一种测定植物瞬时生长速率的新装置

一种测定植物瞬时生长速率的新装置 一种测定植物瞬时生长速率的新装置 68j 参考文献6谢惠民,孙定义,张继志等.维生素知讲北京:人民卫生 1上海化工学院l丹析化学教研组,成都工学院化学教出版社'198.鲫 研室分析化学(F册j.北京:^教育mf}瓯社j.7m彭麟一史延茂?紫外法直接测定维生素?生抽化学与 222 生轴轴理进展'108$(3)? 2中?II_^学生物系生化微生物教研宰:化技术导难北8噜um'sa".酣.'nd 京:^民教育出版社.197845''0d,."…鲫?由adinE 3l毛金胜,张述义,刘桂林等.实用牛物化学技术.太原:III'7一pIlL'】0一".th.帆矿砒'【981' 西高校联合出版社,l99425.(5)l289 西北农业上学基础生物化学实验指导.西安:陕西科学9LaMY,sA,H【【【IB'G."andas哪bi 技术出版社,1g86108.i玎p'h'P加一)M甜.p'融' 5司世麟用比色法测定血{葭中抗坏血跛古量生拘化学1983'208帅 了6弓 植物生理学通讯M蛳肼m证州l996,32(5):365,368 一 种测定植物瞬时生长速率的新装置 {霉耄她100094)黼71210?早,,土罕臣中国农业大学植物生理生化开放实验室,北京L,/'//———— V ANovelApparatusforMeasuringtheInstantaneousGrowthRateofIntact Plants l712100) 准确,快速,连续地测定植物的生长速率 是研究植物生长发育和阐明植物激素作用机 制的必要条件.但是有关植物的生长研究大 多采用配有目镜测微尺的双目显微镜,测量 离体组织切段的长度变化.或用直尺 直接度量活体植物材料的生长变化"] ,准确度 这两种方法不仅操作繁琐,费时费力 差,而且还不能连续测定植物材料的长度变 化,尤其是活体植物材料的生长速率.前 文'报道了一种连续准确地测定活体玉米 幼苗叶片生长速率的装置,本文在此基础上 报道另一种也可用于准确测定双子叶植物幼 苗/下旺轴和禾本科单子叶植物幼苗/胚芽鞘 生长速率的新装置. 材料与方法 1装置结构和原理 图l是植物生长瞬时速率测定装置的结 构示意.生长仪横梁(图l—1)左端通过吊耳 (图l一4)与一平衡锤盘(图1—9)相连,平衡锤 盘又通过其中心小孔的细线与被测植物材料 (图1-15)相接;右端则通过吊耳与线性可变 收稿l995—08—30 l国家自然科学基金,陕西自然科学基金资助项目 2现在中国农大生物学院工作(北京l00094) 致谢本文所用LVDT系美国Schaev~z公司产品承 美国CaLffor~a大学The~loroC.Hsiao教授毫磨. ? 365? 差动传感器(1inearvariabledifferentialtrans— former,LVDT)的活动芯杆(图1—7)相连.测 定时,调节生长仪左右两端平衡锤的重量,使 两边保持平衡.植物生长时这种平衡便被破 坏,使LVDT芯杆向下移动,导致LVDT次级 线圈电压变化,输出电压经整流后用电位差 式自动记录仪记录.由于LVDT的输出电压 与芯杆位移量线性相关,所以用测微尺对生 长仪进行校正后,就可以将LVDT输出电压 变化曲线图换算成植物的生长曲线图,并求 出其生长速率 . xx 旃 ~fi* 图l植物瞬时生长速率测定装置结构示意 1.横粱|2吊耳|3玛瑙刀于和刀承f4.托翼f5.横梁升降 扦;6.LVDT线圈f.LVDT芯扦|8框罩;9.平衡锤盘; 10.平暂锤f11.开关/{胃零旋钮f12.术平{胃整脚;13垫脚; ld封度盘f15黄瓜幼苗f16指针f17.空心立柱|18记录 仪fl9直流稳压电源. 2测定实列 2.1植物材料黄瓜(船)"津研 6号",玉米(z?)"陕单11号"和小麦 (de5妇m)陕合6号"种子经表面消 毒,自来水冲洗,吸涨,在2TC黑暗下催芽 后,栽入湿蛭石中暗培养4d测量时.分别选 择上述苗高基本相等的玉米和小麦黄化幼 苗.采用水培法在室内(昼夜温度29/19士 1?,昼夜相对湿度65/45士5,光强35士5 pmol?m?S,光周期14h)条件下.用 Hoagland营养液培养至第3叶伸出3,5cm 左右,再分别用不含(对照)和含PEG一6000 (水分胁迫,一0.5MPa)的Hc~tgkand营养液 ?366? 继续培养24h.测定时,均选择第3叶片 2.2黄瓜幼苗生长速率的测定调节生长 仪左右两端的平衡锤,使其右端稍重于左端. 