CN109738589B - 一种快速提取植物木质部汁液的方法 - Google Patents

Abstract

一种快速提取植物木质部汁液的方法，本发明涉及植物液提取技术领域；用锋利的刀片，将土壤栽培、基质栽培或溶液培养的植物近基部2‑5cm处切断，并用去离子水清洗切口，去除植物破碎细胞汁液以及韧皮部汁液；静置1分钟后，用吸水纸吸干；将透明硅胶软管的一端套入植物切口处，并用保鲜膜或其它封口膜将两者缠绕在一起；将透明硅胶软管中钢珠向远离植物切口的方向挪动，则木质部汁液会在根压和负压的共同作用下快速渗出；检查透明硅胶软管中收集的木质部汁液，吸取汁液。该方法不需要特殊的仪器设备，在短时间内可以快速抽提到植物木质部汁液，从而防止抽提时间过长引起的植物有效成份活性下降，实用性更强。

Description

一种快速提取植物木质部汁液的方法

技术领域

本发明涉及植物液提取技术领域，具体涉及一种快速提取植物木质部汁液的方法。

背景技术

木质部汁液是植物根系从土壤中吸收的水分、养分以及其自身代谢产生的多种新陈代谢产物的混合物。它的流量多少和成份组成既可以反映出根系活动状态，也可以反映植物根系所处的环境状况，更能直接影响到植物地上部的生长发育。木质部汁液中的水分既是光合作用的原料，也是所有生理代谢、酶促反应所必需的介质，同时还是蒸腾作用的主角。木质部汁液中的矿质营养元素，包括N、P、K、Ca、Mg、S、Fe、Cu、Zn、Mn、Mo、B、Cl、Na、Se、Ni等，都是植物生长发育所必需，且绝大多数来自于根系，是根系从土壤颗粒或培养溶液中汲取，经过根系表皮、皮层、内皮层进入中柱鞘，溶解于木质部汁液中，然后在根压或蒸腾拉力作用，被运往地上部茎杆和叶片，作为营养物质、结构物质或者调节物质，参与植物新陈代谢。此外，植物根系本身合成的一些重要的化学物质，比如糖、氨基酸、蛋白质、维生素等有机化合物，也能溶解到木质部汁液中，运往植物地上部分，特别是植物激素，在根尖中合成，运输到地上部，作为根系-地上部的信号，影响着植物生长发育。因而，收集植物木质部汁液，研究其成份变化，对于现代植物科学来说，具有重要意义。

在完整的植物植株中，木质部汁液从根系向上运输主要借助于蒸腾拉力。然而，如果要人为抽提木质部汁液，则必须事先切断地上部，然后从木质部中抽提。但是，由于蒸腾拉力消失，汁液提取难度顿时增大起来。所有植物细胞都由细胞壁包裹，无论是木质部还是韧皮部，都缺少动物细胞那种伸缩性。一旦有针扎入，就会出现缝隙。那样，不仅没有木质部汁液流出，反而因为有空气进入而导致木质部汁液流断开而向下收缩，根本就抽提不出汁液来。即使有，也是微乎其微，不足于用以分析。幸好植物根系存在着根压，可以主动地把木质部汁液向上运输，只是速度要慢得多、运量也少得多。

目前已经提出多种抽提植物木质部汁液办法，而且因植物种类的不同而不同。对于木质化程度很高的木本植物来说，木质部汁液收集可以采用真空抽取法(钟晓红等，湖南农业大学学报，1999，25：31-35)。即将木本植物的枝条剪下，去除叶片，剥去韧皮部(枝皮)，插入一个口径适宜的抽滤瓶软木塞或橡皮塞中。瓶塞的中央事先钻取一个直径略小于植物枝条粗度的圆形孔，然后把去除韧皮部的植物木质部插入到孔中，连枝条带瓶盖一起插入抽滤瓶瓶口。在瓶内的木质部下端，放置一个小试管，以便收集渗透出的汁液。然后，用一根橡胶管把真空泵与抽滤瓶的抽气口相连。在真空泵的真空压力下，植物木质部中的汁液流入到抽滤瓶的小试管中。这样收集起来的木质部汁液，便可以用于试验分析。这种方法，适合于完全木质化枝条。它操作的时间短，但需要真空泵和抽滤瓶等物品。

