CN100557407C

CN100557407C - 一种土培植物根系分泌物的收集方法和收集装置

Info

Publication number: CN100557407C
Application number: CNB2006101234609A
Authority: CN
Inventors: 沈宏; 王占义; 严小龙
Original assignee: South China Agricultural University
Current assignee: South China Agricultural University
Priority date: 2006-11-10
Filing date: 2006-11-10
Publication date: 2009-11-04
Anticipated expiration: 2026-11-10
Also published as: CN1963437A

Abstract

本发明公开了一种土培植物根系分泌物的收集方法和收集装置。该收集装置包括生长箱和收集箱，生长箱和收集箱之间设置一块有粘贴有薄膜的穿孔玻璃板；上、下两层收集箱上的收集孔通过导管与阴、阳离子树脂管相连接。该收集方法是首先让植物在生长箱的土壤中生长，然后植物根系穿过薄膜进入装有石英砂和玻璃珠的收集箱中；再在收集箱中进行处理、收集植物根系分泌物。本发明特别适用于土壤栽培条件下植物根系分泌物的研究；不扰动根系生长、不破坏根际环境，收集环境更贴近植物自然生长状态；本发明能分别收集浅层根和深层根的分泌物、连续性好，回收率高。

Description

一种土培植物根系分泌物的收集方法和收集装置

技术领域

本发明涉及植物根系分泌物的收集领域，特别涉及一种土培条件下植物根系分泌物的收集方法和收集装置。

背景技术

目前，收集植物根系分泌物一般采用溶液收集法，具体操作方法是：植物根系先生长在营养液中，然后转入处理溶液中，处理一段时间后，收集处理溶液即为根系分泌物。如中国专利CN2581964YHE和CN1482443A设计的根系分泌物收集装置。溶液收集法因其操作简单、分析方便，被广泛采用。然而，采用溶液收集法得到的根系分泌物很难反映土壤条件下植物根系分泌的实际情况。这主要因为：土壤成分复杂、养分存在形式多样化、分布不均匀，而且，大部分有效养分被土壤胶体吸附，不能随意扩散，这表明土培条件下，植物根系遭受养分缺乏或元素毒害的实际情况不同于溶液栽培，因而土壤栽培与溶液栽培条件下的根系分泌作用可能不同。另外，溶液收集法不易区分浅层根和深层根的根系分泌情况。因此，寻找土培条件下植物根系分泌物的收集方法特别重要。研究出不扰动根系生长、不破坏根际环境、又能获得不同深度根系分泌情况的收集方法和收集装置，具有重要意义。然而，目前国内外关于这种根系分泌物的收集方法和收集装置还没有报道。

发明内容

本发明的目的在于克服现有根系分泌物收集中存在的缺点，提供一种不扰动根系、不破坏根际环境、重复性好、回收率高、可以同时收集浅层根和深层根分泌物的土培植物根系分泌物的收集方法。

本发明的另一目的在于提供一种用于上述收集方法的土培植物根系分泌物的收集装置。

本发明的目的通过下列技术方案实现：

一种土培植物根系分泌物的收集方法，包括下述步骤：首先植物在生长箱的土壤中生长，由于生长空间限制和重力作用，植物根系穿过生长箱和收集箱之间的薄膜，从生长箱进入装有石英砂/玻璃珠混合物的收集箱中；以大豆、玉米为例，生长三周后，植物根尖数有80～90％进入收集箱，其根系干重占根系总干重的30～40％，此时就可以进行根系分泌物的收集；先用钙液清洗装有石英砂/玻璃珠混合物的收集箱，然后用处理液对生长在石英砂/玻璃珠混合物中的根系进行处理；处理一段时间后，再用相当于处理液2倍体积的钙液洗脱石英砂/玻璃珠混合物；流出溶液下渗流到树脂管并被树脂吸附；最后洗脱树脂，得到植物根系分泌物。

所述薄膜为聚四氟乙烯膜。

所述钙液的pH值与处理液的pH值相同。所述钙液优选0.5mM CaCl₂溶液。

所述处理液为养分缺乏营养液或元素毒害溶液。所述养分缺乏营养液可为缺氮、缺磷、或缺钾营养液。所述元素毒害溶液可为铝毒、或锰毒溶液。

所述石英砂和玻璃珠的体积比为1∶1～3。所述石英砂直径为0.5～1mm。所述玻璃珠直径为4～5mm。

所述树脂分别包括装在阳离子树脂管内的Amberlite IR-120B型(H⁺form)阳离子树脂、和装在阴离子树脂管内的Dowex1×8型(100-200mesh，formate form)阴离子型树脂。

