[发明专利]一种测定植物亚低温或亚高温耐受性的方法

说明书

技术领域

本发明属于植物温度耐受性测定技术领域，具体涉及一种测定植物亚低温或亚高温耐受性的方法。

背景技术

温度是植物生长最重要的环境因子，高温或者低温都会造成植物生长发育受阻，甚至伤害。

不同的植物，对温度的要求不同，甚至同一株植物在不同的生育期对温度的要求也不同。所谓亚低温或亚高温是指仅使作物生长缓慢但不使作物受到较大伤害而导致其生长停滞的温度条件。

植物对亚低温、亚高温的耐受能力被称为亚低温耐受性或亚高温耐受性，它与植物对冷害、热害的抵抗能力即耐冷性和耐热性之间既有联系又相互区别。例如，大多起源于热带、亚热带的喜温耐热植物的亚低温范围在10～23℃左右，在该温度范围，植物并没有明显的受害症状，但表现出生长缓慢或停滞，花期延迟，花打顶，黄化，萎蔫，座果率低，畸形果多和产量下降等，从而造成经济损失。准确评价植物的亚低温耐受性，对于植物的适地种植、茬口安排以及减灾避灾有着重要意义。

亚低温或亚高温对植物多种生理生化指标均有影响。例如渗透调解物质、活性氧、保护酶、基因表达、蛋白含量在低温下均会发生变化。这些指标均可在不同水平、不同程度反映植物低温的抗性。

细胞膜是由脂类、蛋白质和碳水化合物构成的一个平衡体系，既能与外界完成信息与物质的交换，又能对外界逆境条件及时地做出响应，是最为保守的细胞结构之一，被认为是感受低温信号的器官，也是低温冷害发生的首要部位。正常情况下，细胞膜具有选择透性，可以具有选择性的与外界进行物质与离子的交换，并处于一个相对稳定的动态平衡中。

植物抗寒性的经典测定方法——电导率法，就是基于该原理建立的。在极端低温条件下，细胞膜破裂，细胞内的电解质外渗，电导值就会增大。早在1930年，Dexter和Tottingham就用该方法测定了不同温度下电解质的渗漏情况。此后，结合Logistics方程，该方法成功应用于定量评价植物的抗寒性和耐热性。

电导率法的原理是基于细胞膜的渗漏程度而测定的，而渗漏的原因是细胞膜遭到破坏，比如，在零度以下低温，细胞内形成冰晶，将细胞膜刺裂，造成细胞质渗透，从而电导率增大。然而，在亚低温或者亚高温环境下，植物细胞膜的完整性尚未受到影响，但生理活性降低。应用电导率法不能有效区分生理活性的变化情况。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种测定植物亚低温或亚高温耐受性的方法，该方法适用于测定亚低温或亚高温逆境下植物的耐受能力的细微区别，具有灵敏度高、稳定性好的特点。

细胞膜的导水性是所有细胞的基本特征，细胞内外的渗透势差直接决定水分的进出。对于从植物细胞获取的原生质体而言，体积会发生相应变化。在环境温度发生变化时，水分运输的速度发生变化，水分运输速度的变化可以通过原生质体体积的变化情况定量分析。目前，基于该原理测定、评价植物亚低温和亚高温耐受性的方法还未见报道。

由于水分的跨膜运输是植物细胞的基本功能，亚低温或亚高温条件下，跨膜运输速度有着明显变化，结合该原理，本发明建立了下述测定植物亚低温或亚高温耐受性的新方法——导水系数法。

本发明的上述技术问题是通过以下技术方案来实现的：一种测定植物亚低温或亚高温耐受性的方法，包括以下步骤：

(1)选取植物幼嫩组织，破碎后，向破碎材料中加入酶解液混匀，在黑暗条件下震荡酶解植物幼嫩组织的细胞壁；

(2)酶解后过滤，收集滤液，清洗，离心，弃上清，获得原生质体悬浮液，并在原生质体悬浮液中加入水解酶以保持细胞壁纤维素的低水平再生；

(3)将加入水解酶的原生质体在亚低温或亚高温条件下温浴，温浴结束后，加超纯水以降低溶液渗透势，定时测定原生质体的直径；

(4)用步骤(3)获得的原生质体的直径值，计算多个原生质体单位时间、单位渗透势、单位面积细胞膜上水分从细胞外进入细胞内的净速度Lp的平均值，该Lp平均值和所选植物适宜温度下的Lp值差值越大，说明其亚低温或亚高温耐受性越差。

相反，如步骤(4)中该Lp平均值和所选植物适宜温度下的Lp值越接近，说明该植物的亚低温或亚高温耐受性越好。

在上述测定植物亚低温或亚高温耐受性的方法中：

步骤(1)中所述的植物幼嫩组织优选为植物的嫩叶、新梢、嫩根、细胞或者愈伤组织等。这些植物的嫩叶、新梢、嫩根或愈伤组织，优选切成长×宽为(2～3)×(2～3)mm左右的小块；对于液体培养的细胞，过滤去除培养液即可。