专利名称：一种动态检测组培苗蒸腾速率和水分利用率的方法
技术领域：
本发明涉及一种动态检测组培苗蒸腾速率和水分利用率的方法，属于植物生物技术领域。
背景技术：
植物经常处于吸水和失水的动态平衡之中。植物一方面从生长基质中吸收水分， 另ー方面又向大气中蒸发水分。陆生植物在一生中耗水量很大。据估算，ー株玉米一生需耗水200 kg以上。其中只有极少数(约占1.5% 洲)水分是用于体内物质代谢，绝大多数都散失到体外。其散失的方式，除了少量的水分以液体状态通过吐水的方式散失外，大部分水分则以气态、即以蒸腾作用的方式散失。所谓蒸腾作用是指植物体内的水分以气态散失到大气中去的过程。与一般的蒸发不同，蒸腾作用是ー个生理过程，受到植物体结构和气孔行为的调节。蒸腾作用消耗水分，这对陆生植物来说是不可避免的，它既会引起水分亏缺，破坏植物的水分平衡，甚至引起祸害，但同吋，它又对植物的生命活动具有重要的意义。蒸腾作用的正常进行有利于(X)2的同化；蒸腾作用产生的蒸腾拉カ是植物被动吸水与转运水分的主要动力。植物在发生蒸腾作用吋，基质中的矿质盐类和根系合成的物质可随着水分的吸收和集流而被运输和分布到植物体各部分去。蒸腾作用还能降低植物体的温度。植物组织培养是指在控制的环境条件下，在人工配制的培养基中，将离体的植物細胞、组织或器官进行培养发育再生成完整植株的技术。在植物组织培养过程中，组培苗的生长方式有三种一种是小植株靠光合作用进行自养生长；二是小植株靠培养基中的糖进行异养生长；三是小植株既靠培养基中的糖又靠人工光照，同时进行异养和自养的兼养生长。现在常规的组织培养快繁技术大多数是以第三种方式进行。组培苗的光合能力的大小影响着植株的生长、发育和分化。而小植株在进行光合作用的过程中，也必须和周围环境发生气体交換；在气体交換的同吋，又会引起植物大量丢失水分。因此组培苗的蒸腾作用的大小也与组培苗的自养能力有关，测定组培苗的蒸腾速率和水分利用率，不仅为探讨组培苗的生长规律提供了重要的理论价值，同时还可以为培养基的选择、激素的配比、培养环境的控制、组培苗的转接时间的选择以及驯化提供科学依据。目前，测定大田植物的蒸腾速率的常用方法有以下几种
1.植物离体部分的快速称重法。切取植物体的一部分(叶、苗、枝或整个地上部分)迅速称重，2 ;3min后再次称重，两次重量差即为单位时间内的蒸腾失水量。这个方法的依据是植物离体部分在切割后开始的2 5min内，原有的蒸腾速率无多大改变。称重时可采用扭カ天平或电子分析天平。2.測量重量法。把植株栽在容器中，茎叶外露进行蒸腾作用，容器ロ适当密封，使容器内的水分不发生散失。在一定间隔的时间里，用电子天平称得容器及植株重量的变化， 就可以得到蒸腾速率。3.量计测定法。这是ー种适合于田间条件下測定瞬时蒸腾速率的方法，主要是应用灵敏的湿度敏感元件測定蒸腾室内的空气相对湿度的短期变化，当植物的枝、叶或整株植物放入蒸腾室后，在第一个30s内每隔IOs測定一次室内的湿度。蒸腾速率是由绝对湿度增加而得到的，而绝对湿度是由相対湿度的变化速率和同一时刻的空气温度计算出来的。 近年来，有ー种稳态气孔计，其透明小室的直径仅1 2cm，将叶片夹在小室间，在微电脑控制下向小室内通入干燥空气，流速恰好能使小室内的湿度保持恒定，然后可根据干燥空气流量的大小计算出蒸腾速率。4.红外线分析仪测定法。红外线对双元素組成的气体有強烈的吸收能力，H2O是双元素(H和0)組成，因此，用红外线分析仪(IRGA)可測定水的浓度，即湿度，并用来计算蒸腾速率。这种仪器如Li-6400便携式光合仪是测定两种空气流中水浓度(绝对湿度)的差值，且可以作两种类型的測量一是绝对測量，即测定蒸腾室中水蒸气浓度与封闭在參比管内的隋性气体或含有已知浓度的水蒸气的浓度的差值。ニ是相对測量，即测定流入蒸腾室前和流出蒸腾室后的两种水蒸气浓度间的差值。 ]以上诸多方法需要与叶片进行接触才能进行測定。对于常规小容器培养的组培苗来说，显然是不合适的，即使将容器设置较大，仪器能接触到组培苗小植株叶片，这一方面不仅会破坏植株生长的无菌封闭环境，同时也不能长期动态地检测组培苗生长过程中的蒸腾作用和水分利用率。目前，国内外还未见对组织培养过程中植株的蒸腾作用和水分利用率进行动态无菌检测的报道。常规组织培养过程中，接有组培苗的培养瓶的质量会随着培养时间的变化而变化。这种变化主要是三个方面。一、蒸腾作用的散失；ニ、培养基中的水分的损失；三、小植株生物量的増加。因此，可以通过各个培养期间培养基中的水分的损失、组培苗生长量的变化以及接有组培苗的培养瓶的质量的变化来无菌、动态获取蒸腾速率，通过蒸腾速率和组培苗生长量的变化来获取水分利用率。
