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荧光植物培育技术

荧光植物培育技术

荧光植物培育技术

前言:
      夏夜,当我们走在乡间小路上,闪烁的萤火虫在我们面前飞舞,这些闪着光的小虫从栖息的草丛中发出微弱的亮光,或许在你脚下也会出现一团蘑菇发出的绿光,这些光都是由各种生物发出的。
没人知道为什么一些生物发光而另一些生物不发光,但科学家知道发光的生物是怎样产生光的。人类觉察到生物光的存在已有数千年的历史了,可是我们对它的理解还是近代的事情。亚里斯多德注意到一段刚断裂的树干发出了亮光,哥伦布或许在去新大陆的途中看到了发光的海洋生物,但是直到100年前,法国生理学家杜波依斯才对光的产生做了化学上的解释。 
      至少有数十种化学反应能产生生物光,在这些反应中,起作用的是一种被称为“发光素”的化学物质。在一种“发光酶”的作用下----有时根据不同物质可以加入其它一些元素---把发光素同氧混合,导致分子处于一种高能状态,就足以射出光线。
趣闻轶事
      “囊萤夜读”的故事已载入教科书中,可以说是脍炙人口。说的是1700年前,有位叫做车胤的穷孩子,读书很刻苦,就连夜晚的时间也不肯白白放过,可是又买不起点灯照明的油,他就捉来一些萤火虫,装在能透光的纱布袋中,用来照明读书。有一天,大风大雨,没有办法捉到萤火虫,车胤在家长叹:“老天不让我达到完成学习的目的啊!”一会尔,飞来一只特大的萤火虫,停在窗子上,照着他读书,读完了,它就飞走了。后来车胤竟成为有名的学者。这也算是萤火虫的一种实用价值吧。
      我国古书《古今秘苑》中有这样的记载:“取羊膀胱吹胀晒干,入萤百余枚,系于罾足网底,群鱼不拘大小,各奔其光,聚而不动,捕之必多”。

      传说隋炀帝游山时,用斛(古代量粮食的工具)装集萤火虫。到了夜晚,在酒甜兴浓时,开笼放萤,霎时光照山谷,似万盏灯火,经久不熄,用以取乐。

      萤火虫为人利用在国外也有记载。非洲有种萤火虫,个体大,发的光也亮,当地人捉来装入小笼,再把小笼固定在脚上,走夜路时可以照明。古代墨西哥海湾海盗很多,航海人不敢点灯,就用萤火虫代替。英国人用玻璃瓶装上许多萤火虫沉到海里引诱鱼来,可以捕到很多鱼。西班牙的妇女用薄纱包住萤火戴在头上,闪闪发光。

      在南美洲的热带地区有种巨萤,体长达50毫米,它发出的光像一颗大钻石那样闪烁耀眼。17世纪的西班牙军队,曾用这种巨萤伪装了夜战部队,用以欺骗敌军;当敌军在西印度群岛登陆偷袭时,发现林中由巨萤发出的无数的"火光",以为是西班牙军队大炮上的火绳,便急忙乘船逃走。

