王子洋，范利鋒，王永千，李進(jìn)海，周 橋，黃 嵐，王忠義

0 引 言

在植物中發(fā)現(xiàn)生物電現(xiàn)象已經(jīng)有 100多年的歷史，國內(nèi)外學(xué)者在植物電信號(hào)檢測(cè)和分析研究上做了很多工作[1-4]。植物電的研究對(duì)象從以捕蠅草、含羞草以及跳舞草等具有明顯葉片活動(dòng)的高敏感度植物為主[5-6]，已經(jīng)延伸到模式植物擬南芥，小麥、玉米等作物[7-10]，以及蘆薈、燕子掌等觀賞性植物[11]；其信號(hào)類型從機(jī)械刺激出捕蠅草的動(dòng)作電位，到以燒傷、光照、鹽刺激誘導(dǎo)的變異電位，以及局部電位為主[12-15]；其檢測(cè)技術(shù)從用非極化金屬電極刺入植物中引出接觸部位整體的電位變化，到使用玻璃微電極引出細(xì)胞膜內(nèi)電位變化，以及用多電極陣列、熒光染料標(biāo)記探索群體電信號(hào)胞間傳遞[16-17]。二十世紀(jì)初，科學(xué)家們主要使用電流計(jì)（galvanometer）來探索植物興奮的電活動(dòng)[5-6,18]。通過對(duì)電生理領(lǐng)域的不斷探索和電子技術(shù)的發(fā)展，大部分研究人員們開始使用放大器（electronic amplifier and potentiometer）來對(duì)電位進(jìn)行檢測(cè)[1-6]。由于植物產(chǎn)生的電信號(hào)頻率極低，一般不對(duì)檢測(cè)系統(tǒng)添加高通濾波器（即交流耦合方式）進(jìn)行信號(hào)采集和處理[2,5]。在2000年以后，國內(nèi)與國外個(gè)別研究組使用了交流耦合方式對(duì)植物進(jìn)行靜息信號(hào)的采集與分析[11,19-21]。

在植物電生理領(lǐng)域中，目前最小的研究單位是具有運(yùn)輸離子功能的膜蛋白，如鉀離子通道，質(zhì)子泵等。植物電信號(hào)的本質(zhì)是離子跨膜運(yùn)動(dòng)所導(dǎo)致細(xì)胞極化程度變化。已有的研究表明，許多生理過程都伴隨著細(xì)胞膜極化程度的改變，如：植物的光合作用，呼吸作用，化學(xué)遞質(zhì)分泌等[22-23]。高等植物的電活動(dòng)絕大多數(shù)都是通過環(huán)境變化進(jìn)行誘導(dǎo)產(chǎn)生，包括溫度、光照等環(huán)境因素變化均可以誘導(dǎo)出植物電信號(hào)。植物的電活動(dòng)現(xiàn)象更加傾向于是對(duì)環(huán)境變化的反饋。植物細(xì)胞不同于動(dòng)物心肌等細(xì)胞，植物電生理領(lǐng)域的研究中，并未確鑿發(fā)現(xiàn)可以產(chǎn)生自發(fā)的、短時(shí)間間隔且具有明顯節(jié)律性的電信號(hào)，這甚至在植物電生理領(lǐng)域已經(jīng)產(chǎn)生過爭(zhēng)論[24]。對(duì)植物的節(jié)律研究主要圍繞晝夜節(jié)律和光照節(jié)律對(duì)植物本身的影響[25-26]，也有快速自發(fā)的節(jié)律性微弱信號(hào)在植物中被發(fā)現(xiàn)，但相關(guān)研究甚少[27]。