草本植物木质部汁液抽取不适合这种方法，但可以采取以下各种方法：

(1)根压法：有活力的植物根系，可以产生根压，并且把根部木质部汁液挤压到地上部。根据这一原理，用锋利刀片切割植物的茎秆，然后用取液器直接收集从切口处自然冒出的汁液(由于根压作用而被挤压渗出)。这种植物的茎可以在任何髙度被切割，但是，切割部位离茎基部或根系越近，则流出的汁液量越大，据此可以选择适宜的切割部分。这一方法简单、易行。缺点是出液量少，一直要有人盯着取样，费时，笨拙，往往不能满足实际需要，因而在实际操作上使用得不多。

(2)软管法[刘杰等2017，江苏农业科学，2017，45(20):85-87，97]：在借助根压收集木质部汁液时，在植物切口上连接一条软管，并用保鲜膜将硅胶管开口处封上，防止灰尘落入，同时减少蒸发量。12h可以收集到试验所需的木质部汁液。

(3)脱脂棉法[王传吉等,江苏农业科学,2017,45(3):70-73]：先将脱脂棉经稀盐酸、蒸馏水、去离子水清洗，烘干，称取0.3g，装入干净的10mL离心管中待用。在距根基3cm处用手术刀片切断植物茎秆，弃除最初的第1滴汁液，以防韧皮部汁液污染。然后，将装有脱脂棉的离心管倒扣在茎秆上并使茎端面被脱脂棉包裹，再用保鲜膜将茎秆与离心管包好。12h后取下，把脱脂棉吸附的木质部汁液稀释分装，供分析所用。

以上几种方法，所需要的时间都比较长，容易受到外界环境的影响，特别是汁液中含有的活性物质如植物激素、蛋白质等对高温敏感，长时间处于自然环境下容易变性失效，影响试验结果的真实性和可靠性，必须尽可能缩短取样时间。

(4)压力室法：Liang和Zhang(Plant Cell Physiol,1997,38(12):1375-1381)介绍了一种比较复杂的收集方法。他们将去除地上部的植株放置到一个长30cm、直径7.5cm的大压力室。植物切口略高于压力室的盖子。然后往压力室内施加无氧氮气。当氮气压力大到一定程度时，木质部汁液被挤压出切口，然后可以用取样器将依次它们取出，分装到离心管中备用。这一方法所需时间短，但需要压力室、氮气瓶等特殊的设备。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种结构简单，设计合理、使用方便的快速提取植物木质部汁液的方法，其依据根压+负压作用原理，不需要特殊的仪器设备，在短时间内可以快速抽提到植物木质部汁液，从而防止抽提时间过长引起的植物有效成份活性下降，实用性更强。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：它的操作步骤如下：

1、准备一根长度、粗细适度的透明硅胶软管，内径与即将处理的植物基部直径相当；

2、取一粒钢珠或玻璃珠，直径略大于透明硅胶软管内径，将其塞入透明硅胶软管内，备用；

3、用锋利的刀片，将土壤栽培、基质栽培或溶液培养的植物近基部2-5cm处切断，并用去离子水清洗切口，去除植物破碎细胞汁液以及韧皮部汁液；

4、静置1分钟后，切口上又会渗出少量汁液，用吸水纸吸干；

5、将透明硅胶软管的一端套入植物切口处，并用保鲜膜或其它封口膜将两者缠绕在一起，既不能伤害到植物茎秆，又起到密封作用；

6、将透明硅胶软管中钢珠向远离植物切口的方向挪动，使得透明硅胶软管内呈负压状态，由于任何有活力的植物根系都会产生根压，它可以把根系木质部汁液运输到地上部分，再加上软管中的负压存在，短时间内可以收集到足够量的木质部汁液，则木质部汁液会在根压和负压的共同作用下快速渗出，流入透明硅胶软管内；

7、1小时后，检查软管中收集的木质部汁液，然后用细孔注射器对准汁液存积处插入，吸取汁液，分装于小离心管中，贮存于低温冰箱内，供科学分析之用。

进一步地，所述的透明硅胶软管的长度为20-30cm。

进一步地，所述的植物为草莓、番茄、黄瓜类的草本植物，或者是苹果、梨、桃类的幼龄的、近根部较细、易于被剪断的木本植物。

进一步地，所述的植物可以种植于土壤中，或者栽培于基质或营养液中。

进一步地，所述的植物可以种植在栽培管理下，或者生长于干旱、盐渍类的逆境胁迫条件下。

本发明的工作原理：本发明具体应用在直径较细、木质化程度较低的木本植物上，其依据的是根压+负压原理，其中，根压与植物根系自身活力有关；根系越是健壮，活力越强，其根压越大，越容易抽提木质部汁液；反之，则难。一些植物处在干旱、盐渍、水涝等逆境胁迫下，根系受伤较重，更不易抽提木质部汁液。但是，在根压和负压共同作用下，则可以快速抽出一定量的木质部汁液，解决了仅有根压作用下难以获取木质部汁液的困难。因而，本方法的特点是简便、快速、高效、易操作。

