 园 艺 栽 培和 切 花 有 花 中 皇 后 的美 称 1 其 适 应 性 强 耐寒耐 旱 夏 季 高 温 对 开 花 不 利 2 由 于 全 球 变 暖 夏 季 持续 高 温 影响 月 季 的 正 常 生长 发 育 及 开 花 从 而 每 年 都因 对 环 境 变 化 的不 适 应 造成 巨 大 经济 损失 3 不 同品 种月 季对 高 温的 忍 受 程 度 不 同 在 高 温 胁迫 下 其 生理 和 形态 的 变 化 也 不 一 致 4 5 因 此 加 强 对 月 季 受 高 温 胁迫 下 生理 指 标变 化 的研究 对 耐热 月 季品 种 选 育 和 丰 产 栽 培具 有 非 常 重 要 的 意义 6 9 近 年电 阻抗 图 谱 ElectricalImpedanceSpec troscopy EIS 技 术 监 测 植 物 在 逆 境 条 件 下 生长及生理 参 数 的 变 化 呈 现 出良 好 的 应 用 效 果 10 11 主要 集 中 应 用 在 低 温 胁迫 水分 胁迫 及 盐胁迫 上 而 对 高 温 胁迫 的 应 用 研究 较 少 12 14 并 且 在 利 用 EIS估 测 高 温 胁迫 下 植 物 生理 指 标 的 变 化 主要 集 中 于 叶 绿 素 含 量 可 溶 性 糖 含 量 超氧 化物 歧 化 酶 SOD 活性 丙 二 醛 MDA 含 量和 蛋 白质 含 量等 与 EIS参 数 相 关 性 方 面 的研究 而 月 季 在 高 温 下 体 内含 水量 与 EIS之 间 的 变 化 关系 研究 尚 未 见 报 道 15 17 植 物 的含 水量 可 以 反映 植 物 水分 的 亏缺程 度 也 是 表 征抗逆 性 的 重 要 生理 指 标 之 一 逆 境 条 件 下 植 物 器官 含 水量 变 化 能够 反映 出 植 物 在 干 旱 高 温 等条 件 下 的生长 状 况 及 对 逆 境 的 适 应 性 强弱 18 因 此 准 确诊 断 植 物 体 内的含 水量 对 于 了解 植 物 对 逆 境 胁迫适 应 性 有 着 重 要 意义 而 植 物 体 内含 水量 的 常 规 诊 断使 用 烘 干 称 重 法 由 于 这 种 方 法 要进 行 组 织烘 干和 称 重 的 测 定 既耗 时 间 又 对 植 物 组 织 造成 损 伤 难 以 满 足 快 速 准 确 的 诊 断 要 求 因 此 本 试验 借助 EIS技 术 分 析 在 高 温 胁迫 下 月 季 1年 生 实 生苗 叶片 含 水量 的 变 化 并从 试验 研究 现代 园 艺 2020年 第 11期 算 LWC LFW LDW LFW 100 1 1 4 数 据 分析 经 过 电 阻抗 图 谱 EIS 与 含 水量 的 测 定 最 终 得到 叶片 的 EIS32条 叶片 的含 水量 数 据 32个 将 同一 时 期 相 同 处理 下 测 定 的 叶片 EIS的平 均 值 为 该 时 期 下 叶 的 EIS 将 同一 时 期 相 同 处理 下 测 定 的 叶子 含 水量 的 平 均 值 为 该 时 期 下 叶子 的含 水量 用 spss13 0计 算差 异 显 著 性 并进 行 回归 分 析 相 关 性 及 通 径 分 析 给 出 回归 方 程 的 决 定 系 数 R 2 相 关系 数 r和通 径 系 数 2 结 果 与讨论 2 1 高温胁迫 对 月季叶的含水量 影响 随 着 高 温 胁迫 时 间 的 延 长 月 季叶 含 水量 均 呈 下 降 趋 势 图 1 处理 到 第 3d 6d和 9d高 温处理 组 的 叶 含 水量分 别 比 对 照 组 显 著 降低 5 31 9 94 和 18 75 P 0 05 2 2 高温胁迫 对 叶的 EIS的 影响 在 高 温 胁迫 期 间叶 的 EIS形 状 发 生 变 化 EIS 中 弧 大 小 的 变 化 表 明 在不 同 时 期 植 物 的 解 剖 结 构 及生理生 化 状 态 发 生 了 变 化 如 图 2所 示 叶 的 EIS只 