将一连在生长仪左端平衡锤盘下的细不锈钢 丝弯钩与黄化黄瓜幼苗弯钩相挂(见图1), 调节生长仪调零旋钮,使记录仪笔尖指在0 mV处打开走纸开关(记录仪走纸速度需事 先用秒表校准),记录仪即自动绘出黄瓜幼苗 的生长曲线.倘若测定黄瓜幼苗下胚轴生长 区的生长速率,则可将一15mm×20ITLrn的 软橡皮塞(其中心打有直径为2mm的小孔) 通过圆心一分为二,并用此两半块橡皮塞于 黄瓜幼苗下胚轴成熟区顶部处,将其固定在 15mm×60mm的盛水的平底玻璃试管中, 其余操作同上 2.3玉米幼苗生长速率的测定将一5mm ×20mm硬质木棒(底面雕有2mm×3mm 的凹孔)用线绳与生长仪左端平衡锤盘相连, 调节生长仪左右两端的平衡锤,使其左端稍 重于右端.测量时,使此术棒底面中心凹孔恰 好与玉米胚芽鞘顶端垂直接触,其余操作同 ,若要测定玉米胚芽鞘的生长速率, 上.同样 则只需在玉米幼苗中胚轴顶部处将其固定 (方法同2.2),其余操作同上. 2.4小麦幼苗和小麦/玉米幼苗叶片生长速 率的测定将一不锈钢小夹用线绳与生长仪 左端平衡锤盘相连,测定时用此小夹夹住小 麦胚芽鞘或幼苗叶片顶端,其余操作同2.2. 结果与讨论 l装置的传动结构 迄今为止,国内外还没有商品化的植物 生长速率测定仪出售.有关植物活体生长速 率的测定都采用一种简单的滑轮传动装 置0.尽管这些装置都特别选用了摩擦 阻力小的滑轮,但仍需给LVDT芯杆埯重至 少4O0mg,以克服滑轮转动时的摩擦阻 力,这样所测得的植物生长速率就包括 了此施重力对它的贡献.由于本装置依据杠 23d907654 杆原理设计.同时采用了玛瑙刀子和刀承传 动结构,使该装置具有更高的灵敏度,即只需 给LVDT芯杆旎重20mg便可感知植物的生 长,使芯杆旎重引起的误差减至不足估计的 程度,这对于难以测定的黄化玉米幼苗或胚 芽鞘材料来说,尤其重要.因为黄化玉米幼苗 胚芽鞘顶端极脆,用夹子夹时易断裂,所以本 文选用了前述的"顶替法"进行测定,结果令 人十分满意. 2装置的测量范围和灵敏度 为了确定该装置的线性测量范围,将一 精度为0.02mm的测微尺一端与生长仪左 端平衡锤盘相连,另一端与生长仪底板垂直 固定,仔细调整测微尺的读数,同时用记录仪 记录LVDT输出电压变化.图2是测微尺读 数(mm)与LVDT输出电压(mV)的关系示 意由回归分析结果可知,当测微尺读数.即 LVDT芯杆在其中心位置(输出电压0mV 处)两端12.5mm范围内运动时,输出电压 与芯杆位移线性相关一0.9999).且当信噪 比(S/N)为2:l时,最低测量限为0.6238 . 0O一5-OO/ - 19,// / / LvDT芯杆位移,r岫 图2植物生长速率测定装置的线性测试曲线 Y一3.4304x10…6a149×10一'{r一0.9999'n=10 3实测结果 图3是用该装置测得的9种不同活体植 物材料的生长曲线.其中玉米叶片(对照及水 分胁迫处理)的生长速率,即曲线5和6与文 献3相符;剩余7种材料的生长速率尚未见 文献报道.另外,分别比较圉中曲线1与2,3 与4可知,黄瓜幼苗的延伸生长主要是在下 胚轴生长区,而生长区以下的成熟区和基部 几乎停止生长.但是,玉米幼苗的延伸生长则 由胚芽鞘和中胚轴两部分的生长共同构成 这与用"等距线条"方法所测得的黄瓜幼苗和 玉米幼苗生长分布结果相一致(详细资料将 另文发表). 封 i 要 图3不同活体植物材料的生长曲线 1.黄瓜幼苗33.17~2.96(892)F2黄瓜幼苗下胚轴生 长区30.2O士2.51(8.31){3.玉米幼苗d6.0g士4.50 (977);4.玉米幼苗胚芽鞘26.1O士2.62(1m04) 5.玉米叶片(对照)65.32士248(3.80)F6玉米叶片 (一05MP丑处理)3689士190(5.15){7小麦叶片(对 照)39.97?2.33(9.92);8.小麦叶片(一9.5MP且处理) 1l_52士0.51(d.d3);9.小麦幼苗32-D8士359 (1991),其中1o单位为m?rain一. ? 367? 4注意事项 为了获得准确可靠的测量结果,使用该 装置时应特别注意以下几点: (1)生长仪应安放在水平,牢固的水泥台 面上,避免震动,气流,热源,潮湿,灰尘等外 界条件的影响.为了防潮,最好在生长仪箱内 放入干燥荆(如硅胶,无水氯化钙等). (2)使用前,应通过水准器检查生长仪是 否处于水平状态,必要时可调节水平调整脚, 使其保持水平. (3)使用过程中,要特别注意保护玛瑙刀 刃.旋转开关/调零旋钮一定要缓慢小心,不 得使其振动.另外,放取材料,加减平衡锤时, 必须先把生长仪横粱托起,以免损坏刀刃 (4)使用结束后,应托起生长仪横梁,取 出材料和左右两边的平衡锤,关好玻璃门,切 断电源,最后罩上布罩. (5)要保持生长仪室的整洁,安静.