快速检测月季抗寒性的电阻抗断层成像新技术新方法研究

The electrical impedance tomography (EIT) has been now applied in the ascendant in the field of medical studies, however, it has not been used in plant research both in China and abroad. The electrical impedance spectroscopy (EIS) is the bases in studying all bioelectrical impedance and bioelectrical impedance imaging. The applicant of the project has carried out a lot of researches in plant stress resistance by means of the EIS method and achieved excellent results. Based on the good results of EIS researches, we will use the EIT technology and take the ornamental plant Rosa chinensis as materials to study the image of EIT, physiological parameters and ultra structures in natural conditions and in artificial freezing conditions during cold acclimation and deacclimation periods. The aims of the project are to build a rapid and non-destructive new EIT system in measuring plant cold hardiness; reveal the biological meanings in EIT images and parameters concerning the cold hardiness; explore the concerned mechanism in plant cold acclimation and deacclimation. These will provide an international advanced study method and theory as well as practical bases by means of the analyses in images of EIT and in the application in the field of plant stress resistance. The project will benefit in increasing the plant stress resistance study level in China and have international influences, and China will employ the leading technology of the whole world in the plant stress resistance field.

电阻抗断层成像(EIT)技术在医学研究领域方兴未艾，但在国内外尚未应用于植物研究；电阻抗图谱(EIS)是所有生物电阻抗及电阻抗成像研究的基础。项目申请人在进行了大量EIS法研究植物抗逆性并取得了良好研究结果的基础上，以冷驯化及脱驯化期间的观赏植物月季(Rosa chinensis)为研究对象，应用EIT技术，研究在自然条件和冷冻处理下月季茎和叶的EIT图像、生理参数及超微结构的变化规律，建立一种快速、非破坏性地测定植物抗寒性的EIT技术新体系；揭示与抗寒性相关的EIT图像及相应参数的生物学含义；探寻植物冷驯化和脱驯化的相关机理，为通过EIT图像分析观赏植物抗寒性，尤其是EIT技术在植物抗逆领域的开发应用提供国际先进的研究手段及理论依据和实践基础。本项目将有助于提升我国植物抗逆性的研究水平和国际影响力，并在这一领域的制高点占有一席之地。

项目以冷驯化及脱驯化期间的观赏植物月季（Rosa）为研究对象，应用电阻抗断层成像（EIT）技术，研究在自然条件和冷冻处理下月季的EIT图像、生理参数及超微结构的变化规律，建立一种快速、非破坏性地测定植物抗寒性的EIT技术新体系；揭示与抗寒性相关的EIT图像及相应参数的生物学含义；探寻植物冷驯化和脱驯化的相关机理，为通过EIT图像分析观赏植物抗寒性，尤其是EIT技术在植物抗逆领域的开发应用提供国际先进的研究手段及理论依据和实践基础。本项目将有助于提升我国植物抗逆性的研究水平和国际影响力，并在这一领域的制高点占有一席之地。项目重要结果：（1）初步建立了具有自主知识产权的EIT快速、无损伤评价观赏植物抗寒性的关键技术体系、研究平台。EIT技术可初步用于测定月季茎的抗寒性，当植物受到冻害时，电阻抗图像重构值显著降低，从而通过计算其重构值，得到抗寒性。EIT法获得与电导法（EL）和电阻抗图谱法（EIS）相近的结果，EIT法实现无损伤实时观测，此项方法技术在国内外尚属空白。（2）已发表学术论文5篇，已接受论文2篇，投稿SCI论文1篇。在国际有关学术会议上交流3次，在国内有关学术会议上交流3次；（3）已培养博士研究生1名、硕士研究生3名。在培博士生1名，硕士生1名；（4）已申请发明专利1项。本项目的科学意义在于以EIT技术研究观赏植物抗寒性为切入点，获得测定观赏植物在冷驯化及脱驯化期间在自然条件及冷冻处理下的EIT图像；以EIT图像获取的信息为突破口，发现检测植物抗寒性新的技术手段，建立快速、非破坏性地检测观赏植物抗寒性的新技术体系。为探寻EIT技术在植物抗性领域的应用潜力提供理论和实践基础，为揭示观赏植物抗寒机理提供科学依据；为其他植物研究领域提供可借鉴的新技术和新方法。