專利名稱：一種牡丹組織抗寒能力的測定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于植物生物領(lǐng)域，具體涉及一種牡丹組織抗寒能力的測定方法。
背景技術(shù)：
凍害(cold in jury)是農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害的一種，即植物在(TC以下的低溫使組織內(nèi)結(jié)冰，對植物造成的傷害，使植物組織內(nèi)細胞結(jié)冰而喪失一切生理活動，最終導(dǎo)致植物死亡或部分死亡的現(xiàn)象。常發(fā)生的有越冬植物組織凍害、果樹凍害和經(jīng)濟林木凍害等，是影響植物生長的重要限制因子。植物組織抗寒能力是植物對零下低溫的抵抗或忍耐能力，是植物在長期演化過程中形成的對不良環(huán)境的適應(yīng)能力。植物受害的程度取決于降溫幅度的大小、持續(xù)時間的長短以及結(jié)冰與融冰的快慢。如果植物組織凍害后溫度突然升高而解凍太快，植物就容易發(fā)生傷害。近年來突發(fā)極端低溫天氣對全球的農(nóng)林業(yè)生產(chǎn)均造成了嚴重的危害。國內(nèi)外不少氣象專家認為，環(huán)境遭受破壞及全球變暖導(dǎo)致近年的極端氣候災(zāi)害頻頻出現(xiàn)在世界各地，最近的有歐洲強寒潮、日本暴雪和中國低溫就引起了 “小冰河期”到來的爭論，在此突發(fā)低溫的天氣環(huán)境下，對植物組織的抗寒能力及自我修復(fù)能力提出來嚴重考驗，同時對植物組織抗寒能力的研究也日益被國內(nèi)外學(xué)者們重視。有研究表明在冷脅迫下，植物通過調(diào)節(jié)自身代謝，避開組織結(jié)冰而適應(yīng)低溫環(huán)境。環(huán)境低溫達結(jié)冰點溫度時，組織器官細胞開始結(jié)冰。根據(jù)結(jié)冰釋放凝結(jié)熱的原理，植物組織一旦開始結(jié)冰，組織釋放熱量使組織溫度升高，凍結(jié)溫度曲線出現(xiàn)峰值跳躍，此時大部分冰晶核開始形成，組織器官細胞液放熱與吸熱處于平衡狀態(tài)，使植物組織溫度在一段時間內(nèi)變化極緩慢。峰值出現(xiàn)的起點溫度即為過冷卻溫度，峰頂溫度即結(jié)冰溫度。目前國內(nèi)關(guān)于植物抗寒能力分析的測定方法仍主要集中在冷害分級法、生理生化指標測定等方法。例如:用葉綠素含量、光和參數(shù)(？11、1'1'、68、(^)、游離脯氨酸、丙二醛、相對電導(dǎo)率在低溫逆境脅迫下的變化作為西瓜幼苗的冷害指數(shù)，探討籽用西瓜耐低溫的生理機制；用電導(dǎo)率、可溶性糖、脯氨酸等作為冷害指標，比較不同品種茄子的耐冷性強弱；胡尚連等用電導(dǎo)率、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量、丙二醛、脯氨酸、過氧化物歧化酶、過氧化物酶等作為竹子抗冷能力強弱的指標。這些方法操作復(fù)雜、分析出的數(shù)據(jù)誤差較大、可重復(fù)性差，影響實驗結(jié)果準確性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種牡丹組織抗寒能力的測定方法，不僅操作簡單、快捷，而且數(shù)據(jù)精確、重復(fù)性好。本發(fā)明為解決上述問題所采取的技術(shù)方案是:一種牡丹組織抗寒能力的測定方法，包括以下步驟:
A、取材:選取牡丹植株，室溫保濕保存，備用；
B、將步驟A中的牡丹植株放入 聚乙烯泡沫盒內(nèi)，牡丹植株四周放有脫脂棉，以保證牡丹植株內(nèi)溫度緩慢降低，使組織內(nèi)逐漸釋放熱量并出現(xiàn)結(jié)冰現(xiàn)象；
C、將熱電偶測溫儀連接在計算機上，把熱電偶測溫儀的一根探針作為參考端插入裝有冰水混合物的保溫桶中，另一根探針作為測量端插入步驟B中牡丹植株的表皮組織內(nèi)；
