冰核細菌和植物霜凍

植物霜凍與冰核細菌編輯課件1234

生物冰核和植物霜凍冰核細菌與防霜凍技術冰核細菌的其他應用植物霜凍的原因編輯課件植物霜凍的原因低溫使作物受到不同程度的傷害以至死亡，按照低溫的不同程度、作物受到寒害可分為冷害與凍害兩大類。凍害：溫度下降到冰點以下，植物體內水分結冰，因之霜害與冰害都屬于凍害。編輯課件結冰的原因過冷卻狀態(tài)：水在攝氏零度以下仍能保持液體狀態(tài)的現(xiàn)象,叫作過冷卻狀態(tài)。小體積純水可過冷卻到-40℃而不結冰。冰核：水從液態(tài)向固態(tài)轉變需要一種稱為冰核的物質來催化，。由水分子自身形成的冰核稱同質冰核,它在-40℃時催化水結冰;非水分子形成的冰核稱為異質冰核。非生物冰核催化水結冰溫度都在-10℃左右，如碘化銀-8℃,高嶺土-9℃,塵埃顆粒-10℃。為什么很多時候，植物在-2～5℃就發(fā)生霜凍了呢？編輯課件1974年Maki首次從赤楊樹葉中別離到一類細菌能使值物體內的水在-2～-5℃結冰而發(fā)生霜凍,后被稱為冰核細菌(Icenucleationactivebacteria,簡稱INA細菌)1988年Kieft首次發(fā)現(xiàn)一種在-1.9℃具有冰核活性地衣真菌。這些冰核細菌和冰核真菌產(chǎn)生的冰核稱為生物冰核,在-2～-5℃條件下具有冰核活性,是自然界冰核活性最強的異質冰核。冰核細菌的發(fā)現(xiàn)引起人們的關注，國內外大量研究證明,在自然界廣泛存在著冰核活性細菌,它可在-2～-3℃誘發(fā)植物細胞水結冰而發(fā)生霜凍;無INA細菌存在的植物,一般可耐-6～-7℃的低溫不發(fā)生或發(fā)生輕微霜凍。因此,這一發(fā)現(xiàn)為研究和防御植物霜凍開辟了一條新途徑。編輯課件編輯課件生物冰核和植物霜凍生物冰核的一般性質生物冰核的成核活性是由冰核基因賦予的。冰核主要組成局部是冰蛋白,其次有糖類、脂類、多胺等。一般是質量越大的冰核,成冰活性越強。不同生物及其不同種屬產(chǎn)生的冰核是有差異的,其成冰活性也有所不同。冰核生物一般在溫度較低的條件下產(chǎn)生冰核。不同生物產(chǎn)生的冰核,其穩(wěn)定性是不同的。編輯課件生物冰核和植物霜凍保持過冷卻狀態(tài)是植物對付低溫逆境以保存自己的一種能力。生物冰核會打破過冷卻狀態(tài),誘發(fā)植物體內水分結冰,使不耐結冰的和中度耐結冰的植物發(fā)生霜凍害。無菌的植株能保持過冷到-6

～-7℃,而接種冰核菌的植株在-2.5

～-3℃就發(fā)生結冰而造成霜凍害。因此,生物冰核是誘發(fā)植物霜凍的一個重要因素。自然降雨和人工灌溉都會使低洼地的水分比平地多,空氣較濕潤,植物較柔嫩,有利于冰核菌繁殖,霜凍前生物冰核數(shù)比平地高4.5倍,是霜害較重的一個原因。生物冰核使植物霜凍害加重是因為它們開始發(fā)生結冰的時間較早,到日出升溫前結冰持續(xù)時間較長,致使細胞膜傷害較重的緣故。編輯課件冰核細菌與防霜凍技術除去生物冰核有助于植物保持過冷卻狀態(tài)而防止霜凍?，F(xiàn)已查明,田間作物葉片上的生物冰核絕大多數(shù)是冰核細菌產(chǎn)生的。霜凍發(fā)生前不但要把已有的冰核除去,而且要使冰核菌不再產(chǎn)生新的冰核,才能起到防霜的作用。編輯課件1〕藥劑防霜研制或篩選防除INA細菌的藥劑，必須具有殺滅INA細菌和破壞冰蛋白成冰活性的功能，方能取得防霜效果。美國用一羧酸脂化丙烯酸聚合物噴灑葉面，形成薄膜，阻止INA細菌繁殖來防御果樹和蔬菜霜凍。國內也研制了一系列防霜藥劑編輯課件本產(chǎn)品是采用進口高質防凍、抗凍生物酶，添加特殊因子，激活生物酶，殺滅冰核細菌和阻止冰核細菌繁殖；施用后形成的保護膜，增強植株保水和抗凍能力，抑制和破壞冰凍蛋白成冰活性，增加熱量，降低結冰能力，顯著提高植株對低溫的抵抗力。