走路, 开关门等一切动作都要轻 参考文献 .表袖菜素内酯促进小麦胚芽鞘 1沈镇德.赵就橘,丁静 伸长的作用.植转生理擘报.1988,14z283 2张振壤,李天玉.荆家海植物瞬时生长速率测定披的研 制.生转化擘与生转轴理进展,1992,19z146 3荆家海.玉米幼苗叶片生长部位和瞬时生长速率的测 定-植转生理学通讯,1?9(3):58 4Chazen0.NeumannPM.Hydraulicsignalsfromther.出 andrapideilwallha1"doningingrowingmaize(z岬t口 L.)ka髓eprimary!p喃…p~lyethyletlecmin ducedwaterdefiacg.,州,199{,104:1385 jCheungSP.ClelandREG&hct0inhibitsauninduced growth怫Coleoptil~f.0mechanism』.删 珊,I991-32i10l5 8HatfietdR.NevlnsDJ.Plant?UwalJproleJ~Partial charactcri~tlonotmaiz~waJIproteinswithputativer0in auxinindued0州h.JCe//Phgts~,l988,29:713 7H—T,SoneY,Misakl^dagR0IeofI诹lu凹Ibreak— downinepidetmaicellwailsforauxin—inducedelongationof azuhbean~piootyls~ents.,,l993.g7:112 8HslaoTC.^?v.d0E.Hende…DW.Maizeleafe~oaga— tion:Comin~ous……ntsandcl0depen曲n?on plantw&tstus8州m-1970.16B|590 9Kutsch~TaU,K~lerK-Tu0rpreand~I~gation srowlhindevetopin$sunflow~h~ylsJ,, 1993.14li757 10MiedelenaAV.I~oyerJsCompletetuTsormRinten~nc&at lowwatpotentialsintheenB砒lng瞎I锄ofrTIajze leavesP/~at,l982t69|ll45 11Morr~JD,BriBbIAO,HidaLgoASe]~tivei bilionofauxinstimulatedNADHoxJdaseactivityande gation~owthofsoy~Dhy~otylsbythiolzeagcnls P/a~t,1995,107il285 l2MunnsR.Aleafelongationassaydel~Lqanunknown growthinhibitorinxylemsapfromwhenandbarley- JP&瑚,i992.Ig=I2 13NeumannPMRapidandreversiblemedffieationsofex Ien…capacityofceltwallsinel~galingmalzeleaftis ~pondJngtor.0tedditi~and~movaloFNaCI.P/an/ Ce/2….1993.1sin07 l^Pr&TG-SrvK[nhibbozyeffectofpre—LTeallnent ofwhe砒coteoptilewithmanntto]onaurdninducedcel】e— longafionm.,Pla~tmt1984,27【d)E345 15Yamamc~oR,Sakur~N,M~udaYInhibitionof~Hxin induced钟?elongation驴,an瓣.喀融,-198J, 53513 欢迎订阅《植物杂志》 《植物杂志》是中国植物学会主办的植物学专业科普期刊内容科学详实,深入浅 出,图文并茂.主要报道 植物学发展动向和最新成果;介绍经济植物,观赏植物新资源和开发利用植物资源 的新知识,新技术,新方法; 积极宣传倡导保护珍稀植物和生物多样性;为生产,科研和教学服务读者对象为农,林,园艺及中草药等行业 的技术干部,大专院按及中荨学校师生,中,生物及自然教师,农村专业户和广大植物学爱好者 《植物杂志》为双月刊,正文48面,彩色封面.1997年每册定价3.50元,全年21元.国内邮发代号2--815, 垒国各地邮局均可订闻.如未在邮局订上,编辑部随时可为您办理订阅手续(有订单).地址:北京香山南辛村 20号(100053). ?368?