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高压静电场诱导植物生长机理研究 　　摘 要：系统地阐述了高压静电场诱导植物生长的机理，从植物细胞膜、生理特性、遗传变异以及供应能量4个方面进行了论述和探讨。利用物理学和生物学的交叉原理，阐明静电对植物生长的影响。 　　关键词：高压静电场；植物生长；微观机理 　　中图分类号： Q947.8 文献标识码：A DOI编码：10.3969/j.issn.1006-6500.2014.03.024 　　目前，静电生物效应的研究和应用已日益向纵深发展，对植物的生物效应研究也取得了可喜的成就[1-3]。本研究利用从试验中获得的结果，以现有的认识水平和程度，从理论的角度对高压静电场（以下均简称静电场）对植物的诱导机理进行研究。 　　众所周知，地球上的植物生长，除了需要阳光、水、矿物质等环境因素以外，还需要静电场、磁场、射线、声波等物理因素。从物理学的角度讲，地球本身是一个带负电的球体。电离层与地面之间的电势差平均值约为3.0×105 V。晴天时，地球表面的大气电场的场强值约为100～200 V·m-1[5]，而且，大气电场内还存在带电离子的上、下运动，这构成了植物生长必需的静电场和因带电离子运动产生的大气电流。近年来，国内外学者用人工方法将静电场作用到植物上，对植物的生长进行调控，达到了预期的目的。然而，对于静电场诱导植物生长机理的研究，还没有得到一个十分完整而满意的解释，本研究从5个方面对静电场对植物的诱导进行研究，以弥补理论上的缺陷。 　　1 静电诱导植物生长 　　国内关于静电诱导植物生长的报道很多，所采用的静电场的类型大致有3种：一是正负离子电场；二是正负脉动电场；三是正负静电场。最常用的是第一种和第二种。 　　王淑惠等[6]采用适宜强度的静电场对小麦幼苗进行处理，对小麦幼苗的生长效应、成熟期植株性状和产品结构进行了测量记录，见表1和表2。其中，对照组是指未经静电场处理。 　　从表1[6]可以看出，除功能叶片无显著差别（P0.05）外，苗高、叶片数都有显著差别（0.05P0.01）。总根数、功能叶宽、叶龄、分蘖数和冻害程度差别明显（P 　　5.2 静电处理细胞促使染色体变异机理 　　试验表明[20]，静电处理植物细胞能够增长??丝分裂中期的细胞数目，缩短细胞有丝分裂周期，提高细胞的分裂速度。静电处理植物细胞不仅可以使DNA复制加快，还能使核酸蛋白质分子中的氢键断合，引起染色体变异。通过静电处理，引起细胞染色体变异大致有以下几种 [21-23]：染色体断片、染色体落后、染色体桥不等分裂、单极纺锤体和多极纺锤体。而其主要形成原因是经常使核酸蛋白质中带电离子数目改变，加速氢键的形成速度，促使染色体变异。 　　静电场对植物生长诱导的机理十分复杂。它是一门静电学与生物学的交叉学科，其研究难度大。本研究结果可为从事用静电对植物进行调控的应用工作者提供有益的帮助。但是要更详细地解释其机理，尚需做不少工作。例如，静电正离子电场与负离子电场作用到同种植物上，或同一种静电场作用到不同植物上，其诱导结果是不一样的。不同的场强、不同的作用时间、不同的方向和消退效应，其结果也是不一样的。如何从微观的角度分析其差异，是下一步要研究的课题。 　　参考文献： 　　[1]仲兆清.静电场生物效应在作物上的研究进展[J].内蒙古农业科技，1997（S）：18-19. 　　[2]蒋耀庭，潘丽娜.高压静电场对茉莉等四种花卉的调控作用[J].自然杂志，2003（4）：237-239. 　　[3]张振球. 静电生物效应[M].北京：万国学术出版社，1989：1-10. 　　[4]苗建勋.静电正离子辐射对蔬菜生长的促进作用[J].洛阳工学院学报，1999，20（2）：6-10. 　　[5]张三慧.大学物理：第三册[M].北京：清华大学出版社，1999：115-116. 　　[6]王淑惠，黎先栋，宋长铣.高压静电场处理小麦种子对幼苗生长和有关化学成分的影响[J].生物化学与生物物理进展，1991，18（5）：392-399. 　　[7]贾莉君.离子选择微点极测定植物细胞跨膜电位的液泡中硝酸根离子活度的方法研究[D].南京：南京农业大学， 2006：124. 　　[8]孟凯，李延海.生后早期大鼠视皮层锥体神经元的电学特性[M].北京：高等教育出版社，2007：87. 　　[9]那日，冯璐.我国静电生物学效应机理研究新发展[J].物理，2003，32（2）：87-93. 　　[10]孙一源，佘登苑.农业生物力学及农业生物电磁学[M].北京：中国农业出版社，1996：50-473. 　　[11]李新颖，蒋耀庭，孙明.高压静电场对花卉的调控作用的微观机理初探[J].内蒙古农业科技，2006（2）：46-48. 　　[12]鲍重光.静电技术原理