國內(nèi)外學(xué)者對(duì)植物電信號(hào)的頻率分布集中在 10 Hz以內(nèi)已有共識(shí)[5,8,21]，然而在信號(hào)幅度上，國內(nèi)部分研究者對(duì)植物電信號(hào)幅度量級(jí)是微伏級(jí)還是毫伏級(jí)存在疑惑[21]。因此，本文通過小麥和含羞草作為試驗(yàn)樣品，以光誘導(dǎo)局部電位和燒傷誘導(dǎo)變異電位為例，探討并描述了直流耦合模式記錄數(shù)據(jù)與交流耦合模式記錄數(shù)據(jù)幅度區(qū)別，同時(shí)依據(jù)信號(hào)功率密度時(shí)頻分布來闡述信號(hào)的頻率分布，討論了記錄模式中影響較大的噪聲源，分析了 2種耦合記錄模式對(duì)抗噪聲方面各自的特點(diǎn)，最后對(duì)信號(hào)可信度進(jìn)行了討論。

1 材料與方法

1.1 材料選擇與培養(yǎng)

試驗(yàn)樣品采用德抗 961品種的小麥（中國農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院提供）和易記錄電信號(hào)的敏感性植物含羞草。用10%次氯酸鈉溶液對(duì)小麥種子浸種消毒15 min，用去離子水沖洗3～6遍。以去離子水在暗處浸種12～24 h后，選擇萌發(fā)一致的種子置于培養(yǎng)皿中的發(fā)芽紙上，加去離子水以濕潤發(fā)芽紙，每天更換溶液和發(fā)芽紙。室溫下培養(yǎng)，光暗周期為14（光）/10（暗）h，溫度周期為28/26 ℃，相對(duì)濕度60%，萌發(fā)4～5 d后進(jìn)行試驗(yàn)；含羞草為室內(nèi)自然光下培養(yǎng)，土培（草炭土：珍珠巖：蛭石=3：1：1體積比）溫度周期26/20 ℃，3～4月齡，主枝長(zhǎng)度可達(dá)30 cm。

1.2 信號(hào)采集

使用自制Ag-AgCl電極作為記錄電極和參比電極，方法詳見參考文獻(xiàn)[28]，使用萬向微操縱器（STW-3C，成都儀器廠，中國）控制記錄電極，以產(chǎn)生微小位移。整體試驗(yàn)在自制防震臺(tái)上，如圖1c所示。記錄電極以及參比電極位置如圖1a，1b所示。在記錄電極與活體樣品（小麥葉片，含羞草葉柄）的接觸部分，使用0.5%瓊脂，5 mmol/L氯化鉀膠質(zhì)進(jìn)行電極與樣品接觸點(diǎn)耦合處理，圖1a中兩處虛線部分均為耦合膠質(zhì)，以減小接觸噪聲。圖1b中參比電極浸入在0.2%瓊脂，5 mmol/L氯化鉀的移液管中，插進(jìn)土中作為電位參考點(diǎn)[28]。使用高阻抗放大器（SWF-1B，成都儀器廠，中國）進(jìn)行信號(hào)前置放大，再將其輸出端接到生理信號(hào)采集系統(tǒng)（RM6240BD，成都儀器廠，中國）進(jìn)行信號(hào)采集，采樣頻率200 Hz，交流耦合模式下時(shí)間常數(shù)可以設(shè)置為5、1、0.1、0.01和0.001 s。通過上位機(jī)軟件進(jìn)行信號(hào)分析，繪圖等[29-30]，整體試驗(yàn)示意圖如圖1c所示。在記錄過程中，針對(duì)同一個(gè)記錄電極，連接直流耦合擋位和交流耦合擋位，同步進(jìn)行信號(hào)記錄，交流耦合檔的時(shí)間常數(shù)為1 s，即下限截止頻率為0.16 Hz。交流耦合的原理是在記錄直流信號(hào)的基礎(chǔ)上，增加了高通濾波器。在試驗(yàn)中，電極漂移的影響會(huì)隨記錄時(shí)間的增長(zhǎng)而變大，為了避免電極漂移對(duì)信號(hào)產(chǎn)生影響，小麥光照電位采集時(shí)間控制在5 h以內(nèi)，含羞草試驗(yàn)中，電位記錄控制在10 min以內(nèi)。信噪比計(jì)算方法使用公式（1）進(jìn)行計(jì)算，其中Vs為信號(hào)峰峰值，Vn為基線噪聲峰峰值[9]。