采用上述结构后，本发明有益效果为：本发明所述的一种快速提取植物木质部汁液的方法，其依据根压+负压作用原理，不需要特殊的仪器设备，在短时间内可以快速抽提到植物木质部汁液，从而防止抽提时间过长引起的植物有效成份活性下降，实用性更强，本发明具有结构简单，设置合理，制作成本低等优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是具体实施方式中不同处理中的草莓木质部职业提取及其盐离子含量比较对比表。同一列中相同小写字母代表在P＝0.05水平上差异不显著，相同大写字母代表在P＝0.01水平上差异不显著。

图2是具体实施方式的操作状态图。

附图说明：

透明硅胶软管1、钢珠2、植株切口3、广口瓶塞4、塞孔4-1、广口瓶5。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

参看如图1和图2所示，本具体实施方式采用的技术方案是：将本发明的操作步骤运用于草莓木质部汁液的提取。草莓是一种多年生草本植物，高30-40厘米，莲座状茎短。该具体实施方式中的草莓种植条件如下：其基质为草炭土：蛭石：珍珠岩＝4:2:1混合基质，置于塑料大棚中。每盆一株草莓苗，浇灌1/2Hoagland营养液200ml，3天浇一次。缓苗半月后，每株有5-6张叶片时，将这些苗子分成三部分，其一继续用1/2Hoagland营养液浇灌，其二用含有100mM NaCl的1/2Hoagland溶液浇灌，其三用含有10mg/L 5-氨基乙酰丙酸+100mMNaCl的1/2Hoagland溶液浇灌，其中5-氨基乙酰丙酸(ALA)为一种天然氨基酸，可以提高植物耐盐性；

6天后，取出植株，在水龙头下冲洗干净，去除叶片，用锋利的刀片在根颈上2-3cm处将地上部切除，用离子水将切口洗净，擦拭干净；

再把预先准备的透明硅胶软管1(含有一粒钢珠2)的一端套到植株切口3上，用保鲜膜封口、封紧，备用；

在室内，事先准备一批直径为8cm的广口瓶5，高度10cm，内装300ml 1/2Hoagland溶液或者含100mM NaCl的1/2Hoagland溶液，每一个瓶配备一个用厚1cm的泡沫板做成的塞子4，塞子中间人为掏一个孔4-1，孔径与草莓根颈部直径相似；

然后，把连接在草莓根部的透明硅胶软管1穿过塞孔4-1，将草莓根颈部固定在塞孔4-1处，把草莓根系浸泡在广口瓶5的溶液内，瓶中溶液大约浸没根系2/3，留有一点点根系在空气中；原先的对照植株置于1/2Hoagland溶液，而盐处理或添加ALA的盐处理植株置于NaCl溶液中；

接着，轻轻向外挪动透明硅胶软管1中的钢珠2，使得草莓植株切口与钢珠2间的透明硅胶软管1内形成真空；

1小时后，观察透明硅胶软管1内收集到木质部汁液，并用细孔注射器取出，置于试管中，称定1h内汁液流量，确定其流速，然后稀释一定倍数，用ICP法测定其中的矿质元素含量，用AgNO₃比色法测定Cl^-含量。

测定的Cl^-含量见图1，从图中可以看出，对照植株木质部汁液比盐处理植株高出一倍，说明盐胁迫降低了草莓植株根系吸水运输能力。但是，外源ALA处理可以使得盐胁迫下草莓植株木质部汁液流速提高39％，说明ALA可以促进盐胁迫下草莓根系水分吸收以及木质汁液流动。另外，盐胁迫导致草莓木质部汁液内Na⁺浓度增加16倍，而ALA处理使得Na⁺浓度降低1/3，说明ALA具有减少盐胁迫下草莓植株Na⁺运输的效应。盐胁迫降低草莓木质部汁液中K⁺浓度，但ALA对此没有明显效应。不过，盐胁迫诱导草莓植株木质部汁液Na⁺/K⁺上升，而ALA诱导其下降。类似地，盐胁迫诱导草莓植株木质部汁液Cl^-成倍上升，而ALA处理可以显著抑制盐胁迫效应，说明ALA处理可以减少盐胁迫下草莓植株对Na⁺、Cl^-的运输，从而提高植株耐盐性。这些结果比前人单纯测定植物叶片和根系的盐离子含量更有直观性，也更有说服力，从而为阐明ALA提高植物耐盐机理提供了新的理论依据。