      那么,我们可以实现让普通的植物发光吗?
      人们对荧光植物的研究已近半个多世纪,一直都想从转基因的角度得以解决,但一种荧光蛋白基因的导入常会导致植物体内其他DNA的损坏,或虽能成功导入,但能量转换以支持发光的基因常不能有效表达,难以达到发光的效果,近年,从湖北大学及其他的一些单位相继从物理化学的方法寻找出一种新的荧光处理思路,如在植物的表面浸泡或喷洒荧光素或夜光粉,让这些物质吸附于有生命植物的表面,这虽能达到好的发光效果,但作为活体的植物是随时都要进行与外界的能量与气体交换,喷洒浸泡后的植物或花朵表面的气孔就被严重堵塞,这样就会导致对整个植株代谢的危害与局部的严重伤害或药害.虽能发光,但植株或花朵不能持久,随着植株的死亡而结束了荧光效果.针对这些问题,丽水市农科所农业智能化快繁中心开辟了一条崭新的荧光诱导思路,实现了既有持久的荧光效果,又对植物的生长没有任何的影响,这就是植物的荧光诱导技术.
      从荧光诱导技术的实质来说,其实就是要解决植物体与外界交流的通道问题,使受阻的气孔或皮孔得到生理补偿,丽水市农科所农业智能化快繁中心的科研人员在研究植物潜能诱导的过程中发现,植物具有很强的生态适应性与演变能力,只要是为植物创造一个适于渐变的环境,给植物以适当的环境胁迫与压力,就能实现植物潜在机能的从量变到质变的跨越,实现适于环境的最佳模式.这也就是物种进化与生存的核心所在.
      植物荧光诱导技术就是为了实现植皮孔的放大,转移或者其他补偿生理或形态的出现,使植物在胁迫不利的环境下,能更好的适生性,使经荧光处理后的植株能适于长期的气孔封闭或半封闭环境,达到既不会影响生长,又有持续发光特性的技术目的.
      丽水市农科所快繁中心研发的这种荧光诱导技术,就是运用物理、化学、生物技术相结合,把荧光促进剂,也就是“发光素”活化,促发植物的枝、叶、花、果等植物体吸收附着,让这些组织器官都具有蓄光、放光的功能、并且达到发光持续性好,发光时间长,发光强度大的观赏效果。这项实验从今年年初开始,经历了多次的失败,该项技术终于使首先用于实验的仙人球散发出了持久的荧光!实验成功了!
      经过长期的试验研究发现,这种荧光植物的诱导技术,可因植物种类的不同而有所区别,有些植物容易诱导,有些植物难,有些植物不适诱导,但有一个规律与趋势,如天南星科植物、沉水植物、喜阳植物、沙漠植物、球茎类植物、以及表皮层透亮的植物较易,另外植物表面有角质层与蜡质层的植物荧光亮度会较好些,而叶片或器官表面绒毛、气孔、皮孔较多的荧光效果会差些或甚至不能诱导。
      针对这些原理,我们可以选择天南星科的如白掌、红掌、绿巨人、绿萝、花叶芋、广东万年青、仙人球、仙人掌、铁树、鸭脚木、郁金香、风信子等植物,这些植物一经诱导,就可以实现长期发光,并且对植物的生长发育没有任何不良的影响,养护管理也较为方便。可以是水培也可以是基质培。另外这些植物也是最适室内栽培,可作为室内黑暗时的光指示作用,可以利用发出的荧光为卧室创造一个温馨柔和的荧光环境。特别是一株株型较大的鸭脚木,室于暗室内,犹如一株玉树或是下了一层洁白的雪,也像十五的月光洒下的余辉,它的美与奇,堪称一绝。
发光机制及其应用