1.3 信號(hào)誘導(dǎo)方法

在光照誘導(dǎo)局部電位試驗(yàn)中，光源（MHAA-100W，MORITEX，日本）放置在法拉第屏蔽網(wǎng)外。通過鵝頸式光纖（A08400，MORITEX）將光打到小麥樣品正上方，該方法可以有效地隔離光源中鹵鎢燈熱輻射對(duì)小麥電信號(hào)的影響。試驗(yàn)環(huán)境溫度保持在27～28 ℃之間，葉表溫度維持在 26～27 ℃之間。試驗(yàn)過程中使用強(qiáng)度約為144 μmol/m2s的光照進(jìn)行持續(xù)刺激，在刺激之前需要保持10～30 min的暗處理。燒傷誘導(dǎo)含羞草變異電位試驗(yàn)中，使用火焰外焰接觸含羞草最外側(cè)葉尖部進(jìn)行熱刺激來誘導(dǎo)變異電位，并同步錄制視頻（小蟻運(yùn)動(dòng)相機(jī)，小蟻科技，中國），通過查看試驗(yàn)的視頻記錄，可知熱刺激時(shí)間約為0.3 s。

1.4 信號(hào)阻滯方法

在光誘導(dǎo)小麥電信號(hào)試驗(yàn)中，使用帶有鈣離子通道阻滯劑[17,31]的膠質(zhì)（0.5%瓊脂，5 mmol/L氯化鉀，10 mmol/L氯化鑭）與葉片相接觸，如圖1a所示，在試驗(yàn)過程中，使用帶有阻滯劑的膠質(zhì)放置在記錄電極連接處（見圖 1a中虛線內(nèi)），進(jìn)行阻滯4 h后再記錄電信號(hào)。

1.5 數(shù)據(jù)處理

對(duì)直流耦合記錄模式采集的植物電信號(hào)做 STFT（short-time Fourier transform）變換，用來實(shí)現(xiàn)信號(hào)功率密度時(shí)頻分布圖。這樣，不但可以清晰地探明植物電信號(hào)的主要功率頻率分布，而且可以根據(jù)輸入信號(hào)的種類不同，來查詢不同時(shí)間段的頻率分布，可以和交流耦合記錄模式進(jìn)行相互比較。該方法如公式（2）所示。

圖1 小麥和含羞草電信號(hào)誘導(dǎo)試驗(yàn)方法及原理Fig.1 Schematic diagram of electrical signal recording in wheat and Mimosa

式中 x(τ)代表輸入信號(hào)，h(τ-t) 代表窗函數(shù)，τ表示窗函數(shù)寬度。目前該方法已在心電領(lǐng)域?qū)π囊粜盘?hào)進(jìn)行處理等[32-33]。我們使用MATLAB 2016a中的spectrogram（xt，window （win_width），overlap，nfft，fs）函數(shù)進(jìn)行功率密度時(shí)頻分布圖繪制。在保證高時(shí)間分辨率和頻率分辨率的前提下選用漢明窗（hamming）作為窗函數(shù)。其中win_width= 1 000，overlap=0.5*win_width，nfft=1 024，fs=100，即以窗寬為1 000樣點(diǎn)（10 s），交疊數(shù)為500（5 s）的漢明窗，頻率分辨率為0.097 Hz（fs/nfft），做短時(shí)傅立葉變換。

2 結(jié)果與分析

分別對(duì)光誘導(dǎo)的小麥局部電位和燒傷誘導(dǎo)的含羞草變異電位進(jìn)行了 3次重復(fù)記錄。小麥局部電位試驗(yàn)中，直流耦合檔和交流耦合檔記錄到的信號(hào)均具有較高重復(fù)性；含羞草變異電位波形雖然重復(fù)性不高，但是其功率分布頻率具有穩(wěn)定性。

