1、1植物水生诱变技术 .3前言 .3第一章：认识植物水生诱变技术 .4第二章，理论篇 .6第一节 植物水生诱变的生物学基础 .6一、 植物进化论充分说明了 所有植物由水生进化为陆生的演变史 .6二、生态适应性是实现诱变的基础 .8第二节、植物水生诱变的形态 生理学 .9一、环境变化是植物表现形态变化的推动力 .9二、通气组织是水生适应性形成的形态学基础 .10二、 薄壁组织发育是 形成通气组织的基础 .12四、环境厌氧信号的创造是实 现诱导的重要条件 .13第三节、厌氧诱变环境的植物生理生化与分子机制 .16一、植物厌氧环境下的生理特化机制 .16二、 厌氧环境下形成的代谢适应与激素调节等机制
2、.17三、植物厌氧适应的分子 生物学 .191、厌氧多肽的分离鉴定 .192、厌氧诱导表达基因的 cDNA 克隆 .203、一些厌氧诱导表达基因的结构与功能 .204、厌氧信号转导 .21第四节、植物不定根的生理生态学意义 .22一、不定根是高湿与水环境的特有根系 .22二、淹水环境可激发大量的不定根 .23三、不定根是高效的厌氧抗逆根系。 .23四、新生不定根是通气组织形成的基础 .24五、高湿环境决定不定根的性状 .24六、创伤对不定根形成的促进作用 .25第五节、通气组织的形成过程及生理生态学意义 .26一、通气组织的类型 .26二、溶生性通气组织的形成是水生诱导之关键 .271、环境胁
3、迫信号的产生 .272、信号的感受和传导 .283、靶细胞和细胞的解体 .29三、通气组织的生理生态学意义 .291、提供根系呼吸代谢所需的氧气 .302、调节根际氧化势 .303、排泄废气与分泌代谢中间产物 .305、其他作用 .31第六节，植物的电磁场生物效应及在诱导中的运用 .31一、磁在诱导中的作用 .31三、 电场在诱导中的作用 .32第七节，水生诱导的栽培生理 .33一、呼吸作用 .33二、光合作用 .342三、营养代谢 .34四、水份代谢 .35五、激素生理 .36六、胁迫对策 .38七、器官特化 .39八、抗逆生理 .44九、环境制限 .45十、衰老生理 .46第三章、水生诱导
4、技术体系的形成 .47第一节、 以溶氧控制为核心 .48一、水中溶存氧的特性 .48二、水培营养液溶氧之变化以及对植物生长的影响 .49三、 苗床及循环系统的科学构建是实现溶氧人工控制的前提。 .50第二节、 以不定根发育为主线 .51一、去根形成新生不定根 .51二、高湿促发白嫩水生根 .53三、胁迫诱导通气组织根 .54第三节、 以环境模拟创造为保障 .54第四节、 以物理化学方法为辅助 .55一、物理技术在诱导上运用 .551、磁诱导 .562、场诱导 .56二、化学方法在诱导上的运用 .571、磷饥饿对通气组织形成的影响与运用 .57、乙烯利在诱导中的运用 .583、水杨酸在诱导中的运
5、用 .58第五节、 以生产及市场需要形成流程 .58一、静止式容器水培： .59二、用于漂浮绿化： .59三、套盆式营养液栽培： .59第四章、水生诱导基地建设与操作流程 .60第一节、基地的建设 .60一、选址 .60二、大棚及苗床建设 .60第二节、相关系统的建设 .61一、催根基地建设 .611、磁化强场苗床构建： .612、智能弥雾系统： .623、加温补光系统 .624、营养补气系统 .635、电场发生系统： .636、计算机控制系统 .63二、诱导基地建设 .641、 诱导苗床的建设 .6432、电场诱导系统 .653、 相关生长因子的控制 .664、 养液调控中心建设 .675、
6、 植物水生诱导计算机系统 .68第三节、 操作流程与工艺 .74一、母本选择 .75二、去根催根 .75三、漂浮诱导 .76第四节、装瓶与养护 .77一、作品制作 .77二、日常养护 .78第五章、常见问题的分析与答疑 .79第六章、诱导技术的运用及发展方向 .87一、在水培花卉生产上的运用 .87二、在漂浮绿化上的运用 .87三、其它相关运用 .89四、学科发展方向及展望 .91植物水生诱变技术前言植物土中长，是人们日常生活及生产上的一种常识，任何植物的生长离不开土壤，土壤成为植物赖以生存的最基本条件，离开了土壤就没有现在丰富多彩绚丽多姿的大自然，就没有绿色生态的地球植被。土壤能为植物的生长