发明内容
本发明的目的是为克服上述现有技术的缺陷而提供一种无菌、动态且长期检测组培苗蒸腾速率和水分利用率的方法。为实现上述目的，本发明动态检测组培苗蒸腾速率的方法的技术方案是采用以下步骤
(1)分別称量含转接、天的被考察的组培苗培养瓶质量MPtci以及装有同体积培养基的无组培苗空白培养瓶的质量MNtci,检测组培苗生物量Mtci，将接有被考察的组培苗培养瓶与装有同体积培养基的无组培苗空白培养瓶放在同样的培养条件下培养，到ん天后，再分別称量所述被考察的组培苗培养瓶质量MPt1以及所述无组培苗空白培养瓶的质量MNt1,同时检测组培苗此时的生物量Mt1 ；
(2)通过公式TPtcTt1=MPt0 - MPt1 +匪tQ - ^t1 - Mt0 + Mt1计算出被考察的组培苗在时间段的蒸腾失水量TPtft”再以同样的方法依次得到被考察的组培苗在 to-t2、to-t3........to-t 时间段的蒸腾失水量 TPtQ-t2、TPtQ-t3、……、TPtQ-tn ；
(3)构建蒸腾失水量TP与培养时间t的关系模型为TI^At+B以及构建组培苗生物量M与培养时间t的关系模型为
权利要求
1. 一种动态检测组培苗蒸腾速率的方法，其特征是采用如下步骤(1)分別称量含转接、天的被考察的组培苗培养瓶质量MPtci以及装有同体积培养基的无组培苗空白培养瓶的质量MNtci,检测组培苗生物量Mtci，将接有被考察的组培苗培养瓶与装有同体积培养基的无组培苗空白培养瓶放在同样的培养条件下培养，到ん天后，再分別称量所述被考察的组培苗培养瓶质量MPt1以及所述无组培苗空白培养瓶的质量MNt1,同时检测组培苗此时的生物量Mt1 ；(2)通过公式TPtcTt1=MPt0 - MPt1 +匪tQ - ^t1 - Mt0 + Mt1计算出被考察的组培苗在时间段的蒸腾失水量TPtft”再以同样的方法依次得到被考察的组培苗在 t0-t2、to-t3,.......I0-I41 时间段的蒸腾失水量 TPtQ-t2、TPtQ-t3、……、TPtQ-tn ；(3)构建蒸腾失水量TP与培养时间t的关系模型为
2. 一种动态检测组培苗水分利用率的方法，其特征是采用如下步骤(1)分別称量含转接、天的被考察的组培苗培养瓶质量MPtci以及装有同体积培养基的无组培苗空白培养瓶的质量MNtci,检测组培苗生物量Mtci，将接有被考察的组培苗培养瓶与装有同体积培养基的无组培苗空白培养瓶放在同样的培养条件下培养，到ん天后，再分別称量所述被考察的组培苗培养瓶质量MPt1以及所述无组培苗空白培养瓶的质量MNt1,同时检测组培苗此时的生物量Mt1 ；(2)通过公式TPtcTt1=MPt0 - MPt1 +匪tQ - ^t1 - Mt0 + Mt1计算出被考察的组培苗在时间段的蒸腾失水量TPtft”再以同样的方法依次得到被考察的组培苗在 to-t2、......、to-ら时间段的蒸腾失水量 TPtQ-t2、TPt0-t3> ……、TPtQ-tn ；(3)构建蒸腾失水量TP与培养时间t的关系模型为Tf+bAH+B以及构建组培苗生物量M与培养时间t的关系模型为M -λ ,十レ.ル.+〒ア，A，B均为拟合參数，M0是对数生长期的起始期组培苗的生物量，a是组培苗的生物量的最大生长量，b是拟合參数中的指数项，T0是在对数生长量一半时的时间；-"!··,11’ J ■、(4)构建组培苗生物量M与蒸腾失水量TP的关系模型是Ki ^, m, η分別为拟合參数；(5)求所述mニ的一阶导数方程得到M ニ ^,,,再根据则任意时间段、的水分利用率
全文摘要
本发明公开一种动态检测组培苗蒸腾速率和水分利用率的方法，先分别称量含转接的组培苗培养瓶质量及装有同体积培养基的无组培苗空白培养瓶的质量，检测组培苗生物量，将接有组培苗培养瓶与装有同体积培养基的无组培苗空白培养瓶放在同样培养条件下培养后再分别称量，同时检测组培苗此时的生物量；然后计算出组培苗的蒸腾失水量，分别构建蒸腾失水量与培养时间的关系模型、组培苗生物量与培养时间的关系模型及组培苗生物量与蒸腾失水量的关系模型，最后计算出培养期间任一时间的组培苗的蒸腾速率及水分利用率；本发明无需直接接触培养基中小植株的叶片，可以无菌、动态测定植物组织培养过程中组培苗的蒸腾速率及水分利用率的变化。
文档编号A01G7/00GK102550310SQ20121000999
公开日2012年7月11日 申请日期2012年1月13日 优先权日2012年1月13日
发明者付为国, 吴沿友, 庞静, 徐红成, 朱咏莉, 李萍萍, 毛罕平, 赵宽, 赵玉国, 陈迎 申请人:江苏大学