[发明专利]一种利用电生理信号快速表征植物昼夜节律的装置及方法

说明书

本发明提供了一种利用电生理信号快速表征植物昼夜节律的装置及方法，属于植物生物物理信息检测领域。本发明利用两电极板将待测植物叶片夹住，测定不同植物叶片电生理参数，以正弦函数拟合植物电生理信号随时间的变化关系，建立植物叶片电生理信号随时间周期性变化动态模型，根据模型的变化规律获取待测植物叶片电生理信号的昼夜节律，通过模型中的各参数值表征待测植物基于不同电生理信号的植物昼夜节律特征。本发明能便捷、无损、精确在线测定基于电生理信号的植物昼夜节律，测定结果可量化，不同批次具有可比性，为揭示植物昼夜节律及其发生规律提供科学依据。

技术领域

本发明涉及植物生物物理信息检测领域，具体涉及一种利用电生理信号快速表征植物昼夜节律的装置及方法。

背景技术

地球围绕地轴的自转导致了环境的规律性变化。如光照、温度、湿度等都以近24h为基础，具有明显的日变化。生物体对地球物理学的周期性变化在行为和生理机能上产生有节律的反应，这种特性被称为生物钟。生物钟的输出，即生物节律，通常指生物昼夜节律，表现为运动周期近似自然界昼夜变化的节律性。生物节律是一种内在的、复杂而精细的生理调节系统，它使植物得以根据外界周期性变化来协调自身新陈代谢及各种生理过程。不同植物、不同生理生化变化生物钟表现的周期不同，植物的许多生理生化反应都表现出以约24h为周期的昼夜节律。生物节律的输出途径主要包括内在生理过程和外在生理过程，用传统方法不管从细胞水平还是生物体水平去研究植物的生物节律，其工作量大，操作复杂，且对植物具有破坏性。因此，找到一种简单、快速且无损的测定方法，对揭示自然条件下植物叶片内部生理信息生物节律及其发生规律具有重要意义。

发明内容

针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种利用电生理信号快速表征植物昼夜节律的装置及方法，可以快速、无损且精确地监测不同植物电生理信号的昼夜变化，以电生理信号的昼夜变化来表征植物的昼夜节律，以克服现有技术中难以简单、快速、无损获取植物内部生理的生物节律信息，不同测量时间结果具有差异性、多次测定叶片受损、测定结果不具备可比性的缺陷。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种利用电生理信号快速表征植物昼夜节律的方法，包括步骤：

S1，将待测叶片夹在测定装置的两电极板之间，连续在线监测植物生理电阻、生理电容和生理阻抗随时间变化的数据；

S2，以正弦函数分别拟合植物生理电阻、生理电容和生理阻抗随时间的变化关系，分别构建植物叶片生理电阻、生理电容和生理阻抗随时间周期性变化动态模型，获得所述动态模型各参数值，包括正弦函数的波幅、周期、初相位和偏距；

S3，利用所述各参数值表征待测植物基于不同电生理信号的植物昼夜节律特征。

进一步的技术方案，所述植物叶片生理电阻随时间周期性变化动态模型为：

其中：R为电阻，参数a₁为正弦函数的波幅，t为时间，c₁为t＝0时的初相位，R₀为偏距，b₁为周期。

更进一步的技术方案，所述R₀表征基础电阻R_B，a₁表征可变电阻R_V，R₀与a₁之和表征静息电阻R_R；b₁换算成时间周期T₁：T₁＝24b₁，c₁换算成时间为单位的初相位IP₁，即

进一步的技术方案，所述生理电容随时间周期性变化动态模型为：