CS225629B1

CS225629B1 - Determination of frost resistance of plants

Info

Publication number: CS225629B1
Application number: CS694081A
Authority: CS
Inventors: Jiri Prom Biol Ing Drsc Ponert; Oleg V Ing Csc Starcev; Jurij M Ing Vapirov; Petr N Ing Kiricev
Original assignee: Jiri Prom Biol Ing Drsc Ponert; Oleg V Ing Csc Starcev; Jurij M Ing Vapirov; Petr N Ing Kiricev
Priority date: 1981-09-21
Filing date: 1981-09-21
Publication date: 1984-02-13

Description

Vynález se týká stanovení mrazuvzdornosti rostlin a může být využit v zemědělské a lesnické výrobě i zkušebnictví, např. při rajonizaci odrůd při hodnocení připravenosti ozimů k přezimování, ke stanovení podmínek skladovatelnosti roubů a podnoží apod., případně při hodnocení odolnosti skladovaných rostlinných surovin.The invention relates to the determination of the frost resistance of plants and can be used in agricultural and forestry production as well as in testing, for example in the regionalization of varieties in assessing winter preparedness for wintering, in determining the shelf life conditions of grafts and rootstocks.

Je znám způsob stanovení mrazuvzdornosti rostlin pomocí experimentálního zmrazování, kdy objekt, určený ke zkouškám se umisluje do zmrazovací komory, ochlazuje se při rychlosti ochlazování 1 °C za hod., počínaje od laboratorní do žádané snížené teploty a udržuje se při žádané snížené teplotě po dobu 5 hodin, načež se zvolna zvyšuje teplota rychlostí 1 °C za hod., načež objekt (např. uříznutou větévku ovocného stromu) uloží do vlhkého písku,· přičemž po dobu 1 týdne či déle se provádí vizuální pozorování s cílem určit stupeň mrazového poškození (makroskopicky či mikroskopicky) - viz Sarašidze N.M., Cidžavadze R.S. Voprosy bioekologii i fiziologii subtropičeskich rastenij, 23: 34-39, Tbilisi 1977.A method for determining the frost resistance of plants by means of experimental freezing is known, wherein the test item is placed in a freezing chamber, cooled at a cooling rate of 1 ° C per hour, starting from the laboratory to the desired reduced temperature and maintained at the desired reduced temperature for 5 hours, then slowly raise the temperature at 1 ° C per hour, then place the object (eg, cut off a tree branch) in wet sand, · visual observation for 1 week or more to determine the degree of frost damage ( macroscopically or microscopically) - see Sarashidze NM, Cidjavadze RS Voprosy bioekologii i fiziologii subtropiceskich rastenij, 23: 34-39, Tbilisi 1977.

Nedostatkem zmíněného způsobu je časová náročnost a nezbytnost mnohonásobného opakování, protože jednak i k získání jediné hodnoty mrazuvzdornosti je třeba provést několik desítek stanovení pro jednotlivé hodnoty nízkých teplot v rámci zkoumaného rozmezí nízkých teplot, jednak k získání hodnověrnosti údajů o mrazuvzdornosti daného druhu a odrůdy rostlin je třeba mnohonásobného opakování. Potřeba velkého množství materiálu je přitom nepřijatelnou podmínkou v případě zkoušení mrazuvzdornosti šlechtěného nebo jiného vzácného rostlinného materiálu.The disadvantage of this method is the time and necessity of multiple repetitions, because both to obtain a single frost resistance value it is necessary to make several tens of determinations for individual low temperature values within the studied low temperature range, and secondly to obtain plausibility data multiple repetitions. The need for a large amount of material is an unacceptable condition in the case of frost-resistance testing of a manicured or other rare plant material.