2.1 含羞草與小麥電信號(hào)直流耦合與交流耦合同步記錄

圖2a，2b為小麥光誘導(dǎo)局部電位。光照刺激后，直流耦合記錄信號(hào)峰-峰值約為69 mV，而交流耦合記錄信號(hào)中峰-峰值只有約2.7 mV，直流耦合記錄信號(hào)變化幅度遠(yuǎn)大于交流耦合記錄信號(hào)。其他波形參數(shù)包括持續(xù)時(shí)間、斜率等均具有明顯差異。在小麥直流耦合記錄的信號(hào)功率密度時(shí)頻分布圖中，可以觀察到全時(shí)間段信號(hào)的主要功率分布在0.2 Hz以內(nèi)，而在光照刺激后最初的前100 s中，存在0.2 Hz至1 Hz之間的少量的功率分布。這個(gè)結(jié)果與交流耦合記錄到的數(shù)據(jù)具有較強(qiáng)的一致性。以0.16 Hz作為截止頻率的交流耦合記錄方式濾掉了絕大部分的有效信息。

如圖2c，2d所示，含羞草燒傷變異電位功率分布主要集中在0.15 Hz以下，與小麥光誘導(dǎo)局部電位信號(hào)特征相似，電信號(hào)功率分布均集中在低頻范圍內(nèi)。交流耦合記錄的信號(hào)峰-峰值約33 mV，直流耦合記錄的信號(hào)的去極化幅度約為70 mV。在25至30 s之間20 dB以上的功率強(qiáng)度已達(dá)到0.6 Hz。雖然功率的頻率分布要明顯高于光誘導(dǎo)下的局部電位數(shù)據(jù)，但是0.1 Hz以內(nèi)依然占有超過50%的功率分布。在變異電位的記錄中，使用0.16 Hz為截止頻率的交流耦合記錄模式也會(huì)濾掉絕大部分的有效信息。

從小麥的光誘導(dǎo)局部電位信號(hào)和含羞草燒傷誘導(dǎo)的電位信號(hào)中可以發(fā)現(xiàn)，無論是用直流耦合模式和交流耦合模式都可以對(duì)信號(hào)進(jìn)行采集，但信號(hào)的波形和強(qiáng)度有所差異。事實(shí)上交流耦合所記錄到的數(shù)據(jù)是在直流數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上經(jīng)過了高通濾波，交流記錄數(shù)據(jù)與直流耦合記錄數(shù)據(jù)在數(shù)值上是微分關(guān)系。從結(jié)果中可以發(fā)現(xiàn)，使用直流耦合記錄模式可以更加全面的反應(yīng)植物緩慢的電活動(dòng)。交流耦合記錄模式雖然放大了快變的電信號(hào)，但是遺漏了植物電活動(dòng)中的緩慢變化。在信號(hào)幅度上，直流耦合記錄的信號(hào)幅度基本維持在幾十毫伏的量級(jí)。交流耦合記錄到的信號(hào)幅度則要小于直流耦合記錄的結(jié)果，尤其是慢變化的光誘導(dǎo)的局部電位。

圖2 小麥和含羞草電信號(hào)直流耦合與交流耦合同步記錄Fig.2 DC(direct current) coupled and AC(alternating current) coupled electrical signal recording synchronously in wheat and Mimosa

2.2 交流耦合模式不同下限截止頻率下小麥局部電位記錄

為了進(jìn)一步研究不同耦合方式對(duì)信號(hào)采集的影響，對(duì)小麥光照產(chǎn)生的電信號(hào)同時(shí)進(jìn)行 4路通道的采集，如圖 3所示，分別為直流耦合模式，0.03、0.16和 1.6 Hz下限截止頻率的交流耦合模式。結(jié)果顯示下限截止頻率越高，所記錄到的信號(hào)幅度越低。在圖3a的直流耦合數(shù)據(jù)中，4 min以后的緩慢變化的信號(hào)在交流耦合模式中均未有明顯變化。在記錄剛進(jìn)行光照刺激時(shí)的快變信號(hào)時(shí)，交流耦合模式的信號(hào)變化更加劇烈。

