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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 溫度和光周期隊(duì)楸樹抗寒性的誘導(dǎo)
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類：
- 生命科學(xué)
- 簡(jiǎn)介：
- 本研究通過一個(gè)模擬的環(huán)境利用溫度和光周期對(duì)楸樹抗寒性的影響通過電阻抗圖譜法直接測(cè)得其抗寒性，為推斷其潛在栽培范圍奠定基礎(chǔ)。
- 詳細(xì)介紹：
- 楸樹是造林樹種，也是重要的園林綠化樹種。通過對(duì)四種楸樹進(jìn)行4個(gè)不同溫度與光周期組合處理：長(zhǎng)光周期高溫(16h/8h, 23℃)、長(zhǎng)光周期低溫(16h/8h, 5℃)、短光周期高溫(8h/16h, 23℃)、短光周期低溫(8h/16h,5℃)，分別用電導(dǎo)法(EL)、電阻抗圖譜法（EIS）測(cè)定了楸樹的抗寒性，研究溫度和光周期對(duì)楸樹抗寒性的影響以及擴(kuò)展電阻抗圖譜法在楸樹上的應(yīng)用。 主要結(jié)果如下： 1. 低溫長(zhǎng)日照處理對(duì)滇楸，灰楸，梓楸的抗寒性有增強(qiáng)的顯著作用，只有低溫短日照對(duì)金絲楸的莖的抗寒性有顯著增強(qiáng)作用。 2. 不同光周期和溫度處理使不同楸樹抗寒性發(fā)生了明顯變化，其中胞外電阻率為測(cè)定滇楸和金絲楸抗寒性的最佳參數(shù)（R2=0.888，R2=0.921），胞內(nèi)電阻率為測(cè)定灰楸抗寒性的最佳參數(shù)（R2=0.939），弛豫時(shí)間為測(cè)定梓楸抗寒性的最佳參數(shù)（R2=0.860）。 3. 低溫長(zhǎng)日照處理使不同楸樹提高抗寒性，弛豫時(shí)間對(duì)抗寒性有著顯著的影響，可能是細(xì)胞膜組成的變化、細(xì)胞內(nèi)離質(zhì)體和共質(zhì)體中離子的遷移率從而導(dǎo)致抗寒性的提高。 4. 溫度是導(dǎo)致弛豫時(shí)間分布系數(shù)主要因子，可能溫度使細(xì)胞中細(xì)胞質(zhì)的體積發(fā)生了變化導(dǎo)致弛豫時(shí)間分布系數(shù)發(fā)生了明顯的變化，從而導(dǎo)致了抗寒性的增強(qiáng)。
作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 氣候變化致使園林樹木向著更有利于生長(zhǎng)的位置“遷移”，其分布的北部邊緣就會(huì)向溫度較低的高緯度地區(qū)移動(dòng)，然而，北移后在抗寒鍛煉期間當(dāng)?shù)氐臍夂蛑饕菧囟群凸庹盏淖兓?。其主要變化是低溫和短日照，而兩者?huì)誘導(dǎo)園林樹木的抗寒性。本研究就是要通過一個(gè)模擬的環(huán)境利用溫度和光周期對(duì)楸樹抗寒性的影響通過電阻抗圖譜法直接測(cè)得其抗寒性，為推斷其潛在栽培范圍奠定基礎(chǔ)。
科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處
- 以園林樹木作為氣候變暖對(duì)其抗寒性以及栽培范圍影響的研究對(duì)象，采用電阻抗圖譜法測(cè)定抗寒性，并采用未經(jīng)人工冷凍處理樣本測(cè)定抗寒性新方法。為推斷其潛在栽培范圍提供理論依據(jù)，具有先進(jìn)性和創(chuàng)新性。并通過人工模擬環(huán)境利用低溫和短日照對(duì)楸樹的誘導(dǎo)，評(píng)價(jià)其在設(shè)定環(huán)境條件下的可種植情況，具有科學(xué)性。
應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義
- 本研究結(jié)果不僅僅只為楸樹，還將為園林綠化建設(shè)中相關(guān)樹種的應(yīng)用，以及氣候變化對(duì)園林樹木潛在栽培區(qū)域進(jìn)行分析提供有利的工具。同時(shí)用電阻抗圖譜法測(cè)定植物的抗寒性不需要進(jìn)行耗時(shí)的化學(xué)測(cè)定，也不需要對(duì)待測(cè)的樣本做人工冷凍處理來(lái)估測(cè)其抗寒性，在抽樣的當(dāng)天相比，EIS法比較容易、快速，是一種研究植物抗寒性的有效實(shí)用的物理方法，具有廣闊的應(yīng)用前景。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 全球氣候變化使園林樹木資源的利用面臨新的挑戰(zhàn)。樹木對(duì)氣候適應(yīng)性的一個(gè)基本問題是秋季與春季生長(zhǎng)期與休眠期臨界點(diǎn)的適宜時(shí)間。以我國(guó)主要的園林綠化樹種楸樹為對(duì)象，通過生長(zhǎng)室試驗(yàn)研究楸樹對(duì)氣候變暖的適應(yīng)性及響應(yīng)，重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)由于生長(zhǎng)季的延長(zhǎng)導(dǎo)致生理變化對(duì)抗寒性的影響；通過預(yù)測(cè)不同栽培地理位置在現(xiàn)在和將來(lái)氣候條件下致死冷凍溫度發(fā)生的危險(xiǎn)性，以及氣候變化致使楸樹栽培范圍的潛在遷移。將為準(zhǔn)確地估計(jì)未來(lái)氣候變暖條件下園林樹木抗寒性的變化，了解生長(zhǎng)期與休眠期臨界點(diǎn)的環(huán)境控制提供理論依據(jù)。對(duì)預(yù)測(cè)氣候變暖造成生長(zhǎng)期與休眠期臨界點(diǎn)的改變，園林樹種栽培分布界限的可能變化具有重要的指導(dǎo)意義。 樹種北移后，對(duì)其生長(zhǎng)有關(guān)系的最主要的環(huán)境因子是低溫和短日照。本研究就是要通過一個(gè)模擬的環(huán)境利用低溫和短日照對(duì)楸樹抗寒性的誘導(dǎo)從而為推斷出其潛在栽培范圍提供有力依據(jù)。