D、將裝有牡丹植株的聚乙烯泡沫盒放入溫度為20°C的環(huán)境中保存，當牡丹植株的表皮組織內(nèi)的溫度達到環(huán)境溫度后，將裝有牡丹植株的聚乙烯泡沫盒迅速轉(zhuǎn)入溫度為_30°C的環(huán)境中，用計算機記錄牡丹植株內(nèi)的溫度變化，并繪制溫度變化曲線；
E、根據(jù)記錄數(shù)據(jù)和繪制的曲線得到牡丹植株的冰點溫度和過冷卻溫度，根據(jù)過冷能力=冰點溫度-過冷卻溫度，計算出牡丹植株各組織部位的過冷能力。步驟B中所述的聚乙烯泡沫盒長、寬、高和壁厚分別為20cm、20cm、25cm、20mm。本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明通過將冰點溫度與過冷卻溫度的差值定義為牡丹組織過冷能力(ΛΕ)，能夠更直接的反映出牡丹組織對低溫環(huán)境適應(yīng)及緩沖能力的大小和過冷現(xiàn)象的明顯程度。△ E值越大表示組織過冷現(xiàn)象越明顯、對低溫凍傷敏感溫度區(qū)越大及應(yīng)對突發(fā)低溫的適應(yīng)能力越強。其有益效果包括以下三個方面:
第一、本發(fā)明利用熱電偶測溫儀測定牡丹組織溫度迅速降低時的凍結(jié)溫度曲線，方法簡便、可行性高且能直接從溫度凍結(jié)曲線中得出植物組織過冷點溫度及結(jié)冰點溫度。并通過數(shù)據(jù)分析及計算得出牡丹組織過冷能力及可逆損傷溫度，進而確定牡丹組織抗寒能力。第二、本發(fā)明通過設(shè)置20°C至-30°c的迅速降溫過程，能夠測定及分析牡丹遭遇極端突發(fā)降溫時對低溫環(huán)境的適應(yīng)能力。第三、本發(fā)明通過分析牡丹組織過冷卻點溫度、結(jié)冰點溫度、過冷能力及可逆損傷溫度，確定牡丹抗寒能力的大小。為牡丹低溫安全貯藏及低溫凍害保護提供便捷、準確的科學(xué)依據(jù)。


圖1為凍結(jié)溫度曲線示意 圖2為牡丹品種鳳丹白的葉片溫度凍結(jié)曲線 圖3為牡丹品種洛陽紅的花蕾溫度凍結(jié)曲線 圖4為牡丹品種洛陽紅的鱗片溫度凍結(jié)曲線 圖5為牡丹品種胡紅的花瓣溫度凍結(jié)曲線 圖6為牡丹品種魯菏紅的萼片溫度凍結(jié)曲線 圖7為洛陽紅和鳳丹白兩種牡丹品種不同發(fā)育時期、不同器官的過冷能力。
具體實施例方式下面對本發(fā)明的實施例做詳細說明:本實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施例。實施例1:測定牡丹品種魯菏紅的萼片溫度凍結(jié)曲線 一種牡丹組織抗寒能力的測定方法，包括以下步驟:
A.取材:分別選取萌動期、萌發(fā)期、顯葉期、張葉期、展葉期、風鈴期和露色期長勢良好的魯菏紅牡丹植株，室溫保濕保存，防止牡丹植株脫水，備用； B.將步驟A中的牡丹植株放入聚乙烯泡沫盒內(nèi)，聚乙烯泡沫盒長、寬、高和壁厚分別為20cm、20cm、25cm、20mm,牡丹植株四周放有脫脂棉，以保證牡丹植株內(nèi)溫度緩慢降低，使組織內(nèi)逐漸釋放熱量并出現(xiàn)結(jié)冰現(xiàn)象；
C.將熱電偶測溫儀連接在計算機上，把熱電偶測溫儀的一根探針作為參考端插入裝有冰水混合物的保溫桶中，另一根探針作為測量端插入步驟B中牡丹植株的表皮組織內(nèi)；
D.將裝有牡丹植株的聚乙烯泡沫盒放入溫度為20°C的環(huán)境中保存，當牡丹植株的表皮組織內(nèi)的溫度達到環(huán)境溫度后，將裝有牡丹植株的聚乙烯泡沫盒迅速轉(zhuǎn)入溫度為_30°C的環(huán)境中，用計算機記錄牡丹植株內(nèi)的溫度變化，并繪制溫度變化曲線，每棵牡丹植株各組織部位分別做15個重復(fù)；