    萤火虫的发光器官,雌虫生长在腹部末端三节,从外表看只是一层银灰色的透明薄膜,这就是萤光色素。如果把这层薄膜揭开在放大镜下观察,便可见到数以千计的发光细胞,再下面是反光层,在发光细胞周围密布着小气管和密密麻麻的纤细神经分支。发光细胞中的主要物质是荧光素和荧光酶。当萤火虫开始活动时,呼吸加快,体内吸进大量氧气,氧气通过小气管进入发光细胞,荧光素在细胞内与起着催化剂作用的荧光酶互相作用时,荧光素就会活化,产生生物氧化反应,导致萤火虫的腹下发出碧莹莹的光亮来。又由于萤火虫不同的呼吸节律,便形成时明时暗的“闪光信号”。人们经过研究,把其发光的过程,列一简单的公式:
            荧光酶作用
    荧光素 + 氧气 ─────→ 发出荧光
      萤火虫体内的荧光素并不是用之不竭的,那幺它们不断地多次发光,能量又是从何而来的呢?原来能量来自三磷酸腺苷(简称ATP),它是一切生物体内供应能源的物质。萤火虫体内有了这种能源,不但能不间断地发光,而且亮度也较强。只有发光结构还不能发光,还要有脑神经系统调节支配。如果做个实验,将萤火虫的头部切除,发光的机制也就失去作用。雌虫因腹部倒数第2、3节整节都能发光,看起来似为宽带状,而末节只形成点状发光,它在体节两侧,从背面也能看见。雄虫只有腹部末节可以发光,与雌虫腹部末节相同,也呈两个点状光。
      卵、幼虫、蛹都可发光。卵在刚产下时是不能发光的,只是临近孵化时,从卵壳外可见2个光点。有实验证明它是幼虫在卵壳内活动所致,因此,实际是已形成的幼虫发的光。幼虫腹部末端倒数第2节可见发光器,但仅能发两个光点,它从背面可见。化蛹4-5天后,蛹的腹部末端两侧各有一个可见光斑,但蛹都在泥沙做的茧室中,所以其发光并不可见。
      萤火虫发光的效率非常高,几乎能将化学能全部转化为可见光,为现代电光源效率的几倍到几十倍。由于光源来自体内的化学物质,因此,萤火虫发出来的光虽亮但没有热量,也不产生磁场,人们称这种光为“冷光”。由于萤火虫的光不带辐射热,物理学家们认为这是非常理想的灯光,因一般东西发光时,同时也要发热,如点着了的蜡烛。又如电灯开-亮后灯泡也热得发烫。然而人们并不需要灯光发热,假使能创造出像萤火虫一样不发热的光来那将是很理想的。三十多年前,人们模拟了萤火虫发光的原理创造出一种日光灯(萤光灯)来,基-本上达到了这种要求。
    随着科学的发展,萤光的应用也越来越广泛。利用萤光检查食物中细菌的含量,在含有易爆性瓦斯的矿井中用萤光灯照明,在弹药库中的指示灯、水下作业的发光灯,无不用的是萤光。美国的生物化学家根据萤火虫的发光原理和机制,提出了电子转移反应原理,它可以解释腐蚀现象、光合作用等,特别是激光器的开发利用,因此荣获1992年诺贝尔化学奖。
      萤火虫发光原理是因为在其发光器的部位,有一种含磷的发光质与一种催化酵素。萤火虫在发光器上会有一些气孔,由气孔引入空气后,发光质就会透过酵素的催化与氧进行氧化作用。然后透过这样的机制来发出光。 
      萤光素酵素在常温、常压下使发光反应进行非常有效率,和三磷酸腺甘(atp)作用产生复杂的氧化还原反应,这种反应是连续性的进行着。萤火虫的光没有伴随热,能量和效率非常高。约2~10 %的能量转为热量,而其余能量完全用来发光,称为「冷光」。
      气孔器是由植物叶片表皮上成对的保卫细胞以及之间的孔隙组成的结构,常称之为气孔,是植物与外界进行气体交换的门户和控制蒸腾的结构。保卫细胞区别于表皮细胞是结构中含有叶绿体,只是体积较小,数目也较少,片层结构发育不良,但能进行光合作用合成糖类物质。  