本具体实施方式的工作原理：本具体实施方式依据的是根压+负压原理。其中，根压与植物根系自身活力有关；根系越是健壮，活力越强，其根压越大，越容易抽提木质部汁液；反之，则难。一些植物处在干旱、盐渍、水涝等逆境胁迫下，根系受伤较重，更不易抽提木质部汁液。但是，在根压和负压共同作用下，则可以快速抽出一定量的木质部汁液，解决了仅有根压作用下难以获取木质部汁液的困难。因而，本方法的特点是简便、快速、高效、易操作。

采用上述结构后，本具体实施方式有益效果为：

1、不需要特殊的仪器设备，在短时间内可以快速抽提到植物木质部汁液，从而防止抽提时间过长引起的植物有效成份活性下降；

2、可运用于草莓、番茄、黄瓜等草本植物，也可以运用于苹果、梨、桃等1-2年生茎干较细、基部易于被剪断的木本植物；

3、可运用于田间栽植、盆栽或营养液培养的植物；

4、可以运用于正常培养、干旱、盐渍等逆境胁迫中的植物。

以上所述，仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其它修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (3)

1.一种快速提取植物木质部汁液的方法，其特征在于：它的操作步骤如下：

(1)、所述的植物可以种植于土壤中，或者栽培于基质或营养液中，所述栽培于基质为草炭土、蛭石、珍珠岩设置为4∶2∶1混合基质，所述营养液包括每盆一株植物苗，浇灌1/2Hoagland营养液200ml，3天浇一次，缓苗半月后，每株有5-6张叶片时，将这些苗子分成三部分，其一继续用1/2Hoagland营养液浇灌，其二用含有100mMNaCl的1/2Hoagland溶液浇灌，其三用含有10mg/L 5-氨基乙酰丙酸+100mM NaCl的1/2Hoagland溶液浇灌，其中5-氨基乙酰丙酸为一种天然氨基酸，可以提高植物耐盐性，6天后，取出植株，在水龙头下冲洗干净，去除叶片；

(2)、准备一根长度为20-30cm、粗细适度的透明硅胶软管，内径与即将处理的植物基部直径相当；

(3)、取一粒钢珠或玻璃珠，直径略大于透明硅胶软管内径，将其塞入透明硅胶软管内，备用；

(4)、用锋利的刀片，将土壤栽培、基质栽培或溶液培养的植物近基部2-5cm处切断，并用去离子水清洗切口，去除植物破碎细胞汁液以及韧皮部汁液；

(5)、静置1分钟后，切口上又会渗出少量汁液，用吸水纸吸干；

(6)、将透明硅胶软管的一端套入植物切口处，并用保鲜膜或其它封口膜将两者缠绕在一起；

在室内，事先准备一批直径为8cm的广口瓶，高度10cm，内装300ml 1/2Hoagland溶液或者含100mM NaCl的1/2Hoagland溶液，每一个瓶配备一个用厚1cm的泡沫板做成的塞子，塞子中间人为掏一个孔，孔径与植物根颈部直径相似；

然后，把连接在植物根部的透明硅胶软管穿过塞孔，将植物根颈部固定在塞孔处，把植物根系浸泡在广口瓶的溶液内，瓶中溶液大约浸没根系2/3，留有一点点根系在空气中；

原先的对照植株置于1/2Hoagland溶液，而盐处理或添加ALA的盐处理植株置于NaCl溶液中；

(7)、将透明硅胶软管中钢珠向远离植物切口的方向挪动，使得透明硅胶软管内呈负压状态，则木质部汁液会在根压和负压的共同作用下快速渗出，流入透明硅胶软管内；

(8)、1小时后，检查透明硅胶软管中收集的木质部汁液，然后用细孔注射器对准汁液存积处插入，吸取汁液，分装于小离心管中，贮存于低温冰箱内，供科学分析之用。

2.根据权利要求1所述的一种快速提取植物木质部汁液的方法，其特征在于：所述的植物为草莓、番茄、黄瓜类的草本植物，或者是苹果、梨、桃类的幼龄的、近根部较细、易于被剪断的木本植物。

3.根据权利要求1所述的一种快速提取植物木质部汁液的方法，其特征在于：所述的植物可以种植在栽培管理下，或者生长于干旱、盐渍类的逆境胁迫条件下。

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