225 629225 629

Výše uvedené nedostatky jsou odstraněny způsobem, jehož podstata spočívá v tom, že se měří rychlost zvuku v části rostliny v závislosti na teplotě a podle zlomu na grafu teplotní závislosti rychlosti zvuku, který je horní hranicí přechodu relaxačního typu, se stanoví teplota, níže které dochází k porušeni životně důležitých organell buněk rostlinné tkáně, část rostliny, například výřez listu nebo část lodyhy, se umístí do kryokomory a upevní se do držáků zařízení umožňujícího měřit rychlost zvuku v objemu rostlinného vzorku. Umístěni rostlinného vzorku do kryokomory je možno provést při laboratorní teplotě. Posléze se snižuje teplota v kryokomoře a měří se rychlost zvuku v objemu rostlinného vzorku při fixovaných teplotách. Všechna měření se provedou v tomtéž vzorku. Na základě takto získaných údajů se sestaví graf závislosti rychlosti zvuku v rostlinném vzorku na teplotě. V důsledku omezení molekulární pohyblivosti ve zkoumaném vzorku rychlost zvuku při snižování teploty lineárně vzrůstá, přičemž každý nový typ omezení molekulární pohyblivosti vyvolá zlom na grafu teplotní závislosti rychlosti zvuku v rostlinném obrazci. Při snížení teploty od laboratorní do oblasti nízkých teplot se pozoruje zlom na grafu (teplotní závislosti rychlosti zvuku v rostlinném obrazci), v závislosti na té teplotě, která je horní hranicí přechodu relaxačního typu, která je současně dolní hranicí mrazuvzdornosti zkoumané části rostliny. Měření rychlosti zvuku při stanovení mrazuvzdornosti rostlin podle vynálezu je možno provádět libovolnou dosud známou metodou, například nízkofrekvenční akustickou, ultrazvukovou, dynamickou, mechanickou a jinými.The above-mentioned deficiencies are eliminated by the method of measuring the sound velocity in a part of a plant as a function of temperature and by determining the temperature below which the temperature of the sound velocity, which is the upper limit of the relaxation type transition, is determined. To disrupt vital organell cells of plant tissue, part of the plant, for example a leaf cutout or part of stalk, is placed in the cryochamber and fixed in the holders of a device allowing to measure the sound velocity in the volume of the plant sample. Placing the plant sample in a cryochamber can be performed at room temperature. Subsequently, the temperature in the cryochamber is lowered and the sound velocity is measured in the volume of the plant sample at fixed temperatures. All measurements shall be made in the same sample. On the basis of the data thus obtained, a graph of the sound velocity in the plant sample against temperature is plotted. As a result of the molecular mobility limitation in the sample under investigation, the speed of sound increases linearly as the temperature decreases, with each new type of molecular mobility limitation causing a break in the graph of the temperature dependence of the sound velocity in the plant pattern. When the temperature is lowered from the laboratory to the low temperature region, a break in the graph (temperature dependence of the sound velocity in the plant pattern) is observed, depending on the temperature which is the upper limit of the relaxation type transition. The measurement of the sound velocity in determining the frost resistance of the plants according to the invention can be carried out by any known method, for example low-frequency acoustic, ultrasonic, dynamic, mechanical and others.

Stanovení mrazuvzdornosti rostlin způsobem podle vynálezu v závislosti od druhu rostliny a užité metody měření teplotní závislosti rychlosti zvuku nepřesahuje 1,5 až 2 hodiny.The determination of the frost resistance of the plants according to the invention according to the plant species and the method used for measuring the temperature dependence of the sound velocity does not exceed 1.5 to 2 hours.

Protože rozměry rostlinného vzorku mohou být menší než 50x10x2 mm, k získání hodnověrných údajů o mrazuvzdornosti rostlin se spotřebuje jen malá množství rostlinného materiálu.Since the dimensions of the plant sample may be less than 50x10x2 mm, only small amounts of plant material are used to obtain reliable plant frost resistance data.

