1. 研究目的与意义、国内外研究现状(文献综述)
意义:
低温伤害是一种常见的自然灾害,也是植物区域性分布和季节性生长的限制因素。低温冷害会导致植物的光合酶活性、光合电子传递速率下降,从而削弱植物利用光能的能力,抑制叶黄素循环参与的非光化能量耗散或抑制蛋白修复循环,引起光抑制现象。一定胁迫范围内,植物通过热耗散、PSII反应中心可逆失活和Mehler反应等过程保护光合机构免受破坏。低温胁迫严重时,会抑制PSII的修复,甚至对光合机构产生不可逆的破坏。水稻是喜温作物 ,苗期和孕穗期是低温敏感期 ,低温可对水稻代谢和生理造成不可逆伤害 ,叶绿体水平上使膜透性增加,叶绿素合成受抑制,叶绿体结构遭到破坏 ,导致光合能力下降等。
叶绿素荧光是研究光合作用的一个敏感的探针,叶绿素荧光分析具有灵敏、简便,快速和对植物无破坏损伤的特点。它既可以用于叶绿体、叶片,也可以遥感用于群体、群落。它既是室内光合基础研究的先进工具,也是室外自然条件下诊断植物体内光合机构运转状况、分析植物对逆境响应机理的重要方法。 叶绿素荧光动力学特性包含着丰富的信息。在理论上,可以用来研究光合作用过程能量吸收、传递与转换的机理。但对于植物生理生态学研究者而言,主要兴趣集中在光合作用的能量利用效率、过剩光能导致的光合作用光抑制、光破坏,以及光破坏防御机制等方面。
2. 研究的基本内容和问题
目标:研究低温胁迫下水稻剑叶叶绿素荧光特性,从而确定低温对水稻的影响
内容:对水稻进行低温处理,处理前处理中处理后都要测量水稻的叶绿素荧光特性
3. 研究的方法与方案
研究方法:控制变量法,选取长势相似的水稻,变量为处理温度,处理时间和水稻品种
技术路线:挑选长势相似的水稻 →进行低温处理且每日测量数据 →处理结束后测量叶绿素荧光情况→数据导出整理总结→数据处理→结果分析
4. 研究创新点
准备两个品种的水稻,设定了四个处理温度,三个处理时间,能处理的水稻很多,变量条件准备的相对充分。
创新使用了PAM-2500型便携式叶绿素荧光仪,它是著名的PAM-2000/PAM-2100叶绿素荧光仪的升级版。Walz公司1992年研制出第一台便携式叶绿素荧光仪PAM-2000,它一面世就获得了良好的声誉,并在世界各地得到广泛应用。PAM-2500 保留PAM-2000/PAM-2100的所有优点并且在技术上做了很大改进,它的硬件和光学系统都采用了最新的技术。结合最新的超便携个人电脑(UMPC)技术,仪器操作通过最新操作软件PamWin-3进行,完全基于Windows操作系统,界面友好。
叶绿素荧光可以通过不同的方法测量,根据不同的应用目的,数据的分析方法也不同。便携式叶绿素荧光仪PAM-2500 在荧光测量和数据分析方面具有高度可塑性。但这并不意味着在开始测量前就必须掌握这台多功能仪器的所有特性。实际上,由于软件PamWin-3对仪器的控制是“智能化”的,因此操作失误几乎不对仪器本身产生有影响。另外,也不必当心仪器参数的设置,因为这些都是标准测量设置,即使人为对其进行了改变,也可以随时恢复。因此,即使专业背景很弱的初级用户也很容易掌握测量方法,并且随着测量的进行对专业知识的掌握也会逐渐深入,直至能够进行高级应用。
5. 研究计划与进展
研究计划:挑选长势相似的水稻 →进行低温处理且每日测量数据 →处理结束后测量叶绿素荧光情况→数据导出整理总结→数据处理→结果分析
预期进展:每日数据都能正常测量,除去阴雨天气的影响,所有水稻都能进行处理并进行数据测量,处理结束后数据汇总整理,处理数据并进行分析。
