【摘要】：植物電信號是對外界刺激的最初反應(yīng)之一,在逆境脅迫下的植物會產(chǎn)生相應(yīng)的電信號變化,這在國內(nèi)外已有報道。引起電信號變化的根本原因是進出植物體的離子交換過程,然而電信號變化過程中的離子改變規(guī)律仍然需要深入研究,找到一種行之有效的檢測手段將對此產(chǎn)生積極意義。本研究將植物電生理中的胞內(nèi)測量技術(shù)、胞外動態(tài)離子流檢測技術(shù)相結(jié)合,對植物電信號變化過程的離子機制進行了探索性研究,并選取耐鹽性不同的小麥品種為對象,同步記錄了鹽脅迫下的植物細(xì)胞膜電位與胞外對流、H’流信息,提取其耐鹽性特征參數(shù),對其進行分析和解譯。以特征參數(shù)對脅迫的響應(yīng)為依據(jù),對小麥的耐鹽等級進行辨識分類,建立了基于作物離子交換過程的耐鹽特性辨識模型,為作物抗性早期篩選提供科學(xué)依據(jù)。針對問題進行研究,主要成果如下：(1)進行了膜電位與離子流同步檢測技術(shù)中的微電極傳感器關(guān)鍵技術(shù)研究主要制備了三種適用于膜電位與離子流同步檢測技術(shù)的離子選擇性微電極傳感器,分別用于檢測胞外單一離子流、胞內(nèi)離子活度,以及胞外雙離子流的檢測,研究了微電極制備過程的拉制、硅烷化、灌充等關(guān)鍵工藝,特別是硅烷化處理,給出了微電極阻抗、能斯特斜率、檢測限、響應(yīng)時間等性能的測試方法及測試結(jié)果,研究了微電極性能對膜電位與離子流同步檢測技術(shù)的影響。其中檢測胞外單一離子流的離子選擇性微電極已應(yīng)用于同步檢測系統(tǒng)中,用于檢測小麥根區(qū)胞外H’流、K+流在瞬時NaCl刺激下的變化規(guī)律。(2)研究了獲取植物活體膜電位與胞外離子交換動態(tài)變化的同步檢測方法及離子流檢測方法校準(zhǔn)模型搭建了能夠獲取植物活體膜電位與胞外離子交換動態(tài)變化的同步檢測系統(tǒng)；研究了離子流檢測方法的校準(zhǔn)模型及關(guān)鍵技術(shù),驗證了離子流檢測系統(tǒng)的準(zhǔn)確性與可靠性；測量了膜電位與離子流同步檢測系統(tǒng)的噪聲水平,膜電位檢測噪聲為0.1 mV以內(nèi),離子流噪聲檢測為15μV以內(nèi),能夠滿足測量精度要求；研究了膜電位與離子流原始數(shù)據(jù)的插值擬合算法與降噪算法；實驗論證了對小麥樣本實施瞬時NaCl刺激的三種方式,并選擇了合適的刺激方法。(3)研究了鹽脅迫下小麥根區(qū)的膜電位與胞外離子流的同步變化規(guī)律以不同耐鹽性小麥品種德抗961、薛早、農(nóng)大5182和京411為研究對象,應(yīng)用膜電位與離子流同步檢測系統(tǒng)對瞬時NaCl刺激下小麥根區(qū)的膜電位與進出小麥根區(qū)的離子流信息進行了同步檢測,發(fā)現(xiàn)小麥根區(qū)細(xì)胞膜電位的超極化與復(fù)極化過程與胞外H’流、K+流分別存在著正相關(guān)性,說明了超極化過程可能有質(zhì)子泵的參與,而從超極化狀態(tài)轉(zhuǎn)為去超極化之后的過程很可能主要由K+流失貢獻,揭示了小麥耐鹽性的部分離子響應(yīng)機理。(4)提取了小麥耐鹽性動力學(xué)曲線特征參數(shù),建立了小麥耐鹽性辨識模型選取不同耐鹽性小麥品種作為樣本,繪制了鹽脅迫下的膜電位變化曲線及胞外K+流、H+流變化曲線,并從中擇定了能夠表征小麥生理對鹽脅迫產(chǎn)生的響應(yīng)特征的9種動力學(xué)曲線特征參數(shù),研究了不同耐鹽性小麥對瞬時NaCl刺激的膜電位響應(yīng)機制與胞外K+流、H+流響應(yīng)機制;基于支持向量機建立了小麥耐鹽性辨識模型,為作物抗逆性研究提供方法。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP212.9;S512.1

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本文編號：2263780