Další předností způsobu podle vynálezu je okolnost, že rychlost ochlazování je možno měnit v širokém rozmezí a tím vyloučit zkreslení výsledků o mrazuvzdornosti rostlin, k nimž může docházet při jiných způsobech v souvislosti s nežádoucím (pro stanoveni riziková úrovně mrazuvzdornosti) působením jevu fyziologického otužování rostlin během nedostatečně rychle prováděného měření.A further advantage of the method of the invention is that the cooling rate can be varied within a wide range, thereby avoiding distortion of the frost resistance results of the plants which may occur in other methods due to undesired (to determine the frost resistance level). insufficiently fast measurement.

Na obr.l je uveden graf konstruovaný při stanovení mrazuvzdornoeti rostlin způsobem podle vynálezu. Na ose x je uvedena teplota t ve °C, na ose y rychlost zvuku c v m/s v rostlinném vzorku. Body představující výsledky měření rychlosti zvuku při fixní teplotě, umožňují proložit přímkové úseky lomené čáry, zjištěný zlom odpovídá dolní hranici mrazuvzdornoati rostlinného vzorku.Figure 1 is a graph constructed in the determination of the frost-resistant plants of the present invention. The x-axis shows the temperature t in ° C, the y-axis the sound velocity c in m / s in the plant sample. The points representing the results of sound velocity measurements at a fixed temperature allow to interleave straight line segments of the broken line, the observed break corresponds to the lower limit of the freeze-dried plant sample.

PříkladExample

Pro určení mrazuvzdornosti zdroje farmaceuticky významné suroviny (pro výrobu léčiv na snížení krevního tlaku) druhu Magnolia grandiflora se měřila rychlost zvuku v listu tohoto stromu při teplotách od 0 °C do -40 °G při kmitočtu 1 Hz metodou volných torsních kmitů. Jako vzorky byly užity výřezy z loňských zelených listů setrvávajících na stromě, rozměr výřezu 40x3 mm, jeho přirozená tloušťka 0,56 mm. Rychlost snižování teploty v kryostatu 0,01 Ks~^. Výsledky měření jsou znázorněny na obr.l. Znázorňuje se teplotní závislost nízkofrekvenční rychlosti zvuku uvnitř listové čepele Magnolia grandiflora.To determine the frost resistance of a source of pharmaceutically important raw material (for the production of blood pressure lowering drugs) of Magnolia grandiflora, the leaf velocity of this tree was measured at temperatures from 0 ° C to -40 ° G at 1 Hz by free torsional vibration. Trunks from last year's green leaves that remained on the tree were used as samples, the size of the trunk was 40x3 mm, its natural thickness was 0.56 mm. The rate of temperature reduction in the cryostat is 0.01 Ks @ -1. The measurement results are shown in FIG. The temperature dependence of the low-frequency sound velocity inside the leaf blade of Magnolia grandiflora is shown.

225 629225 629

Rychlost zvuku je udávána v ms^-1, teplota v °C.Sound velocity is given in ms ^-1 , temperature in ° C.

Zlom v grafu odpovídá teplotě -17,5 °C. Tato teplota současně odpovídá teplotě, pod kterou dochází k poškození životně nezbytných organell buňky a určuje dolní hranici mrazuvzdornosti.The break in the graph corresponds to -17.5 ° C. This temperature also corresponds to the temperature below which the vital organell cells are damaged and determines the lower frost resistance limit.

Ve srovnání se způsobem stanovení mrazuvzdornosti rostlin přímým zmrazováním, vyžadujícím 15 až 20 dnů, se způsobem podle vynálezu stanovuje mrazuvzdornost rostlin ze 1,5 hod., což znamená téměř padesátinásobné zkrácení doby potřebné ke stanovení mrazuvzdornosti.Compared to the method of determining the frost resistance of plants by direct freezing, requiring 15 to 20 days, the method according to the invention determines the frost resistance of the plants from 1.5 hours, which means an almost 50-fold reduction in the frost resistance time.

Claims

Method for determining the frost resistance of plants, characterized in that the speed of sound in a part of the plant is measured as a function of temperature, and the temperature below which the life-critical violation occurs is determined organell cells of plant tissue.