CN101766100A - 植物根系分泌物化感作用研究用装置及其应用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种植物根系分泌物化感作用研究用的装置及其应用方法。该装置包括供体植物培养钵、受体植物培养钵、连通管和阀门；所述供体植物培养钵的底部通过一个带有阀门的连通管连通至受体植物培养钵的上口，所述受体植物培养钵的底部通过另一个管路中设有充气口的连通管连通至供体植物培养钵的上口。供体植物培养钵内种植供体植物，受体植物培养钵内种植受体植物，含有供体植物根系分泌物的混合液体流入到受体植物培养钵内，再通过气流的作用返回至供体植物培养钵内，形成液流循环。本发明解决了常规装置及方法耗时长、工作量大、精度低的问题。

Description

植物根系分泌物化感作用研究用装置及其应用方法

技术领域

本发明涉及植物根系分泌物化感作用的研究，尤其是一种植物根系分泌物对周围植物(包括同种个体)化感作用研究的装置及使用方法，属植物科学与生态学领域。

背景技术

植物根系在生命活动过程中向外界环境分泌的各种物质即为根系分泌物，根系分泌物对周围植物(包括同种个体)和微生物的生长发育产生促进或抑制作用的现象称为化感作用。植物的化感作用是种间关系研究的重要组成部分，它对于研究群落结构、群落演替、生物入侵、作物的连作障碍、生物农药及生物除草剂的研制等具有重要的指导意义，对于农林业生产有着巨大的应用价值。

以往对植物根系分泌物化感作用的研究，往往采用先收集到植物的根系分泌物，然后再通过实验研究其化感作用的方法。由于所要收集的根系分泌物通常含量非常低，所以需要大量的植物和延长收集时间来获得足够量的分泌物，收集到样品后才能进行化感作用研究，整个过程工作量和耗时都非常大。而且传统的根系分泌物收集技术为将植物根系洗净后直接放在收集液中进行收集，与自然条件下根系生长的环境差异较大，势必会影响到实验的准确性和精确性；若直接在土壤中收集，由于土壤是一个非常复杂的多相体系，成分复杂，时空变异很大，因此很难收集到真正的、具有代表性的植物根系分泌物，也就不能很好的研究样品的化感作用。

发明内容

为了克服上述根系分泌物化感作用研究中存在的耗时长、工作量大、精度低等问题，本发明提出了一种在收集植物根系分泌物的同时进行化感作用研究的装置。本发明还提供该装置的应用方法。

本发明技术方案如下：

本发明的植物根系分泌物化感作用研究用装置，包括供体植物培养钵、受体植物培养钵、连通管和阀门；所述供体植物培养钵的底部通过一个带有阀门的连通管连通至受体植物培养钵的上口，所述受体植物培养钵的底部通过另一个管路中设有充气口的连通管连通至供体植物培养钵的上口。

所述供体植物培养钵的底部开口，开口处用橡皮塞密封，橡皮塞上有通孔用于插入带有阀门的连通管。

所述受体植物培养钵底部开口，开口处用橡皮塞密封，橡皮塞上有通孔用于插入管路中设有充气口的连通管。

所述供体植物培养钵和受体植物培养钵的材质优选聚氯乙烯(PVC)材料，厚度为1.5-2.5mm。特别优选深色不透光的PVC材料，或者透光性较弱的PVC材料。

所述供体植物培养钵直径为20-30cm，高度为20-30cm。

所述受体植物培养钵直径为15-25cm，高度为15-25cm。

所述连通管采用玻璃材质，连通管壁厚1-2mm，内径为0.8-1.2cm。

所述阀门采用玻璃材质。

本发明所述的植物根系分泌物化感作用研究用装置，还包括有培养基质石英砂，石英砂置于供体植物培养钵和受体植物培养钵内。优选的，石英砂层厚12-28cm。

本发明所述的植物根系分泌物化感作用研究用装置，在供体植物培养钵和受体植物培养钵的底部连通管口处铺设玻璃棉层，以防止石英砂漏下。

本发明所述的植物根系分泌物化感作用研究用装置，还包括有蛭石，蛭石覆盖在受体植物培养钵内的石英砂上，以起到保湿的效果。优选的，蛭石层厚1-2cm。

本发明的植物根系分泌物化感作用研究用装置的应用，具体使用方法按以下步骤进行：

步骤1、在阀门关闭状态时，向供体植物培养钵中加入石英砂并在石英砂上种植供体植物，将1-2L营养液加入供体植物培养钵内培养2-4d。

步骤2、在受体植物培养钵中加入石英砂，播入受体植物的种子，在石英砂上部用1-2cm厚蛭石覆盖以起到保湿的效果；然后，

步骤3、打开阀门，使供体植物培养钵内的含有供体植物根系分泌物的混合液体经底部的连通管流入到受体植物培养钵内。

步骤4、受体植物培养钵中的液体进入到其底部的连通管，通过该连通管管路中的充气口充入空气，使该连通管内的液体在气流的作用下返回至供体植物培养钵内，形成液流循环，液流流速保持在1L·h^-1。

