[发明专利]一种动态检测组培苗蒸腾速率和水分利用率的方法

说明书

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，另一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，一株玉米一生需耗水200 kg 以上。其中只有极少数（约占1.5%～2%）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，蒸腾作用是一个生理过程，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，但同时，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CO₂的同化；蒸腾作用产生的蒸腾拉力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时，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，将离体的植物细胞、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换；在气体交换的同时，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。称重时可采用扭力天平或电子分析天平。

2.测量重量法。把植株栽在容器中，茎叶外露进行蒸腾作用，容器口适当密封，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。这是一种适合于田间条件下测定瞬时蒸腾速率的方法，主要是应用灵敏的湿度敏感元件测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10s测定一次室内的湿度。蒸腾速率是由绝对湿度增加而得到的，而绝对湿度是由相对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，有一种稳态气孔计，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。红外线对双元素组成的气体有强烈的吸收能力，H₂O是双元素（H和O）组成，因此，用红外线分析仪(IRGA)可测定水的浓度，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测量：一是绝对测量，即测定蒸腾室中水蒸气浓度与封闭在参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。二是相对测量，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测定。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。