 

1、气孔的分布  
    不同植物的叶、同一植物不同的叶、同一片叶的不同部位(包括上、下表皮)都有差异,且受客观生存环境条件的影响(见下表所举例子)  

      从表中数据可看出,浮水植物只在上表皮分布,陆生植物叶片的上下表皮都可能有分布,一般阳生植物叶下表皮较多。  

2、气孔的类型  

      双子叶植物的气孔有四种类型:①无规则型,保卫细胞周围无特殊形态分化的副卫细胞;②不等型,保卫细胞周围有三个副卫细胞围绕;③平行型,在保卫细胞的外侧面有几个副卫细胞与其长轴平行;④ 横列型,一对副卫细胞共同与保卫细胞的长轴成直角.围成气孔间隙的保卫细胞形态上也有差异,大多数植物的保卫细胞呈肾形,近气孔间隙的壁厚,背气孔间隙的壁薄;稻、麦等植物的保卫细胞呈哑铃形,中间部分的壁厚,两头的壁薄。  

3、气孔的开闭机理  

      当肾形保卫细胞吸水膨胀时,细胞向外弯曲,气孔张开,而保卫细胞失水体积缩小时,壁拉直,气孔关闭;哑铃形保卫细胞吸水时两头膨胀而中间彼此离开,气孔张开,失水时两头体积缩小中间部分合拢,气孔关闭。可见气孔运动的原因主要是保卫细胞吸水膨胀引起的。  

4、影响气孔运动的主要因素  

      4.1 光照引起的气孔运动。保卫细胞的叶绿体在光照下进行光合作用,利用CO2,使细胞内pH值增高,淀粉磷酸化酶水解淀粉为磷酸葡萄糖,细胞内水势下降,保卫细胞吸水膨胀,气孔张开;黑暗里呼吸产生的CO2使保卫细胞的pH值下降,淀粉磷酸化酶又把葡萄糖合成为淀粉,细胞液浓度下降,水势升高,保卫细胞失水,气孔关闭。保卫细胞的渗透系统也可由K+ 来调节。光合作用光反应(环式与非环式光合磷酸化)产生ATP,通过主动运输逆着离子浓度差吸收K ,降低保卫细胞水势,吸水使气孔张开。注意:①如果光照强度在光补偿点以下,气孔关闭;②在引起气孔张开的光质上以红光与蓝紫光效果最好;③景天科植物夜晚气孔张开,吸收和贮备CO2(形成苹果酸贮于液泡中),白天气孔关闭,苹果酸分解成丙酮酸释放CO2进行光合作用。  

      4.2 二氧化碳影响气孔运动。低浓度CO2促进气孔张开,高浓度CO2使气孔迅速关闭,无论光照或黑暗皆如此。抑制机理可能是保卫细胞pH下降,水势上升,保卫细胞失水,必须在光照一段时间待CO2逐渐被消耗后,气孔才迅速张开。  

      4.3 温度影响气孔运动。气孔张开度一般随温度的上升而增大,在30%左右达到最大,低温(如10% 以下)虽长时间光照,气孔仍不能很好张开,主要是淀粉磷酸化酶活性不高之故,温度过高会导致蒸腾作用过强,保卫细胞失水而气孔关闭。  

      4.4 叶片含水量影响气孔运动。白天若蒸腾过于强烈,保卫细胞失水气孔关闭,阴雨天叶子吸水饱和,表皮细胞含水量高,挤压保卫细胞,故白天气孔也关闭。
 
      下面让我们以仙人球为例,揭开荧光植物诱导技术的神秘面纱:
      第一步:去根,用锋利的修枝剪剪去原来的土生根系,去根后,得把留在根部的泥土杂物等清洗干净。
      第二步:催根(新生不定根到1CM左右,约10天),计算机控制
      第三步:气雾培(催出水气根, 为使其产生大量根毛,呼吸旺盛,约15天),将球体放在气雾培快繁苗床,利用智能化控制计算机。
      第四步:水杨酸诱导(催使真面气孔关闭,其他部位气孔增加、张大,用喷壶隔3天喷一次,连喷两次,历期6天)
      第五步:促进剂诱发荧光(长时间附着直到最终吸收)。
      处理之前叶片必须干净和干燥
      处理时间最好在傍晚5点左右
处理步骤:

      1)、在水气陪的基础上先诱导,
      2)、再则就用荧光促进剂直接处理就可以。喷荧光促进剂时必须把植物移到苗床外面,已防影响其他未喷植物。荧光促进剂处理后必须凉干,凉的时间控制在20分钟左右。之后叶片正面才可以喷水。
      注意:不论是诱导液还是促进剂都要控制量;喷的均匀是关键,在于多练习,不可定点喷
      第六步:适应性过渡栽培(7-10天) ,成品上市。
      整个诱导期只需1个半月,就可把一个不起眼的仙人球培育成具有荧光效果的"夜明珠"了。
      “这种植物白天与普通的植物没有什么两样,不过到了夜晚,它就会利用白天储存的太阳能发出美丽的荧光。荧光植物将成为人们家居摆设的一大新奇点。”徐主任说,“随着今后这套技术的更加成熟,完全可以应用到城市绿化及其它领域上去。
      当然,荧光植物更大的优点在于它的十倍甚至几十倍的增值.效益自然不菲,是荧光植物从业者的首选品种,从市场反馈,目前投放上海市场直径30厘米以上的水培荧光球体可卖5000元,是宾馆等高档场所及人们日常家居的上档次摆设。
      今天,科学技术在不段地改变着人们的日常生活,人们对于家居的装修与摆设也追求个性与新颖,或许再过个5年、10年,荧光植物因其品种的丰富化,不仅可以成为人们日常的家居绿植摆设,还可以在马路两边、公园、湖面等地方种上各种荧光植物,在夜晚它们就可以代替路灯,为行人照明,节约了大量的电能;在足球场上种上荧光草,晚上也可以照常踢足球了。
 
荧光花的处理技术
      荧光花的生产技术与荧光植物相比,具有技术操作简单,生产效率高的特点,因为鲜切花无需维持较长的生长周期,也无需花本身维持旺盛的生理代谢,这就是它与植株相比的区别所在。
      选择芳香型抗腐抗菌的荧光促进剂,利用高压静电喷雾法对花卉或花束进行喷雾处理,这样雾化比常规喷雾更均匀,因静电使水雾产生电荷,增进了在花瓣表面的吸引力,或节省药量60%左右,另外展着性更好,荧光素分布更均匀。一般在花瓣无水滴的情况下进行,这样更有利于均匀附着,喷后10-15分钟即可达到良好的荧光效果,在实施喷雾处理前,最好把要处理的鲜切花捆成一簇均匀地摆放在一起,更有利于节省药剂的浪费,而且效果更佳更均匀。
      这种方法适用于所有的切花类,如百合、玫瑰、郁金香、康乃馨、菊花、万寿菊等.
      以玫瑰为例具体的处理方法:
      1、将玫瑰花瓣处于散开状才可以处理,并且要将一些快凋落的花瓣除去。
      2、尽量选择生命力还很旺盛的花朵,那就要你自己去选择、寻找了。最好当然是从产地直接发货,那样对花的损伤是最小的,同时花期也可以保持久些。用0.1%的水杨酸喷洒花朵。
      3、处理方法就是用喷枪(喷笔)直接喷洒在花瓣上,但在处理时要控制量的程度,量越多花朵保持时间越短。关键还是要多练才能感觉这个分量。花朵亮与暗的程度取决于个人,仁者见仁,智者见智。当然忽明忽暗的感觉是最真实的。也最有利于花的正常生长
荧光鲜花养护守则:

  

一、折枝法:
  对于一些枝梗脆性的花木,选定了用来插瓶的花枝,要用手把它折断。这样花梗没有受到压力,导管保持正常,容易吸收水分。 

  

二、末端击碎法:
  将花梗末端(约一寸左右)击碎,是吸水面积扩大。一般木本花枝如玉兰、绣球、丁香、牡丹、紫藤等,可多多使用此法。 

  

三、鲜花保鲜剂:
  在插花溶液中加适量的化学药剂,利用要即抑制花枝,可延长保鲜时间。如果一时买不到保鲜剂,可用高锰酸钾四千分之一水溶液防腐,或用阿司匹林三千分之一水溶液配制成简易的保鲜剂,也能使开花。成简易的保鲜剂,也能使开花。

  