2.3 含羞草變異電位傳導(dǎo)與小麥局部電位阻滯

我們需要通過藥理學(xué)方法或其他方式進(jìn)行驗(yàn)證所記錄到的植物電信號(hào)是植物本身的電活動(dòng)而非電極噪聲或是環(huán)境干擾。針對(duì)燒傷誘導(dǎo)含羞草的變異電位，我們使用信號(hào)傳導(dǎo)的方式來進(jìn)行驗(yàn)證。記錄電極1與記錄電極2的固定位置如圖1b所示。圖4a、4b是含羞草變異電位2根記錄電極的直流耦合與交流耦合記錄結(jié)果，從結(jié)果可知，直流耦合與交流耦合數(shù)據(jù)均有明顯的延遲現(xiàn)象，可以看出信號(hào)從記錄電極1傳遞至記錄電極2。而箭頭所指為熱刺激時(shí)間點(diǎn)，在箭頭處可以看到 2根電極同時(shí)受到了干擾產(chǎn)生噪聲。

小麥光誘導(dǎo)局部電位沒有傳導(dǎo)現(xiàn)象，我們通過使用鈣離子通道阻滯劑氯化鑭對(duì)小麥進(jìn)行處理，在使用氯化鑭處理前記錄一組光誘導(dǎo)局部電位數(shù)據(jù)，然后對(duì)小麥葉片進(jìn)行處理4 h，在4 h后再記錄一組小麥光照誘導(dǎo)局部電位。箭頭指向光照開始時(shí)間點(diǎn)。在圖4c中，使用直流耦合模式記錄到的數(shù)據(jù)可以看出光照的第一個(gè)去極化波幅度有了明顯降低，圖4d的交流耦合數(shù)據(jù)中，受到氯化鑭處理的小麥所產(chǎn)生的波形幅度則產(chǎn)生明顯降低。

圖3 直流耦合與不同下限截止頻率交流耦合小麥電信號(hào)記錄Fig.3 Measurement of DC coupled and AC coupled with different lower-cut-off frequency electrical signal in wheat

圖4 植物電信號(hào)的傳導(dǎo)與阻滯Fig.4 Plant electrical signal transmission and block

3 討 論

3.1 信號(hào)噪聲來源及消除方法

植物電信號(hào)屬于微弱信號(hào)，其等效信號(hào)源輸出電阻較大，可達(dá) G?量級(jí)，因此在采集記錄電位信號(hào)時(shí)的噪聲抑制一直是個(gè)重要問題。如果僅考慮由樣本與電極構(gòu)成的通路引入的噪聲，常見的噪聲源有 50 Hz的工頻噪聲、操作員人體的靜電電荷積累所產(chǎn)生的干擾和其他環(huán)境影響。所以，在記錄植物電信號(hào)時(shí)，需要在法拉第屏蔽網(wǎng)中進(jìn)行。并且，以單點(diǎn)接地的形式將屏蔽網(wǎng)內(nèi)的夾持器等接地，試驗(yàn)操作時(shí)需要帶上防靜電手環(huán)，控制環(huán)境溫濕度處于相對(duì)平衡值。

在使用直流耦合記錄時(shí)，所遇到的主要問題是氯化銀半電池的電位漂移。由于氯化銀電極周圍接觸溶液離子濃度的影響，可能產(chǎn)生幾十毫伏以上的電位漂移。這在長(zhǎng)時(shí)間使用溶液進(jìn)行電極與樣品的耦合時(shí)容易出現(xiàn)。交流耦合記錄模式則可以減弱電極電位漂移所產(chǎn)生的影響，然而對(duì)記錄植物電信號(hào)而言，交流耦合記錄模式則更容易受到如人體接觸或者樣品輕微移動(dòng)等其他噪聲源的干擾[5-6]。