編輯課件2)生物方法防霜從自然界植物體上的多種微生物中，篩選對INA細菌有拮抗作用、營養(yǎng)競爭能力強、抑殺或寄生性強的菌株，對其進行了人工生產(chǎn)繁殖，再噴灑在植物體上，以期控制或殺滅INA細菌，到達防御霜凍的目的。編輯課件①拮抗菌防霜中國農科院植保所研究人員經(jīng)過人工霜箱防霜試驗，從83株對INA細菌有拮抗作用的菌株中篩選獲得6株細菌，用于番茄、煙草和黃瓜，具有一定防霜效果，可使霜凍溫度降低1.5——2℃.編輯課件②基因工程菌防霜基因工程菌防霜就是選擇有拮抗作用，營養(yǎng)競爭、定殖能力和抗逆性強，又對植物無致病性的INA細菌，采用生物技術手段，將INA細菌的冰核活性基因切除或缺失，從而獲得無冰核活性的變異基因工程菌，該菌除無冰核活性特性外，仍保持原INA細菌的優(yōu)異生物學特性，用于防除INA細菌來防御植物霜凍。這種方法比從自然界篩選拮抗生防菌成功率高，效果好。編輯課件1980年，用冰核細菌研制成冰蛋白人工降雪催化劑，并申請專利。1985年由美國生產(chǎn)了商品名為Snomax的冰蛋白人工降雪催化劑，在美國18個滑雪場使用，獲得巨大成功。冰核細菌的其他應用冰核細菌和人工降雪編輯課件冰核細菌應用于食品冷凍濃縮中，冰核細菌具有在較高溫度〔-2----5℃〕下形成規(guī)那么、細膩、異質冰晶的能力。因此，將一定濃度的冰核菌液噴于待冷凍的食品上，可在〔-2----5℃〕條件下貯藏。一方面可以提高凍結的溫度，縮短凍結時間，節(jié)約能源，另一方面又可防止由于過冷卻現(xiàn)象造成冷凍食品風味與營養(yǎng)成分損失過多等弊端，最大限度地保持食品原料中的芳香組分，改善冷凍食品的質地。冰核細菌和食品冷凍濃縮編輯課件昆蟲體重的60%-80%由水分組成，由于水的過冷卻特性，使得昆蟲在一定的低溫條件下不會因體內結冰而死亡。這也是昆蟲具備抗寒能力，越冬后仍能生存的主要原因。冰核活性細菌能提高昆蟲的過冷卻點，使其在較高的亞零下溫度下體內結冰，從而提高防止結冰類型昆蟲的越冬死亡率。冰核細菌與促凍殺蟲編輯課件冰核基因及分子生物學的研究已成為國內外的研究熱點,涉及多個領域:構建冰核細菌的外表展示系統(tǒng)、用作報告基因、促凍殺蟲和病原微生物高敏檢測等,顯示了良好的應用前景。冰核基因的應用編輯課件展望20世紀70年代生物冰核發(fā)現(xiàn)以來，美國、日本和加拿大等30多個國家對其進行了研究，召開了7次國際生物冰核研討會，在生物冰核的種類、影響成冰活性的因素、冰核基因、冰蛋白以及生物冰核與植物霜凍和病害、冰核細菌的應用等方面取得了