四、浸烫法:
  将草本花卉基部浸于沸水中约10秒钟,或在热水中浸2分钟,取出后更再浸入冷水中,可起到梗塞切口,防止花卉组织液汁外溢的作用。多用于草本花卉热水浸泡法。 

  

五、茶水法:
  插在花瓶里的无根鲜花,容易凋谢,一般清水插花花期只有三四天就逐渐枯萎。如果用茶水(也可用新泡的茶水,但必须待茶水完全冷却后才能用)来代替清水,可延迟插花凋谢的时间,茶水以较浓一点为好。用茶水来插花,鲜花在7天内不会凋谢,而且花朵鲜艳夺目香气四溢。

  

六、急救法:
     鲜花垂头时,可剪去花枝末端一小段,再把它放在盛满冷水的容器中,仅留花头露于水面,经1-2小时,花枝就会苏醒过来,草、木本花卉均适用。

 

七、啤酒法:
    在插着鲜花的瓶子里加进一点啤酒,或将花插下剩有泡沫的啤酒瓶里,再添加适量的清水,结果会发现,这些鲜花的保鲜期延长了。这是因为,啤酒中含有乙醇,能为花枝切口消毒防腐,又含有糖及其他营养物质,能为枝叶提供养分。

  

八、冰箱保鲜法:
    全家外出时,把瓶养插花取出用塑料袋装好放在冰箱中保存,可保持数日不凋,回来后取出插在花瓶中,又可栩栩如生。
   
    另外,插花材料宜选花朵只绽开七八成的花枝,当插花盛开时,不宜放在阳光较强的窗口处,以免花朵早萎。冬季3-4天、夏季1-2天要换一次水,不要加足,以利插花经久耐看。为了让花能长时间绽放,在切取花枝时,切口最好削成45度的斜面,这样可以扩大吸水面积,也可以把花茎基部敲裂,来帮助吸水。在用于插花的水中,加入少量食糖,可以使花所需要的养分得到补充。
  
    加入少量食盐可防止细菌滋生,若加入少量维生素C,对花的保护作用就更大了。花插好后,应放在空气流通、光线适宜的地方。要经常换水,防止花、叶掉入水中,污染水源。换水时,要将基部已不新鲜的切口剪去一部分,再插入水中。
   
    剪取切花要用锋利的刀,不用剪子,以清晨或傍晚为宜。浸液用20℃的凉开水。插入水中的叶片要剪掉。摆放切花的地方切勿放置水果,要远离电视机。室内温度以15-20℃为佳。若在插花液中加入少量的砂糖或一两片阿斯匹林药片,可利于保鲜,花色更艳。
除以上方法之外最重要也最实用的方法是用荧光诱导液前后期进行多次处理,对花期的保持非常有利。
 
个人见解
      一个新产品的诞生意味着市场挑战的开始。作为商人的我们带着什么样的理念去推广的我们的产品将是决定能否成功的关键。虽然说类似于我们这样的产品在市场早已产生,并已经发展到一定程度,但无可否认产品已经失去它原本的光彩,也就没有了竞争力。所以就禁不起市场的大风大浪。产品的更新会带来新的商机,把握主动,主动出击会使我们先胜一把。而在我们主动出击之时就必须要让产品的意义升华。让顾客明白我们不只是在出售产品,也是在出售我们的理念。当我们的顾客承认我们的理念之后,产品的大门将不推自开。这些是我们作为商人应该了解,也是最起码的销售理念。
我们荧光植物在前辈们进行了大量的实验,也同时参考了国内外的大量信息,同时得到了国防科技大学和中国农科院的大力支持,在几年的探索过程中遇到了很多苦难,但最终我们还是成功了。我们选择了国外走的路线,让植物不失其真实的一面,但又让它穿上了一件新衣裳。内部透射出原来的美,外部体现出变异的丽。等等这些信息都将是提升我们产品的动力源,我们不能看我们产品的表象,我们要挖掘产品以外更深层次的东西,这个就是意义、理念和文化。

 

 

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