一种用于上述收集方法的土培植物根系分泌物的收集装置，包括生长箱和收集箱，生长箱和收集箱之间设置有一块穿孔玻璃板7，穿孔玻璃板7上粘贴有薄膜4；生长箱的底部设有排水孔6；收集箱的中部设有分隔板11，将收集箱分隔为上层收集箱10和下层收集箱12；上层收集箱的侧面设有收集孔21，收集孔21与导管的上端相连通，导管的下端与树脂管9相连接，导管上设置有阀门8；下层收集箱12的底部设有收集孔，收集孔与导管14的上端相连通，导管14的下端与树脂管相连接，导管14上设置有阀门；两个树脂管的下端分别与两根回水管16的一端相连接，两根回水管16的另一端分别与上层收集箱10、下层收集箱12相通。

所述生长箱的侧面为直角三角形板。

所述薄膜4为聚四氟乙烯膜。

所述分隔板11为“L”形有机玻璃分隔板。

所述下层收集箱12的底部为漏斗状。

所述收集孔与导管之间均设有筛网13。

所述下层收集箱的收集孔和导管的连接处、两根导管与两根树指管的连接处分别设有橡皮塞15，以防溶液泄露。

所述两根回水管16上分别设有导气管17。

本发明与现有技术相比具有如下优点和效果：

(1)本发明适用于土壤栽培条件下植物根系分泌物的研究，与水培相比，更能反映土培条件下植物根系分泌的实际情况。由于根系总量的60～70％生长在土壤介质中，该方法收集的分泌物接近于整株植物生长在土壤中的真实情况。

(2)本发明不扰动根系生长、不破坏根际环境，收集环境更贴近植物自然生长状况，避免了土壤溶液取样器因不明确根系位置，取样盲目，易损伤根系的缺点。而且该方法收集根系分泌物的数量比树脂膜或滤纸直接吸附在根系表面收集的根分泌物多，易于检测分析。

(3)本发明能分别收集浅层根和深层根的分泌物，能对根系分泌物进行动态收集，连续性和重复性好。

(4)采用聚四氟乙烯膜将土壤和石英砂/玻璃珠混合物隔开，阻止了土壤颗粒进入收集箱，减少了土壤颗粒对根系分泌物的吸附固定，增加了根系分泌物的收集量，提高了测试准确度和回收率。

附图说明

图1为本发明装置的整体结构示意图。

(1、待测植物；2、玻璃插板；3、土壤；4、聚四氟乙烯膜；5、插槽；6、排水孔；7、穿孔玻璃板；8、阀门；9、树脂管；10、上层收集箱；11、分隔板；12、下层收集箱，13、筛网；14、导管；15、橡皮塞；16、“T”形回水管；17、导气管、18：玻璃珠；19：石英砂；20：小孔；21：收集孔。)

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

土培植物根系分泌物的收集装置，包括生长箱和收集箱。生长箱的侧面是直角三角形板，直角三角形板上设有一条与斜边平行的插槽5，两块三角形板之间通过插槽固定有倾斜的有机玻璃插板2。生长箱和收集箱之间设有有机穿孔玻璃板7，有机穿孔玻璃板7上粘贴有聚四氟乙烯薄膜4，有机穿孔玻璃板7的上下各设有两排小孔20，上面两排的小孔对应着上层收集箱10，下面两排的小孔对应着下层收集箱12。生长箱的底部设有排水孔6，土壤中多余的水分通过该孔而被排掉。收集箱的中部设有“L”形有机玻璃分隔板11，将收集箱分隔为上层收集箱10和下层收集箱12两部分。上层收集箱的侧面设有收集孔21，收集孔21与玻璃导管的上端相连通，玻璃导管的下端与树脂管9相连接，玻璃导管上设置有阀门8。下层收集箱12的底部为漏斗状，底部的正中间设有收集孔，收集孔与玻璃导管14的上端相连通。为防止石英砂或玻璃珠堵塞玻璃导管14，在收集孔上面入口处放置一个100目的不锈钢筛网13，起过滤和防砂泄漏的作用。玻璃导管14的下端与树脂管相连接，玻璃导管14上设置有阀门。所述下层收集箱的收集孔和玻璃导管14的连接处还设有一个橡皮塞15。两根玻璃导管与两根树指管的连接处也分别设有橡皮塞15。两个树脂管的下端分别与两根回水管16的一端相连接，两根回水管16的另一端分别与上层收集箱10、下层收集箱12相通。所述两根回水管16上分别设有导气管17。