7、提供营养、水份、及机械固定的基本作用，也正因为有了土壤才能形成地球生态圈，它哺育了一切生灵，并利用光合作用及呼吸作用形成了大气成份的平衡关系，使氧气与二氧化碳气处于动态的平衡中。但土壤也不是植物生长的唯一环境，其实地球生物中还有许多植物种类是属于水生的，它能在水中生长并完成它的整个世代，这就是大量的藻及水生植物，这说明植物也具有于水中生长适应的特性，但对于大多数被人们所利用的高等植物却属于陆生植物，在通常情况下只能于土壤中生长，所以植物土中生，庄稼土中长自然就成为人们生活的常识，也正因有了土壤才能形成目前丰富的植物界与绿色的植被。荒漠秃岭常因生存条件的不具备而没有绿色的生命，同样湖泊江河也因没
8、有土壤所具有条件而不能生长高等植物。可见土壤具有它特殊的功效与作用，它能为植物的生长提供条件，能为生态平衡的建立提供生活的空间。但随着科技的发展，人们对植物科学的探求研究，发现土壤为植物所创造的各种适应因子与相关作用，阐明了植物土中长的奥秘，提出了植物的矿质营养学说，及土壤的三相结构理论，并且分析了植物生长中各种因子对其的限制作用与促进协调作用，形成了科学栽4培的土肥水管理技术，特别是矿质营养学说的提出，让人们认识到植物所需营养的矿质离子化机理，与根系吸收营养水份及维持正常生理代谢的机理与土壤所起的作用。当农业化学家李比希利用它的矿质营养学说栽培出第一株水培番茄的时候，人类社会从此开启了植物无
9、土栽培的新篇章，摆脱了数千年土壤栽培的束缚，更是推进了化肥、化学农业的开始，利用植物所需的各种矿质元素为营养，利用水为载体，开始了植物水中栽培的科学研究与探索。但由于生产力发展的落后性与生产栽培的目的性，人们只注重于经济作物如瓜果蔬菜的水培研究，没有更大范围地探求各种各样植物进行水培的可行性与适应性研究，所以导致人们对当前植物水培的偏面性认识，认为只有农业生产上的瓜果蔬菜才适合于水中生长，特别是叶菜类的水培已成为许多国家蔬菜生产的一种重要方式，提到水培，首先让人想到的是绿葱葱的水培蔬菜，而且是在流动的水中生长。这种认识一直在生产与科研者的头脑中占居着重要的位置与思维的定势。近年随着人们生活水平
10、的不断提高，对环境对生态对绿化的要求越来越高，土壤栽培在花卉栽培上的制限性与美观性越来越成为高档装修装饰环境的局限，如果能让这些花草树木从花盆与土壤中得以解放，让它能适生于清洁透亮的水环境中，不仅增添了美感，还能够让摆放的空间得以释放，如案头桌上茶几等家居环境中都可成为植物栽培与绿化的场所。同时，大量的湖泊内河或者池塘更是植物栽培的好场所好环境，它能开辟我国大量的水域空间，让植物特别是观赏的花卉与农作物成为水上农园与公园，既美化了环境，又增添了新意，同时对于生态的修复水质的净化，失去土地的弥补空间的拓展，找到了新的突破口。能实现上述这些栽培效果与要求的技术就是本书要介绍的植物水生诱变技术。并不
11、是所有植物不通过任任诱变也叫生态适应性诱导就可直接生长在这种自然非人为控制的环境中，它需完成植物生态适应性的演变后才能让其在水中正常地生长，否则诸如烂根死苗淹水危害必然成为它失败的主要原因，因这些非人为控制的静止水域或者花瓶容器，它没有像水培植物那样在流动的水中能获取充足的氧气，没有像水培植物那样具有发达适生于水环境的水生根，这些制限因素成为传统水培的局限性，而经生态适应性诱导的植物具有从空气中获取氧气并输送氧气的能力，成为缺氧少氧环境下能生长的新生态类型，但它在遗传性状上没有变化，只是非遗传适应性的开发，能够长出与土栽培相同效果的花果叶及植株，甚至更好。这种生态适应性的诱导就是利用生物广泛的
12、生态适应性，利用它的生理生化形态的可塑可变性而形成新生态类型，这是进行诱导的基础。但要实现这个跳跃式的适应变化必须采用生态渐变的方法，必须在充分了解植物生理生化特性基础上，再利用科学的人工技术措施与手段，让其完成适应性演变过程中所需的各种环境模拟与创造，就像生物进化一样，让其渐渐地从陆生环境过渡到水环境，让它在这个渐变的过程中激发出相关的隐性基因表达，实现生态型的新变化。与之相关的环境模拟与技术手段中，根据作用目的意义的不同，分为物理诱导、化学诱导、及生物诱导等，本书就这些诱导手段的方法原理及生产操作进行深入浅出的阐述，让它能在生产中被广泛的普及运用。撰写此书的目的也在于此，希望能通过本人的拙