E.根據(jù)記錄數(shù)據(jù)和繪制的曲線得到牡丹植株的冰點溫度和過冷卻溫度，根據(jù)過冷能力=冰點溫度-過冷卻溫度，計算出牡丹植株各組織部位的過冷能力。結(jié)果如圖6所示，通過數(shù)據(jù)處理得出，過冷卻溫度為-11.09 °C，冰點溫度為-06.34°C，過冷能力(ΛΕ)為4.75 °C，可逆半致死溫度為-11.87 °C，表明魯菏紅萼片具有明顯的過冷卻現(xiàn)象，隨著溫度的降低萼片通過自身調(diào)節(jié)能力抵抗低溫，當溫度降至-11.09°C時，組織內(nèi)由于冰核迅速形成而瞬間放熱，牡丹體內(nèi)溫度突然升高至-6.34°C，此時牡丹體內(nèi)組織開始結(jié)冰，自身調(diào)節(jié)能力逐漸下降，當溫度降至-11.87°C時，組織內(nèi)因大量結(jié)冰而出現(xiàn)凍害現(xiàn)象，體內(nèi)溫度迅速下降。實施例2:分別選取洛陽紅和鳳丹白進行試驗
試驗材料‘洛陽紅’、‘鳳丹白’均于2012年2月至4月采自河南科技大學(xué)牡丹園，采集及測定時間依次為萌動期、萌發(fā)期、顯葉期、張葉期、展葉期、風鈴期、露色期。分別測定其萌芽過程中不同部位(老莖、鱗片、幼葉、苞葉、萼片、花瓣)結(jié)冰點和過冷卻點溫度的大小，計算出不同發(fā)育時期牡丹花器官過冷能力(Λ E)差異(°C)。結(jié)果如圖7所示，洛陽紅、鳳丹白的花器官同一部位隨著生長發(fā)育，其過冷能力呈減弱趨勢。萌芽后期鱗片過冷能力最弱，洛陽紅(1.04±0.57°C)，鳳丹白(2.57±1.80°C)。這時鱗片內(nèi)多種物質(zhì)含量相對萌動開始階段變化明顯，本身御寒耐冷機制不完善，趨于退化，保護花器官內(nèi)組織的生理作用基本喪失。洛陽紅、鳳丹白的花器官不同部位在不同萌芽階段的過冷能力差異明顯。幼葉和花蕾(苞葉、萼片、花瓣)全過程表現(xiàn)相對較高過冷能力，它們的組織發(fā)育完善，抗冷能力較強；而萌芽后期鱗片由于衰退其過冷能力明顯弱于其它部位。
權(quán)利要求
1.一種牡丹組織抗寒能力的測定方法，其特征在于，包括以下步驟: A、取材:選取牡丹植株，室溫保濕保存，備用； B、將步驟A中的牡丹植株放入聚乙烯泡沫盒內(nèi)，牡丹植株四周放有脫脂棉； C、將熱電偶測溫儀連接在計算機上，把熱電偶測溫儀的一根探針作為參考端插入裝有冰水混合物的保溫桶中，另一根探針作為測量端插入步驟B中牡丹植株的表皮組織內(nèi)； D、將裝有牡丹植株的聚乙烯泡沫盒放入溫度為20°C的環(huán)境中保存，當牡丹植株的表皮組織內(nèi)的溫度達到環(huán)境溫度后，將裝有牡丹植株的聚乙烯泡沫盒迅速轉(zhuǎn)入溫度為_30°C的環(huán)境中，用計算機記錄牡丹植株組織內(nèi)的溫度變化，并繪制溫度變化曲線； E、根據(jù)記錄數(shù)據(jù)和繪制的曲線得到牡丹植株組織的冰點溫度和過冷卻溫度，根據(jù)過冷能力=冰點溫度-過冷卻溫度，計算出牡丹植株各組織部位的過冷能力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種牡丹組織抗寒能力的測定方法，其特征在于:步驟B中所述的聚乙烯泡沫盒長、寬、高和壁厚分別為20cm、20cm、25cm、20mm。
全文摘要
本發(fā)明屬于植物生物技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種牡丹組織抗寒能力的測定方法。本發(fā)明通過測定牡丹植株組織部位的冰點溫度和過冷卻溫度，并將冰點溫度與過冷卻溫度的差值定義為牡丹組織過冷能力(ΔE)，能夠更直接的反映出牡丹組織對低溫環(huán)境適應(yīng)及緩沖能力的大小和過冷現(xiàn)象的明顯程度。ΔE值越大表示組織過冷現(xiàn)象越明顯、對低溫凍傷敏感溫度區(qū)越大及應(yīng)對突發(fā)低溫的適應(yīng)能力越強。通過采用本發(fā)明方法，不僅方法簡便，而且可行性高，能直接從溫度凍結(jié)曲線中得出植物組織過冷點溫度及結(jié)冰點溫度，為牡丹低溫安全貯藏及低溫凍害保護提供便捷、準確的科學(xué)依據(jù)。
文檔編號G01N25/00GK103175859SQ20131008958
公開日2013年6月26日 申請日期2013年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月20日
發(fā)明者史國安, 王瑋, 郭香鳳, 孟海燕 申請人:河南科技大學(xué)