步骤1的营养液可选用本领域常规产品，优选常规双子叶植物营养液，配方如下：

K₂SO₄：0.75×10^-3mol·L^-1，MgSO₄：0.65×10^-3mol·L^-1，KCl：0.1×10^-3mol·L^-1，Ca(NO₃)₂：2.0×10^-3mol·L^-1，KH₂PO₄：0.25×10^-3mol·L^-1，H₃BO₃：1.0×10^-5mol·L^-1，MnSO₄：1.0×10^-6mol·L^-1，CuSO₄：1.0×10^-7mol·L^-1，ZnSO₄：1.0×10^-6mol·L^-1，(NH4)₆Mo₇O₂₄：1.0×10^-8mol·L^-1，Fe-EDTA：1.0×10^-4mol·L^-1。

在整个实验过程中根据营养液消耗的情况适量补充营养液，这是本领域技术人员所熟知的，本发明对此不做特别限定。

当受体植物出苗后测定出苗率，苗期、花期时测定株高、叶面积、生物量、光合速率、根系活力、SOD、POD、CAT、MDA等，成熟期时测定生物量、产量等化感作用研究指标，与对照(使用同样装置同样方法，但供体植物培养钵不种植植物)对比后，即可得出供体植物根系分泌物对受体植物的化感作用。

本发明的有益效果是：由于采用了将植物根系分泌物收集与化感作用研究的过程融为一体的方法，并用石英砂作为栽培介质，能更好地模拟植物生长的自然环境，研究过程中干扰因素少，因而提高了工作效率、减少了工作量、提高了研究的准确性和精确性。供体植物和受体植物栽培的量、发育阶段等都可以调控，进行随机组合，从而更有利于植物根系分泌物化感作用的理论研究。本发明与采用常规方法相比效率提高1-3倍，工作量减少1半以上，精度提高20％以上。

附图说明

图1是植物根系分泌物化感作用研究用装置的结构示意图。其中，1供体植物培养钵，2培养基质石英砂，3玻璃棉层，3′玻璃棉层，4橡皮塞，5连通管，6阀门，7受体植物培养钵，8蛭石，9橡皮塞，10连通管，11充气口。图1管路中的箭头代表含有供体植物根系分泌物的混合液体的流向。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步描述。实施例中使用的装置部件材料如下：

供体植物培养钵、受体植物培养钵均为PVC材料，

连通管和阀门均采用玻璃材质，连通管壁厚1-2mm，内径为0.8-1.2cm。

实施例1：植物根系分泌物化感作用研究用装置，结构如图1所示。供体植物培养钵1的底部通过中心有开口的橡皮塞4与连通管5相连，连通管5的一端与供体植物培养钵1的底部连通，另一端通至受体植物培养钵7的上口，阀门6设在连通管5上；受体植物培养钵7的底部开口与连通管10相连，连通管10的另一端通至供体植物培养钵1的上口，连通管10管路中设有充气口11。

供体植物培养钵1直径为25cm，高度为30cm。在供体植物培养钵1的底部连通管口处铺有玻璃棉层3，其上铺有培养基质石英砂2，石英砂层厚25cm。

受体植物培养钵7直径为20cm，高度为20cm。在受体植物培养钵7的底部连通管口处铺设玻璃棉层3′，其上铺有培养基质石英砂2，石英砂层厚15cm。石英砂上覆盖有2cm厚蛭石8。

实施例2：结构如实施例1，所不同的是受体植物培养钵7的底部通过中心有开口的橡皮塞9与连通管10相连。

实施例3：应用

上述的装置的使用方法，也即采用进行植物根系分泌物化感作用研究的方法，步骤为：

1、在供体植物培养钵1中加入25cm厚石英砂2并在石英砂上种植供体植物，将2L营养液加入供体植物培养钵1内培养3d，此时阀门6关闭。

2、在受体植物培养钵7中加入15cm厚石英砂2，播入受体植物的种子，在石英砂2上部用2cm厚蛭石8覆盖以起到保湿的效果。

3、经过上述步骤后，打开阀门6，使供体植物培养钵1内的含有供体植物根系分泌物的混合液体经底部的连通管5流入到受体植物培养钵7内。

4、受体植物培养钵7中的液体进入到其底部的连通管10后，通过该连通管管路中的充气口11充入空气，使该连通管内的液体在气流的作用下返回至供体植物培养钵1内，形成液流循环，液流流速保持在1L·h^-1。