有 1个 弧 高 温处理 组 的 叶 EIS中 弧 的 大 小 随 高 温 胁迫 时 间 的 延 长先 增 大 后 减 小 而 电 抗 值 呈 先 减 小 后 增 大 的 趋 势 并 且 弧 顶 电 抗 值 至 第 6天 达 到 最 小 约 263K 比 对 照 组 低 1 75倍 表 明 在 高 温 胁迫 期 间 月 季通过自 身 的 体 内 调 节 来 适 应 高 温 胁迫 从 而 注 不 同 小 写 字 母 表 示 在 0 05水 平 差异显著 图 1 高温胁迫下 加 里 瓦达 叶含水量的变化 图 2 高温胁迫下 不 同 时 期 加 里 瓦达 月季的电阻抗 图 谱 A 3天 B 6天 C 9天 导 致 植 物 器官 的 阻抗 发 生 变 化 2 3 高温胁迫下叶的含水量与电阻抗参数的关系 由 表 1可 看 出 高 温 胁迫 下 叶 的含 水量 与 一 些 EIS参 数 存 在 相 关 性 弛豫 时 间 与 含 水量 呈 显 著 的 正相 关 其 相 关系 数 为 0 801 弛豫 时 间分 布系 数 与 含 水量 呈 显 著 P 0 05 的 负 相 关 其 相 关系 数 为 0 794 并 且 叶 的含 水量 与 都 呈 二 次 多 项 式 的 关 对 含 水量 直 接 影响 最 大 其 直 接 通 径 系 数 绝 对 值 为 0 523 3 讨论与结论 电 阻抗 图 谱 可 以 有 效 获得 植 物 在 逆 境 胁迫 下 生理 变 化 的 信息 19 20 本 试验 表 明 随 着 高 温 胁迫 时 间 的 延 长 月 季叶片 的含 水量 发 生 变 化 而 EIS弧 的 大 小 也 发 生 了 明 显 的 改变 并 且 弧 顶 电 抗 值 呈 先 减 小 后 增 大 的 趋 势 这 说 明 叶片 含 水量 的 变 化 会 导 致 总 阻抗 值 的 变 化 而 总 阻抗 是 由 胞 内 和 胞 外 电 阻 组 成 由 于 低 频 电 流 只 从 细 胞 间 隙穿 过 可 以 反映 出 胞 间 阻抗 的 变 化 而 高 频 电 流 从 细 胞 间 隙 和 细 胞 内 部 穿 过 可 以 反映 出 胞 内 阻抗 值 的 变 化 因 此 月 季叶片 的含 水量 的 变 化 都 能够 在 EIS变 化 体 现 出来 植 物 在 非 逆 境 条 件 下 其 各 项 代 谢 生理生 化 过 程 都 是 趋 于 稳 定 协 调 的 当植 物 处 于 逆 境 胁迫 时 由 于 植 物 体 内 某 一 种 因 素 的 变 化 影响 体 内 各 项 生理 代 谢 活 动 的 失 调 从 而 使 植 物 体 内的生理 指 标 也 会 发 生 变 化 前 人 研究 认 为 植 物 的含 水量 与 其 物 质 代 谢 有 着紧 密 的 关系 而 EIS参 数与 植 物 细 胞 内的生理 指 标变 化 也 有 着 密 切 的 关系 本 试验 研究 得 出 随 着 高 温 胁迫 的 变 化 叶片 的含 水量 呈 显 著 下 降 趋 势 含 水量 与 相 关 表 1 高温 胁迫 下 叶 电 阻抗 参 数与 含 水量 的 关系 电 阻抗 参 数 回归 方 程 R 2 r r e y 2364 4x 2 3675 1x 1338 0 151 0 364 r i y 32 699x 2 61 789x 26 023 0 138 0 371 y 939 13x 2 1292 5x 446 43 0 784 0 801 y 3 177x 2 4 0708x 0 7193 0 659 0 794 注 R 2 是回归 方 程 的 决 定 系数 r是线 性 相 关系数 表 示 P 0 05 n 32 系 其 决 定 系 数 分 别 0 784和 0 659 为 了进一 步 明 确 高 温 胁迫 下 整 个 处理时 期 叶 的 电 阻抗 参 数与 含 水量 的 关系 对 电 阻抗 参 数与 含 水量 进 行 了通 径 分 析 由 表 2可 得 出 在 整 个 处理时 期 表 2 