1. 研究目的与意义、国内外研究现状(文献综述)
一.本课题的意义:
大豆是世界上最重要经济作物之一,是人类所需的植物蛋白质和油脂的重要来源, 含有多种生理活性成分,是二十一世纪的最佳保健食品(王鸣等,1990)。光合作用是绿色植物吸收日光能还原CO2并释放O2的过程,植物通过这个过程将日光能转变为化学能储藏在有机物中。叶绿素是植物叶绿体内参与光合作用的重要色素, 它的功能是捕获光能并驱动电子转移到反应中心 ,其含量直接影响叶片光能利用率的高低,故它对植物的生长及农作物产量的形成具有极其重要的作用。植物中叶绿素生物合成基因突变会导致合成过程中不同酶活性的缺失或降低,叶绿素含量降低,叶绿体发育受到抑制,叶色表现出黄化、白化、苍绿色、斑马纹、条纹等症状,光合效率降低,生长迟缓,有的甚至会导致植株死亡(黄晓群等,2005)。因此分析大豆叶片SPAD值与叶绿素含量的关系,对减少大豆作物产量降低,改良大豆种质资源具有重要意义。
叶绿素是植物光合作用的重要场所,也是反应植物抗逆生理特性的指标之一。叶绿素含量的合成以及含量的多少不仅受到相关微量元素的影响,同时也受到植物所在生境条件的限制[1]。不同土壤类型、土壤水分、土壤养分等生境环境条件使植物的叶绿素含量产生差别,并且在一天之内同一株植物叶绿素含量也存在着日动态变化。由于,生态学实验样品量较多,野外条件下用传统酒精一丙酮浸提法通过分光光度计测定叶绿素含量的方法所需仪器较多,测定不方便,而且野外采集样品存放时间过长也会导致叶绿素分解,造成测定不准确。因此,采用何种方法准确测定植物叶绿素指标成为亟待解决的问题。使用SPAD一502叶绿素仪测定植物叶片叶绿素含量,简单省时,不破坏植物叶片,测定不受时间、气候等条件限制,在作物上应用广泛,近年来逐步被科研工作者所采用。SPAD一502叶绿素仪可在田间无损状况下几秒钟内测量植物叶片单位面积叶片当前叶绿素的相对含量[2],即SPAD值。目前已在园林树木[3]、玉米[4]、马铃薯[5]、水稻[6-8]、小麦[9]、兰花[10]、烤烟[11]等农业生产上得到了广泛的应用[12]。大量研究表明,叶片叶绿素含量与叶绿素仪所测定的SPAD值有良好的一致性。通过运用SPAD一502叶绿素仪研究大豆叶片SPAD值与叶绿素含量的相关性,利用拟合回归方程快速预测叶绿素的绝对含量,为大豆叶绿素的测定提供了便利,也为生产实践提供了指导。二.国内外的研究动态及发展趋势。
2. 研究的基本内容和问题
研究的目标:
采用SPAD-502叶绿素仪与分光光度法分别测定了大豆叶片的SPAD值与叶绿素含量,为探究大豆叶片SPAD值与叶绿素含量的相关性。通过线性回归得出了SPAD值与叶绿素a、叶绿素b以及总叶绿素含量间的回归方程,通过回归方程利用SPAD值来为预测大豆叶片叶绿素的绝对含量提供理论指导。
研究内容
3. 研究的方法与方案
研究方法、技术路线、实验方案:
选取不同品种的大豆进行水培试验,精选大小均匀、无病虫害的不同磷效率品种大豆种子,用0.1%次氯酸钠消毒5min ,蒸馏水冲洗干净,播于装有干净石英砂的花盆中。培养室温度控制在白天25℃,晚上20℃,光照周期为12 min,光照强度为5000 lx。待幼苗子叶刚刚展开时,小心将幼苗移出,以免伤害根系。用蒸馏水冲洗干净后,将幼苗移入20L的塑料水培箱中,每3天更换一次营养液,每天充分通气。处理10天,在第十天用SPAD-502叶绿素仪测叶片叶绿素总量,同时取样测叶绿素a和叶绿素b的含量。
测叶绿素a和叶绿素b的含量,采用了丙酮、乙醇混合液法浸提叶绿素(张宪政)即称取0.1g上述样品,放入50 ml 的塑料管中,加入丙酮与乙醇的体积比为2∶1的浸提剂20ml。在室温暗室下浸提约24 h,用肉眼观察叶组织完全变白,即说明浸提完全,分别以提取试剂为对照,在645nm和663nm波长下测定吸光度。每处理重复3次。叶绿素含量采用Arnon法的修正公式。用MicrosoftOffice Excel 2003 及SAS9.0统计软件处理数据。按Arnon公式计算叶绿素a 和叶绿素b的含量及叶绿素总量。
4. 研究创新点
特色或创新之处:
用丙酮与乙醇体积比为2∶1的浸提液测叶片叶绿素具有省略研磨、冲洗、离心或过滤等步骤的优点。节省时间,稳定性好,对于快速测定大批量样品叶绿素含量具有实际意义;
水培法可以对培养介质进行准确有效的控制,能快速有效地就某些特性对不同基因型进行筛选,培养条件可以准确无误地进行重复, 同时可以对植物的根部性状进行有效分析;
5. 研究计划与进展
研究计划:
2014.8月起,在江浦农场开始接触大田;
2014.9月-10月,田间管理与收获大豆种子;
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