[發(fā)明專(zhuān)利]一種測(cè)定植物亞低溫或亞高溫耐受性的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510266988.0
• 申請(qǐng)日: 2015-05-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104830947B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-06-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 江雪飛;喬飛;穆大偉;黨選民;叢漢卿;王靜
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 海南大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C12Q1/02
• 分類(lèi)號(hào): C12Q1/02
• 代理公司: 廣州市越秀區(qū)海心聯(lián)合專(zhuān)利代理事務(wù)所(普通合伙)44295
• 代理人: 王洪娟

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于植物溫度耐受性測(cè)定技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種測(cè)定植物亞低溫或亞高溫耐受性的方法。

背景技術(shù)

溫度是植物生長(zhǎng)最重要的環(huán)境因子，高溫或者低溫都會(huì)造成植物生長(zhǎng)發(fā)育受阻，甚至傷害。

不同的植物，對(duì)溫度的要求不同，甚至同一株植物在不同的生育期對(duì)溫度的要求也不同。所謂亞低溫或亞高溫是指僅使作物生長(zhǎng)緩慢但不使作物受到較大傷害而導(dǎo)致其生長(zhǎng)停滯的溫度條件。

植物對(duì)亞低溫、亞高溫的耐受能力被稱(chēng)為亞低溫耐受性或亞高溫耐受性，它與植物對(duì)冷害、熱害的抵抗能力即耐冷性和耐熱性之間既有聯(lián)系又相互區(qū)別。例如，大多起源于熱帶、亞熱帶的喜溫耐熱植物的亞低溫范圍在10～23℃左右，在該溫度范圍，植物并沒(méi)有明顯的受害癥狀，但表現(xiàn)出生長(zhǎng)緩慢或停滯，花期延遲，花打頂，黃化，萎蔫，座果率低，畸形果多和產(chǎn)量下降等，從而造成經(jīng)濟(jì)損失。準(zhǔn)確評(píng)價(jià)植物的亞低溫耐受性，對(duì)于植物的適地種植、茬口安排以及減災(zāi)避災(zāi)有著重要意義。

亞低溫或亞高溫對(duì)植物多種生理生化指標(biāo)均有影響。例如滲透調(diào)解物質(zhì)、活性氧、保護(hù)酶、基因表達(dá)、蛋白含量在低溫下均會(huì)發(fā)生變化。這些指標(biāo)均可在不同水平、不同程度反映植物低溫的抗性。

細(xì)胞膜是由脂類(lèi)、蛋白質(zhì)和碳水化合物構(gòu)成的一個(gè)平衡體系，既能與外界完成信息與物質(zhì)的交換，又能對(duì)外界逆境條件及時(shí)地做出響應(yīng)，是最為保守的細(xì)胞結(jié)構(gòu)之一，被認(rèn)為是感受低溫信號(hào)的器官，也是低溫冷害發(fā)生的首要部位。正常情況下，細(xì)胞膜具有選擇透性，可以具有選擇性的與外界進(jìn)行物質(zhì)與離子的交換，并處于一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的動(dòng)態(tài)平衡中。

植物抗寒性的經(jīng)典測(cè)定方法——電導(dǎo)率法，就是基于該原理建立的。在極端低溫條件下，細(xì)胞膜破裂，細(xì)胞內(nèi)的電解質(zhì)外滲，電導(dǎo)值就會(huì)增大。早在1930年，Dexter和Tottingham就用該方法測(cè)定了不同溫度下電解質(zhì)的滲漏情況。此后，結(jié)合Logistics方程，該方法成功應(yīng)用于定量評(píng)價(jià)植物的抗寒性和耐熱性。

電導(dǎo)率法的原理是基于細(xì)胞膜的滲漏程度而測(cè)定的，而滲漏的原因是細(xì)胞膜遭到破壞，比如，在零度以下低溫，細(xì)胞內(nèi)形成冰晶，將細(xì)胞膜刺裂，造成細(xì)胞質(zhì)滲透，從而電導(dǎo)率增大。然而，在亞低溫或者亞高溫環(huán)境下，植物細(xì)胞膜的完整性尚未受到影響，但生理活性降低。應(yīng)用電導(dǎo)率法不能有效區(qū)分生理活性的變化情況。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種測(cè)定植物亞低溫或亞高溫耐受性的方法，該方法適用于測(cè)定亞低溫或亞高溫逆境下植物的耐受能力的細(xì)微區(qū)別，具有靈敏度高、穩(wěn)定性好的特點(diǎn)。

細(xì)胞膜的導(dǎo)水性是所有細(xì)胞的基本特征，細(xì)胞內(nèi)外的滲透勢(shì)差直接決定水分的進(jìn)出。對(duì)于從植物細(xì)胞獲取的原生質(zhì)體而言，體積會(huì)發(fā)生相應(yīng)變化。在環(huán)境溫度發(fā)生變化時(shí)，水分運(yùn)輸?shù)乃俣劝l(fā)生變化，水分運(yùn)輸速度的變化可以通過(guò)原生質(zhì)體體積的變化情況定量分析。目前，基于該原理測(cè)定、評(píng)價(jià)植物亞低溫和亞高溫耐受性的方法還未見(jiàn)報(bào)道。

由于水分的跨膜運(yùn)輸是植物細(xì)胞的基本功能，亞低溫或亞高溫條件下，跨膜運(yùn)輸速度有著明顯變化，結(jié)合該原理，本發(fā)明建立了下述測(cè)定植物亞低溫或亞高溫耐受性的新方法——導(dǎo)水系數(shù)法。

本發(fā)明的上述技術(shù)問(wèn)題是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的：一種測(cè)定植物亞低溫或亞高溫耐受性的方法，包括以下步驟：

(1)選取植物幼嫩組織，破碎后，向破碎材料中加入酶解液混勻，在黑暗條件下震蕩酶解植物幼嫩組織的細(xì)胞壁；

(2)酶解后過(guò)濾，收集濾液，清洗，離心，棄上清，獲得原生質(zhì)體懸浮液，并在原生質(zhì)體懸浮液中加入水解酶以保持細(xì)胞壁纖維素的低水平再生；

(3)將加入水解酶的原生質(zhì)體在亞低溫或亞高溫條件下溫浴，溫浴結(jié)束后，加超純水以降低溶液滲透勢(shì)，定時(shí)測(cè)定原生質(zhì)體的直徑；

(4)用步驟(3)獲得的原生質(zhì)體的直徑值，計(jì)算多個(gè)原生質(zhì)體單位時(shí)間、單位滲透勢(shì)、單位面積細(xì)胞膜上水分從細(xì)胞外進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)的凈速度Lp的平均值，該Lp平均值和所選植物適宜溫度下的Lp值差值越大，說(shuō)明其亞低溫或亞高溫耐受性越差。

相反，如步驟(4)中該Lp平均值和所選植物適宜溫度下的Lp值越接近，說(shuō)明該植物的亞低溫或亞高溫耐受性越好。

在上述測(cè)定植物亞低溫或亞高溫耐受性的方法中：

步驟(1)中所述的植物幼嫩組織優(yōu)選為植物的嫩葉、新梢、嫩根、細(xì)胞或者愈傷組織等。這些植物的嫩葉、新梢、嫩根或愈傷組織，優(yōu)選切成長(zhǎng)×寬為(2～3)×(2～3)mm左右的小塊；對(duì)于液體培養(yǎng)的細(xì)胞，過(guò)濾去除培養(yǎng)液即可。