3.2 兩種耦合記錄模式的電位采集分辨率

在以氯化銀電極作為傳感器的宏觀電信號(hào)記錄當(dāng)中，直流耦合記錄模式的特點(diǎn)是較寬的電壓幅度采集范圍。由于靜息電位和電極接觸電位的疊加使得基線的電位非零，并且伴隨溫度影響，最高有近700 mV的電位變化。因此，植物電信號(hào)采集系統(tǒng)的直流記錄范圍至少應(yīng)達(dá)-1 V至+1 V，才可以確保記錄基線在記錄范圍以內(nèi)。再者，直流記錄信號(hào)本身的變化范圍大，如圖2a、2c所示，信號(hào)幅度本身也達(dá)到60 mV以上，所以直流記錄需要有較大的電壓幅度記錄范圍。然而，較寬電壓幅度記錄范圍會(huì)導(dǎo)致電壓分辨率降低。

當(dāng)采用交流耦合記錄模式時(shí)，信號(hào)的直流成分（靜息電位和電極接觸電位）將被阻隔掉，只記錄電信號(hào)的變化率。記錄到的信號(hào)幅度較小，采集系統(tǒng)可采用較大的放大倍數(shù)，電壓采集分辨相對(duì)較高。從圖2a中可以看出直流耦合模式記錄到的信號(hào)已經(jīng)變化了 69 mV，而交流耦合模式記錄的信號(hào)變化范圍僅僅2.7 mV。由于信號(hào)采集范圍的縮小，則可以將小信號(hào)進(jìn)一步放大，從而提高了信號(hào)電壓采集分辨率。然而，當(dāng)有效信號(hào)達(dá)到“微伏”量級(jí)時(shí)，采集儀器系統(tǒng)噪聲，電極接觸噪聲（1/f noise），電極熱噪聲則需要考慮和排除[34-35]。

3.3 植物電信號(hào)數(shù)據(jù)記錄真實(shí)性與量級(jí)

盡管目前的一些研究在分析植物電信號(hào)時(shí)也會(huì)采用EEG（Electroencephalography）信號(hào)所用的分析方法[2,13,36-37]，但值得注意的是，植物細(xì)胞膜電位變化和植物電信號(hào)產(chǎn)生的離子機(jī)制，完全不同于動(dòng)物細(xì)胞膜電位和電活動(dòng)[5,22-23]。一般認(rèn)為，腦皮質(zhì)大量神經(jīng)元的突觸后電位同步總和，構(gòu)成頭皮記錄得到的腦電圖(EEG)[38-39]。所記錄腦電波的振幅主要決定于腦內(nèi)發(fā)生的電活動(dòng)的強(qiáng)度和參考電極的選擇，幅度0.5 至100 μV[38-39]。由于植物細(xì)胞膜電位變化的離子機(jī)制和傳導(dǎo)機(jī)制與動(dòng)物不同，所以，以交流耦合模式從植物體上記錄的微伏級(jí)電信號(hào)，到底是不是植物的自發(fā)電信號(hào)，必須在得到離子通道、胞內(nèi)記錄、微電極陣列及藥理學(xué)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的支持的情況下，才能確定其結(jié)論。

交流耦合記錄模式與直流耦合記錄模式記錄到的植物電信號(hào)波形形狀、幅度、頻率會(huì)有明顯差異，這可能使國內(nèi)外部分學(xué)者對(duì)植物電信號(hào)幅度量級(jí)產(chǎn)生了疑惑。近十幾年，國內(nèi)外多個(gè)植物電信號(hào)研究組對(duì)交流耦合模式所記錄到的植物靜息信號(hào)[20-21]，或是微伏級(jí)所謂的“低幅度信號(hào)”[19,40]進(jìn)行研究，探索植物自身電信號(hào)與環(huán)境的關(guān)系。然而，正如上文所說，通過交流耦合方式來研究微伏級(jí)的信號(hào)時(shí)，首先應(yīng)考慮如何排除掉儀器噪聲，傳感器熱噪聲，接觸噪聲與其他環(huán)境噪聲干擾。根據(jù)植物電生理領(lǐng)域自1873年以來已有的國內(nèi)外研究成果，極少發(fā)現(xiàn)隨機(jī)性的植物電信號(hào)[5-6,41]。絕大部分通過直流耦合方式記錄到的信號(hào)均可以劃分至動(dòng)作電位，變異電位，系統(tǒng)電位以及局部電位這 4類范圍，而呈現(xiàn)隨機(jī)性的、通過交流耦合方式記錄到的微伏級(jí)植物電信號(hào)不同于上述 4類植物電信號(hào)。本文中通過交流耦合模式所記錄到的微伏級(jí)植物電信號(hào)均呈非隨機(jī)性，通過對(duì)比圖 3中交流與直流耦合模式記錄到的數(shù)據(jù)可知，植物的部分電活動(dòng)在交流耦合模式下是難以記錄到的。