13、笔，结合自身多年研究的经验，叙述出易懂易用的诱导机理生产流程与工艺，让这种新型的高新农业技术成为农业生产易被生产者接受与运用的实用技术。5第一章：认识植物水生诱变技术植物水生诱变技术与水培技术不同，它是一种让植物能适合在水里生长的技术措施与手段，而水培是一种适应后的栽培方法。当前，国内流行的水培花卉，以它清洁、易养、美观等优点而成为生活家居摆设的新宠，成为日后家庭养花的一种趋势。一些平时栽培土壤中的花卉通过诱变技术后，可以让其观赏与经济价值倍增，既可观根又可养鱼，实现动态美与静态美的有机结合，那么是不是所有的植物都可以水培呢？如果要实现水培需要哪些技术呢？其实本书要解决与阐明的就是这方面的内容
14、。当前水培花卉市场仅仅限于一些两栖类或者本身适水性较强的室内观叶类植物栽培，局限性较大，使许多观赏价值很高的植物还未能实现水生栽培，这主要由原本植物的一些生理或遗传特性所决定，关键也受花卉静态水培容器中缺氧胁迫的限制。而植物水生诱变技术能突破这种静态水环境厌氧的制限，而让绝大多数的绿色植物都可在水中生长，实现植物的水培。要实现植物的水生诱变首先需具有诱导的潜能，这就是需有事物发生转换变化的内因，这种内因是诱导的基础，这将在理论篇中详细叙述。而诱导的条件就是事物变化的外因，通过外因使内因发挥作用，实现陆生植物的水生诱导。这本书的技术篇就是让人们懂得如何利用植物本身的内因，再通过各项技术措施为其创
15、造让事物发生变化的外因条件创造与模拟，也就是可用于农业生产的技术及生产流程。植物水生诱变技术是手段，而实现植物水培是目的，两者是手段与目的的关系，不完全相同。通过诱导后的植物除了适水性提高、适栽品种范围扩大外，其用途也有更大的扩展，除了用于一般花卉的容器水培外，还可用于江河湖泊的漂浮栽培及室内楼顶的漂浮绿化，还可用于植物的管道栽培。植物水生诱变技术的实现，为植物开拓了一个全新的栽培空间，使大量水域的开发成为可能，并可利用植物的根系特有的吸附吸收功能进行污染水环境的生态净化，是水处理产业中最为环保节能的处理新技术。植物水生诱变技术除了用于花卉绿化外，最重要的还可用于农业生产，利用该技术培育适水性
16、强的植物种苗进行水面漂浮栽培，建立水上农场，为当前城市化建设所失缺的土地得以弥补，也可做到失地不失绿，利用所有的城市楼顶进行漂浮绿化，为城市创造一个绿岛效应，对于净化空气，减少污染、再创绿地，或者增加农产品收入为人类再创了一个新空间。植物水生诱变技术实现了所有植物的水生栽培，还可以利用它的这种特性进行植物科学研究，特别是根系生物学的研究及植物缺素症的田间试验，都可利用它让一些原本不能水培的植物进行水培研究。甚至还可以利用植物根系特有的根分泌性进行抗生素等分泌物质的生产与利用，在水培环境下，可以通过诸如接种微生物或者枝叶部份的化学物理刺激而激发根系大量分泌能为人们所利用的生化物质，这种方法在日本
17、已用于生产含抗生素的功能水。目前，在我国利用植物的水生诱变技术用于水培花卉的生产，具有极广的市场空间与发展前景，使能够水培的植物品种类型大大拓展，使家居绿化无土化或纯水化得以实现。让一些原本极怕水的植物如桃、仙人球、铁树等都可在水中生长，既有很独特的观赏性又有养护的简易性，不会因浇水施肥不当等因素造成死株烂苗。总之植物水生诱变技术的运用使传统水培的概念得以全新的拓展，使植物栽培的空间得以最大化的放大，只要有水有阳光的地方就可进行植物栽培，是植物栽培史上的一次革命，是当前居家及生态绿化工程建设中的一项全新技术。6第二章，理论篇第一节 植物水生诱变的生物学基础一、 植物进化论充分说明了所有植物由水
18、生进化为陆生的演变史（一）植物进化论证明了所有植物都是由水生植物进化为陆生植物地球上的植物丰富多彩种类繁多，形成了当前复杂的植物生态群落，从低等的藻类到高等的乔灌木，从海洋到高山，沃土到荒漠，从热带到寒带，总有许许多多适应于各种不同生境的植物存在，如长于水中的莲藕、水陆两栖的红树林、还有沙漠上的仙人球，这些植物已形成了不同水环境下生理生态适应机制与特有的形态特征。大自然这种巧夺天工的造物奥秘在 19 世纪就被一个伟大的生物学家达尔文所证明，揭示了大自然生物形成发展的规律，即生物进化论。进化论中指出，任何生物（包括植物）都是由低等进化为高等，从无分化进化为有分化，从水生进化为陆生。而且在进化的过程中，环境的变化是其进化的主要动力，它在其中起到自然选择的重要作用，只有选择才有淘汰进化及发展。而这种自然选择的进化过程是一个历史悠久而漫长的过程，几亿甚至几十亿年的生物进化演变史才形成了当前种类繁多的生物多样性与对环境的广泛适应性。植物在这漫长的进化过程中遵循着以下的发育规律与演变历程，即：生命物质的产生细菌的形成光合菌的诞生藻类植物的开始无明显分化的裸蕨类植物有分化的蕨类植物裸子植物被子植物。再细究这个过程会发现，引起植物进化的各因子
