[發(fā)明專利]一種田間試驗(yàn)無(wú)損傷定位觀察植物氣孔的取樣方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910022472.6
• 申請(qǐng)日: 2009-05-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101556215A
• 公開(kāi)（公告）日: 2009-10-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張宗勤;王躍進(jìn);張朝紅;紀(jì)薇;丁家華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西北農(nóng)林科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N1/02
• 分類號(hào): G01N1/02;G01N21/84
• 代理公司: 西安西達(dá)專利代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 李文義

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及植物生理生態(tài)學(xué)研究技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及在田間試驗(yàn)活體條件下，無(wú)損傷、定位大量取樣、以研究植物氣孔特征及其動(dòng)態(tài)變化的技術(shù)方法。

背景技術(shù)

葉片是植物進(jìn)行光合作用和蒸騰作用的主要器官，葉片光合作用所需要的CO₂是通過(guò)氣孔從大氣中進(jìn)人葉片內(nèi)部的。與此同時(shí)，植物體內(nèi)的水分通過(guò)葉片的蒸騰作用從氣孔散失到大氣中，因此，葉表皮氣孔的形態(tài)、數(shù)量以及分布與葉片的生理功能密切相關(guān)。另外，也與植物的生長(zhǎng)環(huán)境密切相關(guān)。

在種質(zhì)資源的評(píng)價(jià)中，氣孔作為重要的植物學(xué)性狀之一，可作為觀察記載項(xiàng)目。氣孔是在自然選擇和人工選擇下保留下來(lái)的重要器官，具有較大的穩(wěn)定性，因而它可以用來(lái)研究植物的親緣關(guān)系、演化過(guò)程、生態(tài)型、染色體特性和地理起源。同屬不同種的植物間一般氣孔密度及氣孔長(zhǎng)度的變化相對(duì)較小，而不同屬的植物則變化較大。氣孔密度、氣孔保衛(wèi)細(xì)胞葉綠體數(shù)目與倍性相關(guān)。李潤(rùn)唐等認(rèn)為氣孔形態(tài)可以作為研究果樹(shù)遺傳育種，區(qū)別品種、類型的重要微觀特征。由此可見(jiàn)，氣孔觀察方法的研究是植物學(xué)研究中的一項(xiàng)重要內(nèi)容(閏忠業(yè)，2007)。

王曉澗等(2006)用透明膠帶法研究了試管苗的氣孔特征，可以為闡明試管苗的形態(tài)特征與馴化移栽提供依據(jù)。

邵科等(2008)開(kāi)展了子葉氣孔法選擇甜菜新品種的初步研究，研究結(jié)果表明，甜菜子葉氣孔密度是其品種的特性，高糖型甜菜子葉氣孔密度明顯大于豐產(chǎn)型品種，與含糖率密切相關(guān)，可作為選擇高糖型品種的指標(biāo)。選擇時(shí)期是在苗期4片真葉末期，這種選擇方法具有活體、簡(jiǎn)便和較為準(zhǔn)確的特點(diǎn)，對(duì)提高選擇效率、加速選育進(jìn)程具有重要的理論和實(shí)踐意義。

目前，觀察植物葉片氣孔的方法有多種，如水裝片法、印跡法、電子顯微鏡法等。

水裝片法，即取植物葉片，撕取其下表皮制成臨時(shí)裝片，在顯微鏡下觀察。這種方法往往不能反映氣孔的真實(shí)狀況，大多情況下氣孔關(guān)閉。謝國(guó)富等(2007)采用該方法研究認(rèn)為蚌蘭是觀察氣孔和探究植物細(xì)胞吸水及失水的好材料。

印跡法，即在植物葉的表面涂抹牛皮膠液、火棉膠液法或醋酸纖維素膠液，膠體風(fēng)干后就凝成薄膜，此膜就印有表皮組織各細(xì)胞的界跡邊痕及氣孔結(jié)構(gòu)，較能代表當(dāng)時(shí)氣孔的狀況，如開(kāi)度，但操作較麻煩，也不易制片成功。黃麗萍等(2008)用火棉膠法研究了36個(gè)棗樹(shù)品種的氣孔特征與裂果的關(guān)系；馬之勝等(2008)用火棉膠法研究了桃樹(shù)葉片氣孔形狀與大小氣孔分布，證明氣孔特征與桃樹(shù)進(jìn)化有關(guān)。

酸解離法：10％的硝酸溶液和10％的鉻酸溶液按1∶1比例混合，配成葉片解離液。葉片取1cm²大小左右。用葉片解離液浸泡16-20h，解離后用鑷子取出下表皮，用清水浸洗，在光學(xué)顯微鏡下觀察，用測(cè)微尺測(cè)量視野直徑(D)，調(diào)查每視野的氣孔數(shù)目。

粘取法：用普通塑料透明膠帶粘取葉片下表皮觀察植物氣孔比印跡法和撕取下表皮觀察氣孔的方法具有操作簡(jiǎn)單、速度快、真實(shí)性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，尤其適宜于試管苗等幼嫩材料的氣孔變化動(dòng)態(tài)和形態(tài)學(xué)指標(biāo)的研究(陳佰鴻等，2004)。此法可以防止因保衛(wèi)細(xì)胞失水而導(dǎo)致氣孔開(kāi)張度的變化，能真實(shí)地觀察植物不同階段和時(shí)期氣孔的變化動(dòng)態(tài)。單獨(dú)使用膠帶紙法，由于葉片厚度不均勻，葉片有凹凸或由于葉脈等影響，不能夠保證整個(gè)視野均勻拷貝葉片下表面，取樣面積只有葉面積的70～80％，影響氣孔密度等結(jié)果統(tǒng)計(jì)的準(zhǔn)確性，對(duì)表皮毛多或有覆蓋物的葉子效果亦不太好。

固定法：將每個(gè)處理所測(cè)葉子中部剪下，面積約60cm²，用FAA(50％乙醇，5％冰醋酸，10％甲醛，35％蒸餾水)固定，帶回實(shí)驗(yàn)室觀察。選葉子中部近葉脈處，用解剖刀從葉正面刮下葉肉留下表皮制片。用OLYMPUS(AHBS)數(shù)字顯微鏡觀察、拍照，用計(jì)算機(jī)圖像處理系統(tǒng)測(cè)量(高志英等，2008)。

陳溫福等(2000)發(fā)明了稻葉氣孔性狀研究新方法——脫硅刮制法。該方法通過(guò)對(duì)材料的固定、脫硅、刮制、染色和透明，最終做成可永久保存的封藏片。脫硅刮制法所用設(shè)備和試劑少、操作簡(jiǎn)便易行、具有圖像清晰、觀測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)；但不足之處是葉片在離體條件下進(jìn)行、所看到的氣孔處于關(guān)閉狀態(tài)，所以不能用于氣孔開(kāi)閉狀況或開(kāi)度變化規(guī)律的研究，成為該方法的致命缺點(diǎn)。

用熒光顯微鏡觀察植物葉表皮的氣孔，不需做任何處理，可以直接觀察植物葉表皮上的氣孔器，而且能很方便地觀察到氣孔的形態(tài)、密度以及氣孔開(kāi)閉程度等變化情況，為植物顯微技術(shù)研究找到了一種新的氣孔觀察方法(崔宏安，2007)，但需要設(shè)備配置較高，葉片需要離體。