CN102175487B - 一种植物根分泌物原位收集装置及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于土壤及植物科学技术领域，具体涉及一种植物根分泌物原位收集的装置及其应用，在收集箱的下层，设置一个活动抽屉，使收集箱分隔成上下两层，收集箱上层的底部布满小孔，再铺上一层细纱网。收集箱上层使用土壤作为基质，下层抽屉中为去离子水或其他水溶液。上层种植的植物根系通过布满小孔的底部进入下层的抽屉中。本发明为定量研究根分泌物的种类提供了一个新型原位收集装置，对于研究原生态的植物根分泌物状况具有重要的应用价值。
Description
技术领域
本发明属于土壤及植物科学技术领域，具体涉及一种植物根分泌物原位收集的装置及其应用。
背景技术
在根系分泌物研究中， 对根系分泌物的收集、分离及测定等的研究方法始终是该研究领域的前沿和难点之一。根系分泌物的种类繁多、数量差异大，既有糖、蛋白质和氨基酸等初生代谢产物，又有有机酸、酚类等次生代谢产物。根分泌物因植物种类、生长阶段和非生物条件而差异很大，也与微生物的降解及根的损伤程度等有关，若在土壤中收集则与微量取样器的位置有关。由于影响根分泌物因素众多，所以要获得准确可靠的试验结果, 选择科学的研究装置和方法就显得尤为重要。
有关根系分泌物收集方法目前还没有系统划分。以植株根系所在的培养系统，可将根系分泌物收集方法分为：溶液培养收集、基质培养（蛭石培、砂培、琼脂培等）收集及土培收集；以是否在灭菌条件下进行可分为：无菌体系收集和开放体系收集；根据是否在原位条件下进行又可分为：原位收集和扰动收集。其中，在灭菌条件下收集的根系分泌物数量能准确反映植物根系分泌有机和无机物质的含量，但是这些测得的根分泌物和植物生长在土壤中分泌物的种类和含量有很大差别，不能反映真实的状态；在传统土培条件原位收集的根系分泌物则能直接反映根系分泌的实际情况，但是也存在定量不精确，土壤吸附和微生物大量降解等问题。
目前，我们在研究植物根分泌物时面临以下3 个方面的问题：(1) 所要收集的分泌物通常含量极低，从而需要大量的植物和延长收集时间来获得足够量的分泌物；(2) 样品的收集和处理较为繁琐，一些不太稳定的化合物就会变性；(3) 传统溶剂萃取法收集微量分泌物时生长基质、容器、营养液、萃取剂等将会对样品造成严重的污染。当前原位收集常用的方法是土壤溶液取样器法，能原位直接抽提土壤溶液，但是其PVC 管含有30%的增塑剂和少量的稳定剂，残留的这些物质能进入样品，加之，所取的溶液常含有大量的土壤有机质，因此也会对样品造成较大的污染和干扰。另外，土壤是一个非常复杂的多相体系，土壤溶液化学的影响因素还不明确，而且土壤中存在时空变异和微生物对根分泌物的降解，从而更难以收集到代表真正根分泌物的溶液。
发明内容
本发明需要解决的问题是克服现有收集根分泌物技术的缺点，发明了一种植物根分泌物的原位收集新装置。
本发明的技术方案为：一种植物根分泌物原位收集装置，属于一种分根装置，见图1，2，材料可使用透明或不透明材质，做成一个长×宽×高为20cm×15cm×20cm的箱体，通过在底部设置一个活动抽屉，使收集箱分隔成上下两层，在收集箱上层的底部，钻出直径1mm（间隔1cm）的小孔，再铺上一层20目的纱网。收集箱上层使用土壤作为基质，下层抽屉中加满去离子水。上层种植植物的根系通过布满小孔的底部进入下层加满去离子水的抽屉。收集根分泌物前，应先用去离子水清洗抽屉中的根3-4次，减少残留的根分泌物对收集的影响。
本发明植物根分泌物收集装置属于分根装置，相对于现有技术而言，既能研究大型植物，又能研究小型植物，而且收集方便，收集到的根分泌物能反映植物真实的状态，真正具有代表性。与现有装置相比，既能使植物的生长在土壤中，更加接近田间实际情况，又能在无菌水中收集根分泌物，使收集的分泌物真正具有代表性，同时还能避免土壤吸附并减少微生物的降解，而且可以准确测定这部分根系的生物量。
附图说明
图1 原位根分泌物收集装置的结构示意图。
图2 原位根分泌物收集装置的不同角度实物图。
图3 大豆抗性品种BX10 和敏感品种BD2生长在收集装置中。
图4 大豆抗性品种BX10 和敏感品种BD2根分泌物中有机酸分泌含量比较。
具体实施方式
研究土壤中耐铝大豆BX10和铝敏感大豆BD2有机酸分泌物的差异。
利用本发明中的原位收集箱装置，在日光温室中进行盆栽实验，土壤经过过筛（2mm）除杂，装入上层收集箱中4.5kg土壤。种植大豆抗性品种BX10 和敏感品种BD2（图3），生长30-40天后开始收集根分泌物。
收集测定过程如下：
（1） 首先将下层抽屉中的根系用去离子水冲洗三次后, 在上午9:00，向抽屉中加满去离子水或0.05mmolL-1 CaCl2溶液（约500mL），浸没进入抽屉中的植物根系，收集8h。此时抽屉水溶液中含有包括有机酸在内的根分泌物。
（2） 用剪刀剪下进入抽屉根分泌物收集液中的植物根系，然后使用吸水纸吸干根系表面残留的水分和杂质，称量这部分根系的鲜重，以便定量分析根分泌物。
（3） 将收集的根分泌物在真空旋转蒸发仪上浓缩或冷冻干燥机中干燥后再溶解至5mL左右，过0.25??m的醋酸纤维微孔滤膜。然后分别用阳离子交换树脂和阴离子交换树脂除去干扰物质。
（4） 使用高效液相色谱法测定除杂后的根分泌物的有机酸种类和含量（图4）。
Claims (3)
1.一种植物根分泌物原位收集装置，其特征是在收集箱的下层，设置一个活动抽屉，使收集箱分隔成上下两层，在收集箱上层的底部，打出间隔1cm直径1mm左右的小孔，再铺上一层细纱网，收集箱上层使用土壤作为基质，下层抽屉中为去离子水或其他溶液，上层种植的植物根系通过布满小孔的底部进入下层加满去离子水的抽屉。
2.根据权利要求1所述的植物根分泌物原位收集装置，其特征是收集箱的尺寸可以随研究的植物大小做相应的调整。
3.根据权利要求1或2所述的植物根分泌物原位收集装置在植物根分泌物研究中的应用。
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