实验过程中根据营养液消耗的情况适量补充营养液。

当受体植物出苗后测定出苗率，苗期、花期时测定株高、叶面积、生物量、光合速率、根系活力、SOD、POD、CAT、MDA等，成熟期时测定生物量、产量等化感作用研究指标，与使用同样装置同样方法但供体植物培养钵不种植植物对照组对比后，即可得出供体植物根系分泌物对受体植物的化感作用。

实施例4：花生根系分泌物的化感作用的研究实验。

如实施例3，所不同的是：

1.供体植物是花生，在供体植物培养钵1中加入1L营养液培养3d。共种植苗期花生植株15株，营养液为常规双子叶植物营养液，配方为：

K₂SO₄：0.75×10^-3mol·L^-1，MgSO₄：0.65×10^-3mol·L^-1，KCl：0.1×10^-3mol·L^-1，Ca(NO₃)₂：2.0×10^-3mol·L^-1，KH₂PO₄：0.25×10^-3mol·L^-1，H₃BO₃：1.0×10^-5mol·L^-1，MnSO₄：1.0×10^-6mol·L^-1，CuSO₄：1.0×10^-7mol·L^-1，ZnSO₄：1.0×10^-6mol·L^-1，(NH4)₆Mo₇O₂₄：1.0×10^-8mol·L^-1，Fe-EDTA：1.0×10^-4mol·L^-1。

2.在受体植物(花生)培养钵7中石英砂2的上层用1.5cm厚蛭石8覆盖。

播入15粒花生种子，花生出苗后测定出苗率，苗期和花期时测量株高、叶面积、光合速率，分别取3株测量茎叶鲜重、根系鲜重、根系活力、叶片SOD、POD、CAT、MDA，成熟时取剩余植株测量茎叶鲜重、根系鲜重和荚果鲜重。对照组也采用同样装置及方法测定，但供体植物培养钵1不种植植物。将处理与对照的结果对比后得出花生根系分泌物对自身生长发育存在化感作用，降低出苗率，抑制幼苗的生长，降低叶片光合速率，增加叶片MDA含量，使保护酶SOD、POD、CAT活性增强，减产23％。

本发明在科研工作中进行了实际检测应用，取得了较好的实验效果，本发明与采用常规方法相比效率提高2倍，工作量减少1半，精度提高30％。

Claims (9)

1.一种植物根系分泌物化感作用研究用装置，其特征在于包括供体植物培养钵、受体植物培养钵、连通管和阀门；所述供体植物培养钵的底部通过一个带有阀门的连通管连通至受体植物培养钵的上口，所述受体植物培养钵的底部通过另一个管路中设有充气口的连通管连通至供体植物培养钵的上口。

2.如权利要求1所述的植物根系分泌物化感作用研究用装置，其特征在于，所述供体植物培养钵的底部开口，开口处用橡皮塞密封，橡皮塞上有通孔用于插入带有阀门的连通管。

3.如权利要求1所述的植物根系分泌物化感作用研究用装置，其特征在于，所述受体植物培养钵底部开口，开口处用橡皮塞密封，橡皮塞上有通孔用于插入管路中设有充气口的连通管。

4.如权利要求1所述的植物根系分泌物化感作用研究用装置，其特征在于，还包括有培养基质石英砂，石英砂置于供体植物培养钵和受体植物培养钵内。

5.如权利要求4所述的植物根系分泌物化感作用研究用装置，其特征在于，在供体植物培养钵和受体植物培养钵的底部连通管口处铺设玻璃棉层。

6.如权利要求4所述的植物根系分泌物化感作用研究用装置，其特征在于，有蛭石覆盖在受体植物培养钵内的石英砂上。

7.如权利要求1所述的植物根系分泌物化感作用研究用装置，其特征在于，所述供体植物培养钵和受体植物培养钵的材质为聚氯乙烯(PVC)材料；所述供体植物培养钵直径为20-30cm，高度为20-30cm；所述受体植物培养钵直径为15-25cm，高度为15-25cm。

8.如权利要求1所述的植物根系分泌物化感作用研究用装置，其特征在于，所述连通管采用玻璃材质，连通管壁厚1-2mm，内径为0.8-1.2cm。

9.权利要求1-8任一项装置在植物根系分泌物化感作用研究中的应用，按以下步骤进行：

步骤1、在阀门关闭状态时，向供体植物培养钵中加入石英砂并在石英砂上种植供体植物，将1-2L营养液加入供体植物培养钵内培养2-4d；

步骤2、在受体植物培养钵中加入石英砂，播入受体植物的种子，在石英砂上部用1-2cm厚蛭石覆盖以起到保湿的效果；然后，

步骤3、打开阀门，使供体植物培养钵内的含有供体植物根系分泌物的混合液体经底部的连通管流入到受体植物培养钵内；

步骤4、受体植物培养钵中的液体进入到其底部的连通管，通过该连通管管路中的充气口充入空气，使该连通管内的液体在气流的作用下返回至供体植物培养钵内，形成液流循环，液流流速保持在1L·h^-1。

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