然而，國內(nèi)外所有發(fā)表的呈現(xiàn)隨機(jī)性的微伏級(jí)信號(hào)遲遲沒有對(duì)信號(hào)本身的離子機(jī)制進(jìn)行討論，并且對(duì)該類微伏級(jí)信號(hào)進(jìn)行分析的研究組呈逐年增加趨勢(shì)。因此，討論所記錄信號(hào)的真實(shí)性顯得尤為重要。為了區(qū)別植物電活動(dòng)所產(chǎn)生的信號(hào)和環(huán)境噪聲，通常采用以下方式來進(jìn)行信號(hào)驗(yàn)證：1）確認(rèn)采集儀器和傳感器本身的噪聲范圍，如圖2a中交流耦合數(shù)據(jù)信噪比約為36.8 dB，排除采集儀器和傳感器本身的熱噪聲與接觸噪聲。氯化銀電極的自噪聲范圍是納伏至微伏級(jí)[42-44]，并不影響測(cè)量結(jié)果。2）在記錄動(dòng)作電位和變異電位中，可以使用多電極記錄方式，通過信號(hào)傳導(dǎo)來確定其真實(shí)性。因?yàn)榄h(huán)境噪聲干擾會(huì)同時(shí)對(duì)多電極產(chǎn)生影響，無法記錄到傳導(dǎo)現(xiàn)象。如在圖1b含羞草變異電位記錄中使用了2根記錄電極，相距4 cm來進(jìn)行信號(hào)傳導(dǎo)驗(yàn)證，數(shù)據(jù)如圖4a、4b所示，2根記錄電極所記錄信號(hào)具有延時(shí)。3）局部電位不能傳導(dǎo)，需要使用離子通道阻滯劑驗(yàn)證信號(hào)真實(shí)性，這是一種較為適用的方法[45]，文中小麥光誘導(dǎo)的局部電位驗(yàn)證如圖4c、4d所示，在進(jìn)行4 h的鈣通道阻滯劑（氯化鑭）阻滯后部分信號(hào)幅度具有明顯降低，這與文獻(xiàn)[31]中光誘導(dǎo)植物電信號(hào)的離子機(jī)制相對(duì)應(yīng)，該方法也可以用于變異電位和動(dòng)作電位的阻滯，以確認(rèn)信號(hào)的真實(shí)性。

4 結(jié) 論

本文記錄了含羞草和小麥 2種植物在不同記錄模式下的電信號(hào)，探索了不同耦合記錄模式所記錄植物體表波形數(shù)據(jù)特征。1）通過分析兩類樣品的波形幅度可知，在使用非極化金屬電極進(jìn)行植物表面電位記錄時(shí)，直流耦合記錄或者交流耦合記錄方式均可以獲得植物電信號(hào)數(shù)據(jù)，雖然所反映的是同一植物電活動(dòng)，但 2種耦合方式所記錄到的植物電信號(hào)在波形、幅度上會(huì)有明顯差別。2）在記錄高等植物電信號(hào)時(shí)，使用交流耦合方式記錄可以觀察快變信號(hào)，并需要通過直流耦合信號(hào)記錄與分析確認(rèn)功率的頻率分布，以確定記錄所需的合理的下限截止頻率。3）驗(yàn)證所記錄植物電信號(hào)真實(shí)性是深入研究和探索植物電活動(dòng)的前提，應(yīng)使用生物以及藥理學(xué)方法來證明所記錄的信號(hào)是由植物本身產(chǎn)生，而非采集回路噪聲和環(huán)境干擾。

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