基本信息
- 项目名称：
- 温度和光周期队楸树抗寒性的诱导
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 本研究通过一个模拟的环境利用温度和光周期对楸树抗寒性的影响通过电阻抗图谱法直接测得其抗寒性，为推断其潜在栽培范围奠定基础。
- 详细介绍：
- 楸树是造林树种，也是重要的园林绿化树种。通过对四种楸树进行4个不同温度与光周期组合处理：长光周期高温(16h/8h, 23℃)、长光周期低温(16h/8h, 5℃)、短光周期高温(8h/16h, 23℃)、短光周期低温(8h/16h,5℃)，分别用电导法(EL)、电阻抗图谱法（EIS）测定了楸树的抗寒性，研究温度和光周期对楸树抗寒性的影响以及扩展电阻抗图谱法在楸树上的应用。 主要结果如下： 1. 低温长日照处理对滇楸，灰楸，梓楸的抗寒性有增强的显著作用，只有低温短日照对金丝楸的茎的抗寒性有显著增强作用。 2. 不同光周期和温度处理使不同楸树抗寒性发生了明显变化，其中胞外电阻率为测定滇楸和金丝楸抗寒性的最佳参数（R2=0.888，R2=0.921），胞内电阻率为测定灰楸抗寒性的最佳参数（R2=0.939），弛豫时间为测定梓楸抗寒性的最佳参数（R2=0.860）。 3. 低温长日照处理使不同楸树提高抗寒性，弛豫时间对抗寒性有着显著的影响，可能是细胞膜组成的变化、细胞内离质体和共质体中离子的迁移率从而导致抗寒性的提高。 4. 温度是导致弛豫时间分布系数主要因子，可能温度使细胞中细胞质的体积发生了变化导致弛豫时间分布系数发生了明显的变化，从而导致了抗寒性的增强。
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 气候变化致使园林树木向着更有利于生长的位置“迁移”，其分布的北部边缘就会向温度较低的高纬度地区移动，然而，北移后在抗寒锻炼期间当地的气候主要是温度和光照的变化。其主要变化是低温和短日照，而两者会诱导园林树木的抗寒性。本研究就是要通过一个模拟的环境利用温度和光周期对楸树抗寒性的影响通过电阻抗图谱法直接测得其抗寒性，为推断其潜在栽培范围奠定基础。
科学性、先进性及独特之处
- 以园林树木作为气候变暖对其抗寒性以及栽培范围影响的研究对象，采用电阻抗图谱法测定抗寒性，并采用未经人工冷冻处理样本测定抗寒性新方法。为推断其潜在栽培范围提供理论依据，具有先进性和创新性。并通过人工模拟环境利用低温和短日照对楸树的诱导，评价其在设定环境条件下的可种植情况，具有科学性。
应用价值和现实意义
- 本研究结果不仅仅只为楸树，还将为园林绿化建设中相关树种的应用，以及气候变化对园林树木潜在栽培区域进行分析提供有利的工具。同时用电阻抗图谱法测定植物的抗寒性不需要进行耗时的化学测定，也不需要对待测的样本做人工冷冻处理来估测其抗寒性，在抽样的当天相比，EIS法比较容易、快速，是一种研究植物抗寒性的有效实用的物理方法，具有广阔的应用前景。
学术论文摘要
- 全球气候变化使园林树木资源的利用面临新的挑战。树木对气候适应性的一个基本问题是秋季与春季生长期与休眠期临界点的适宜时间。以我国主要的园林绿化树种楸树为对象，通过生长室试验研究楸树对气候变暖的适应性及响应，重点强调由于生长季的延长导致生理变化对抗寒性的影响；通过预测不同栽培地理位置在现在和将来气候条件下致死冷冻温度发生的危险性，以及气候变化致使楸树栽培范围的潜在迁移。将为准确地估计未来气候变暖条件下园林树木抗寒性的变化，了解生长期与休眠期临界点的环境控制提供理论依据。对预测气候变暖造成生长期与休眠期临界点的改变，园林树种栽培分布界限的可能变化具有重要的指导意义。 树种北移后，对其生长有关系的最主要的环境因子是低温和短日照。本研究就是要通过一个模拟的环境利用低温和短日照对楸树抗寒性的诱导从而为推断出其潜在栽培范围提供有力依据。
获奖情况
- 无
鉴定结果
- 无
参考文献
- [1]唐海萍, 陈旭东, 张新时. 1998. 中国东北样带生物群区及其对全球气候变化响应的初步探讨. 植物生态学报, 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]董胜豪,张钢, 抗寒锻炼期间白皮松电阻抗图谱参数对可溶性糖与淀粉含量变化的响应. 河北农业大学学报, 2005/03 [4]张钢. 国外木本植物抗寒性测定方法综述 [J]. 世界林业研究, 2005, 18(5): 14-20. [5]刘晓红, 盐胁迫对小麦叶片电阻抗图谱参数的影响, 2009/05 [6]张钢,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] Ryyppö, 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.
同类课题研究水平概述
- Weiser (1970)认为树木抗寒锻炼是几个独立的生理和物理进程的结果。此外，Chen 和 Li (1978)认为不同环境因子对抗寒性的影响呈加性。这意味着如果光周期和温度没有交互作用的话，抗寒性是二者诱导的总和。在几个木本树种的实验中已经证实了短光周期和低温对抗寒性的加性影响。 然而，根据Zhang 等 (2003)对欧洲赤松二年生幼苗的研究表明，温度和光周期对欧洲赤松苗不同器官芽、茎、针叶和根的影响都不是加性的，而是存在着交互作用。他们的研究结果也表明了，还需要对不同树种，在不同阶段进行更多的试验检验，以获得更为详细的关于温度和光周期对抗寒性影响的信息。相应的数学模型也需要修改，应考虑不同环境因子的交互作用。但是，Zhang 等 (2003)对欧洲赤松二年生幼苗的研究，设置了三个处理：短光周期+低温，长光周期+低温，短光周期+高温处理；没有设置长光周期+高温处理，他们假设高温+长光周期对抗寒锻炼没有诱导作用。还需要对长光周期+高温处理对抗寒性的影响作进一步研究。 在王爱芳等(2007)对樟子松苗进行不同光周期和温度处理后，高温+长光周期处理能够诱导抗寒性增强，不支持Zhang等(2003)的高温+长光周期处理植物的抗寒性保持最低水平不变的假设。针叶的抗寒性有差异，但呈多项式相关，在实践中应以一种方法为主，辅以其他方法综合评定某树种的抗寒性。