高温胁迫下月季叶的 EIS参数与含水量的通径分析 电阻抗参数 r e r i 直接通径系数 含水 量 0 256 0 464 0 429 0 523 2020年 第 11期 现代 园 艺 试验 研究 中山杉优良品种的扦插繁殖技术研究 储 冬 生 秦 盛华 沈 海 萍 江苏省 盐 城 市大 丰 区 林 场 224100 为筛 选 出 生 长 优良 适 应 性 强 和 容易 扦插繁殖 的中山 杉品种 对 中山 杉优良品种 开 展 嫩 枝 扦插 研究 并着 重 分析 不 同 基 质 对扦插 生 根 的 影响 及 不 同 品种 实 际 扦插 生 根能 力 发 现 珍 珠 岩 泥炭 土 为 扦插 基 质 时 效 果 最好 以 供参 考 和 借 鉴 中山 杉 优良品种 扦插繁殖技术 探 讨 控 制 功 能 2 品 种 包 含 母 本 302 和 新 品 种 1 27 118 和 149 3 扦插 基 质 主要 包 含 珍 珠 岩 泥 炭 土 细 河 沙 原 土 和 泥 炭 土 砻糠 灰 3种 类 型 在 配 制 时 均 按 照 1 1 比例 进 行 然 后将 这 些 基 质 装 入到 软塑盆 中 使 之 紧 密 排 列 在 扦插床 上 要 注 意 每盆 扦插嫩穂 不 得 超 过 2根 深 度 不 得 大 于 嫩穂 长 度 2 3 2 1 2 方法 1 2 1 接穗 处理 选取 中 山杉 优 良 品 种 采 集 半 木 质 化 枝 条 粗 细 介 于 0 4 0 6cm之 间 置于 水 桶 内 然 后将 其剪 成 插穂 每 段 长 度 不 能 超 过 12cm 在上 部 需 要 留 有 3 4片 不 同 方 向 小 叶 并 贴 上 标 签 1 2 2 激素 配置 使 用 萘乙酸 500mg L 1000mg L 中 山杉 作为 半 常 绿 高大 乔 木 主要是 由 落 羽 杉 池 杉 和 墨 西 哥 落 羽 杉 杂 交 培 育 而 成 因 其体 现 出 的枝 繁 叶 茂 通 直 挺 拔 等特 征 被 广 泛 应 用 到 风 景 林 防 护林 四 旁 绿 化 等 景 观 建 设 中 而 中 山杉 优 良 品 种 扦插繁 殖 能 力 直 接 影响 到 推 广 应 用 速 度 和造 林 成本 因 此 加 强 中 山杉 扦插繁 殖 技 术 研究 十 分 有必 要 只 有 这 样 才 能 够 筛选 扦插繁 殖容 易 综合 适 应 性 强 的 优 良 品 种 1 基 于 此 对 中 山杉 优 良 品 种 的 扦插繁 殖 技 术 进 行 研究 和 探讨 1 材料和 方 法 1 1 材料 1 设 备 主要是 全光 照 喷雾 装 置 并 且 具 有 定 时 和 性 最 高 且 呈 二 次 多 项 式 的 关系 这 表 明 由 于 高 温长时 间 胁迫 会 使 月 季 体 内 水分 亏缺 加 剧 会 影响 各 种 代 谢 活 动 从 而 使 生理 指 标 产 生 变 化 进 而 影响 的 变 化 也 说 明 含 水量是影响 的 一 个 因 子 这 一 结 果 与 前 人 研究 结 果 相 同 21 但 是通过通 径 分 析 和 相 关 性分 析得 出 比 对 含 水量 直 接 影响 大 且 与 含 水量 呈 显 著 的 负 相 关 因 此 表 明 是 表 征 高 温 胁迫 下 月 季叶 中 含 水量 变 化 的 最 佳 EIS参 数 可 通过 估 测 月 季叶 中 含 水量 的 变 化 以 上研究 结 果 表 明 电 阻抗 图 谱 能够 反映 月 季 受 到 高 温 胁迫 时 叶 的含 水量 发 生 变 化 的 情况 并 找 出 了 最 佳 EIS参 数 用 于 估 测 高 温 胁迫 下 月 季叶 含 水量 变 化 为 今 后 EIS参 数 构 建 估 测 高 温 胁迫 下 月 季 体 内含 水量 的 模 型 提 供 了 理 论 依 据和 技 术 支 持 也 为 EIS技 术 在 高 温 胁迫 下 植 物 器官 含 水量 诊 断 中 的 实 际 应 用提 供 理 论 依 据 收稿 2019 10 