[发明专利]一种植物气孔监测系统以及利用该系统分析植物气孔对环境响应的方法

说明书

本发明公开了一种植物气孔监测系统以及利用该系统分析植物气孔对环境响应的方法。本发明所述植物气孔监测系统，包括计算机以及连接于所述计算机上的光合仪和显微镜；所述光合仪包括光合仪主机以及与所述光合仪主机电连接的环控叶室，所述环控叶室包括叶室夹以及设置于所述叶室夹上的玻璃和密封垫；所述计算机中含有图像采集软件，用于对所述显微镜采集的气孔状态进行实时获取和拍摄保存。所述系统专用于植物气孔环境生理研究，可使植物叶片所处环境稳定，试验处理施加简便精确，细胞检测和数据图像存储同步完成，实现了操作简单化，处理精确化、数据搜集整理智能化，用于实现光合参数和气孔开度同步实时观察。

技术领域

本发明涉及植物生理学领域，特别涉及一种监测植物气孔的系统，以及利用该系统分析植物气孔对环境响应机制的方法。

背景技术

气孔是植物表皮细胞所发育形成的一个特殊结构，由一对保卫细胞包围而成。保卫细胞通常分为两种形态，即肾型和哑铃型。肾型保卫细胞的内侧细胞壁较厚，坚韧而有弹性，哑铃型保卫细胞中间的壁较厚，两端较薄。气孔的开闭，也就是气孔运动，由保卫细胞膨压变化来决定。研究表明保卫细胞膨压变化非常灵敏，受多种因素调控，主要包括水分、光照、CO₂浓度、温度、空气湿度等环境因子和一些化学物质如脱落酸(ABA)。

植物与外界进行水分、CO₂等气体交换主要是通过气孔进行的，直接决定光合和蒸腾作用过程能否顺利进行，这对于植物生长发育和逆境胁迫适应都是至关重要的。因此，了解气孔运动的变化规律及其调控机制，对植物基础研究和农作物生产实践都有重要意义。但是，目前对活体植物气孔动态检测主要是依靠间接方法，例如，采用红外热成像仪检测不同环境条件下的叶片温度变化，来间接表现气孔的状态，采用光合仪来检测局部叶片的气孔导度或蒸腾速率来间接推测气孔开度的动态变化。而活体植物气孔开度的真正变化，尤其是环境条件改变或施加外部刺激等情况下，气孔开度的动态变化还不清楚。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够测定活体植物气孔变化的系统，以及利用该系统分析植物气孔对环境响应的方法，能够获得活体植物气孔随环境改变的真实变化情况。

本发明的技术方案如下：

本发明提供一种植物气孔监测系统，包括计算机以及分别电连接于所述计算机上的光合仪和显微镜；所述光合仪包括光合仪主机以及与所述光合仪主机电连接的环控叶室，所述环控叶室包括叶室夹，所述叶室夹分为叶室夹上部和叶室夹下部，所述叶室夹上部设置有观察区，所述观察区设置有玻璃；所述计算机中含有图像采集软件，用于对所述显微镜采集的气孔状态进行实时获取和拍摄保存。

优选的，所述环控叶室不含有光源。

更优选的，所述环控叶室的外部加置有冷光源。

优选的，所述光合仪为CIRAS-2光合仪。

优选的，所述玻璃为高透光玻璃。

优选的，所述气孔状态为气孔保卫细胞的状态。

本发明还提供了一种利用上述任意一项所述技术方案的植物气孔监测系统分析植物气孔对环境响应的方法，包括以下步骤：

(1)以环控叶室夹住待测植物叶片，并置于所述显微镜的物镜镜头下；

(2)调整显微镜，使其捕获的气孔图像清晰稳定，并显示在与所述显微镜连接的计算机图像采集软件中；设置所述图像采集软件自动定时拍照；

(3)通过所述光合仪设定植物正常生长所需的环境参数，所述光合仪的屏幕显示各参数稳定开始记录，同步设定所述图像采集软件开始工作；

(4)根据预定的环境因子改变待测叶片的环境，通过改变光合仪参数对叶片进行处理或者人工对植物施加处理，图像采集软件实时采集叶片的图像信息；