獲獎(jiǎng)情況
- 無(wú)
鑒定結(jié)果
- 無(wú)
參考文獻(xiàn)
- [1]唐海萍, 陳旭東, 張新時(shí). 1998. 中國(guó)東北樣帶生物群區(qū)及其對(duì)全球氣候變化響應(yīng)的初步探討. 植物生態(tài)學(xué)報(bào), 22 (5): 425-433 [2] Glerum, C. Frost hardiness of coniferous seedling: principles and applications. In: Duryea, M.L. ed. Evaluating seedling quality: principles, procedures, and predictive abilities of major test. 1985, 107-123. [3]董勝豪,張鋼, 抗寒鍛煉期間白皮松電阻抗圖譜參數(shù)對(duì)可溶性糖與淀粉含量變化的響應(yīng). 河北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 2005/03 [4]張鋼. 國(guó)外木本植物抗寒性測(cè)定方法綜述 [J]. 世界林業(yè)研究, 2005, 18(5): 14-20. [5]劉曉紅, 鹽脅迫對(duì)小麥葉片電阻抗圖譜參數(shù)的影響, 2009/05 [6]張鋼,Assessing Frost Hardiness of Pinus bungeana Shoots and Needles by Electrical Impedance Spectroscopy with and without Freezing Tests. Journal of Plant Ecology ,2010.3(4) [7] Ryypp?, A. Repo, T. & Vapaavuori, E. Development of freezing tolerance in roots and shoots of Scots pine seedlings at nonfreezing temperatures [J]. Canadian Journal of Forest Research, 1998, 28: 557-565. [8] Repo, T. Seasonal changes of frost hardiness in Picea abies and Pinus sylvestris in Finland [J]. Canadian Journal of Forest Research, 1992, 22: 1949-1957.
同類課題研究水平概述
- Weiser (1970)認(rèn)為樹木抗寒鍛煉是幾個(gè)獨(dú)立的生理和物理進(jìn)程的結(jié)果。此外，Chen 和 Li (1978)認(rèn)為不同環(huán)境因子對(duì)抗寒性的影響呈加性。這意味著如果光周期和溫度沒有交互作用的話，抗寒性是二者誘導(dǎo)的總和。在幾個(gè)木本樹種的實(shí)驗(yàn)中已經(jīng)證實(shí)了短光周期和低溫對(duì)抗寒性的加性影響。 然而，根據(jù)Zhang 等 (2003)對(duì)歐洲赤松二年生幼苗的研究表明，溫度和光周期對(duì)歐洲赤松苗不同器官芽、莖、針葉和根的影響都不是加性的，而是存在著交互作用。他們的研究結(jié)果也表明了，還需要對(duì)不同樹種，在不同階段進(jìn)行更多的試驗(yàn)檢驗(yàn)，以獲得更為詳細(xì)的關(guān)于溫度和光周期對(duì)抗寒性影響的信息。相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型也需要修改，應(yīng)考慮不同環(huán)境因子的交互作用。但是，Zhang 等 (2003)對(duì)歐洲赤松二年生幼苗的研究，設(shè)置了三個(gè)處理：短光周期+低溫，長(zhǎng)光周期+低溫，短光周期+高溫處理；沒有設(shè)置長(zhǎng)光周期+高溫處理，他們假設(shè)高溫+長(zhǎng)光周期對(duì)抗寒鍛煉沒有誘導(dǎo)作用。還需要對(duì)長(zhǎng)光周期+高溫處理對(duì)抗寒性的影響作進(jìn)一步研究。 在王愛芳等(2007)對(duì)樟子松苗進(jìn)行不同光周期和溫度處理后，高溫+長(zhǎng)光周期處理能夠誘導(dǎo)抗寒性增強(qiáng)，不支持Zhang等(2003)的高溫+長(zhǎng)光周期處理植物的抗寒性保持最低水平不變的假設(shè)。針葉的抗寒性有差異，但呈多項(xiàng)式相關(guān)，在實(shí)踐中應(yīng)以一種方法為主，輔以其他方法綜合評(píng)定某樹種的抗寒性。