25 1 张 佐 双 朱 秀 珍 中国月季 M 北 京 中国 林 业 出 版社 2006 2 宋 宗 强 月季 在 园 林设计 中的 应 用 J 现 代 园 艺 2016 12 117 3 DR L S O Morethantakingtheheat cropsandglobalchange J Cur rentOpinioninPlantBiology 2010 13 240 247 4 李 健 蒋 昌 华 郑艳 君 等 高温胁迫下 10个 月季 品种 的 耐 热性 J 中 南 林 业 科 技 大 学学 报 2010 30 12 88 91 5 叶 小 梅 卢 忠 华 蔡 丽 萍 等 4种 引 进 月季 品种 叶片 耐 热性 生 理 生化 指 标 初探 J 广 东 林 业 科 技 2007 22 1 80 82 6 高 洁 姜灵 敏 曾 艳 等 上 海 耐 热 月季 品种 的 田 间 筛 选 及其 综合 评 价 J 生 态学 杂 志 2012 31 7 1707 1713 7 陈俊 愉 从 中国 选 育 出 更 多 月季 新 品 来 J 花 木 盆 景 花 卉 园 艺 1997 1 10 11 8 王 耘 最 佳 阳 台 花 卉 微 型 月季 J 中国 花 卉 盆 景 2009 10 9 9 孙 学 莉 银 川 地 区高温季 节 园 林绿 化植物 种 植 技术 探析 J 农 业 与 技术 2019 39 06 170 176 10 ZhangG LiY DongS AssessingfrosthardinessofPinusbungeana shootsandneedlesbyelectricalimpedancespectroscopywithandwith outfreezingtests J JournalofPlantEcology 2010 volume3 4 285 293 11 RepoT LaukkanenJ SilvennoinenR Measurementofthetreeroot growthusingelectricalimpedancespectroscopy Elektroninenaineisto J SilvaFennica 2005 39 2 12 刘 晓 红 黄 廷 林 王国 栋 等 低 温胁迫 对小 麦 叶片电阻抗 图 谱 参数 的 影响 J 兰 州大 学学 报 自 科 版 2008 44 6 44 48 13 孟 昱 弓 瑞 娟 邸葆 等 涝 胁迫下 白 桦 叶 和 茎 含水量的电阻抗 图 谱 估 测 J 植物 学 报 2014 49 1 105 113 14 姚 琳 张 钢 等 NaCl胁迫下 流 苏 的电阻抗与电 导 分析 J 林 业 科 学 2011 47 12 60 68 15 孟 昱 邸葆 张 钢 等 涝渍 胁迫下 白 桦 根 系可 溶 性 糖 和 淀 粉 含量与 电阻抗的 相 关 性 分析 J 生物物 理 学 报 2013 29 6 450 460 16 刘 易 超 高温胁迫 对 菊 花 茎 叶电阻抗 图 谱 参数 及 叶 绿 素 荧 光 特 性 的 影响 D 河北 农 业 大 学 2012 17 邸葆 孟 昱 张 钢 等 基于 电阻抗 图 谱 估 测 金 丝楸茎 和 叶可 溶 性 糖 含量的 模 型 J 生物物 理 学 报 2014 30 6 443 453 18 冯 睿 植物叶片含水量 检 测 系统的 设计 D 东 北 林 业 大 学 2010 19 GangZ ReviewonseasuringFrostHardinessin WoodyPlantsAbroad J WorldForestryResearch 2005 18 5 14 20 20 马 振 东 石 艳 霞 植物抗 寒 性 的研究 进展 J 林 业 科 技 情 报 2010 42 1 1 3 21 苗 银 月 阻抗 谱 法 研究植物叶片水分关系 D 北 京 林 业 大 学 2011 试验 研究 现代 园 艺 2020年 第 11期