生长箱内填装有土壤3，培植有待测植物1。

上层收集箱10和下层收集箱12内填装有直径为0.5～1mm的石英砂19和直径4～5mm的玻璃珠18。填装时采用分层填装方式，一层石英砂、一层玻璃珠，填装高度为10cm。上层收集箱10用于收集浅层根的分泌物。下层收集箱12用于收集深层根的分泌物。

首先将待测植物玉米萌发苗种在生长箱的土壤中，生长一段时间后，由于生长空间限制、重力作用和有机玻璃插板2倾斜的引导作用，一部分植物根系沿着有机玻璃插板2向下生长，穿过生长箱和收集箱之间的聚四氟乙烯薄膜4，从生长箱进入装有石英砂/玻璃珠混合物的上层和下层收集箱中，生长三周后，可以进行根系分泌物收集。先用与处理液相同pH值的0.5mMCaCl₂溶液清洗，循环5次，待清洗流出的溶液中物质含量很低时，如有机酸、无机离子浓度低于0.1ppm时，开始进行养分缺乏或元素毒害处理：如缺磷处理，即用缺磷的营养液处理根系；铝毒处理，即用pH＝4.5的50μMAlCl₃溶液处理根系。处理一段时间后(一般为4～12小时)，用相当于处理液2倍体积的钙液洗脱石英砂/玻璃珠混合物，进行根系分泌物的收集。打开阀门8，处理液随重力作用流入阴、阳离子树脂管，分泌物分别被阴、阳离子树脂吸附。待流出液液面超过吹气口(即“T”形回水管上导气管的位置)时，处理液随回水管16被吹气泵吹入收集箱内，完成一次循环，如此连续循环5次，完成一次根系分泌物的收集(循环一次需要3分钟)。最后用8NHCOOH溶液和1N NH₄OH溶液分别洗脱阴、阳离子树脂，收集洗脱物，分别得到阴离子型和阳离子型根系分泌物。

Claims

1、一种土培植物根系分泌物的收集方法，其特征在于包括下述步骤：首先植物在生长箱的土壤中生长，由于生长空间限制和重力作用，植物根系穿过生长箱和收集箱之间的薄膜，从生长箱进入装有石英砂/玻璃珠混合物的收集箱中，待收集箱中积累有植物根系后就可以进行根系分泌物的收集；然后用处理液对生长在石英砂/玻璃珠混合物中的根系进行处理，再用钙液洗脱石英砂/玻璃珠混合物；流出溶液下渗流到树脂管并被树脂吸附；最后洗脱树脂，得到植物根系分泌物。

2、根据权利要求1所述的土培植物根系分泌物的收集方法，其特征在于：所述薄膜为聚四氟乙烯膜。

3、根据权利要求1所述的土培植物根系分泌物的收集方法，其特征在于：在收集植物根系分泌物之前，先用钙液清洗收集箱。

4、根据权利要求1或3所述的土培植物根系分泌物的收集方法，其特征在于：所述钙液为0.5mM CaCl₂溶液。

5、根据权利要求1所述的土培植物根系分泌物的收集方法，其特征在于：所述石英砂和玻璃珠的体积比为1∶1～3；所述石英砂直径为0.5～1mm，所述玻璃珠直径为4～5mm。

6、一种用于权利要求1～5任一项所述收集方法的土培植物根系分泌物的收集装置，其特征在于：包括生长箱和收集箱，生长箱和收集箱之间设置有一块穿孔玻璃板，穿孔玻璃板上粘贴有薄膜；生长箱的底部设有排水孔；收集箱的中部设有分隔板，将收集箱分隔为上层收集箱和下层收集箱；上层收集箱的侧面设有收集孔，收集孔与导管的上端相连通，导管的下端与一个树脂管相连接，导管上设置有阀门；下层收集箱的底部设有收集孔，收集孔与导管的上端相连通，导管的下端与另一个树脂管相连接，导管上设置有阀门；两个树脂管的下端分别与两根回水管的一端相连接，两根回水管的另一端分别与上层收集箱、下层收集箱相通。