CN2859501Y - 植物根系分泌物收集装置 - Google Patents

Abstract

按照本实用新型的一种植物根系分泌物的原位收集装置，其装置整体组成包括：根系生长定向引导部分、循环水洗脱部分、真空泵抽滤与缓冲容器部分。上述根系生长定向引导部分自中心向外围依次由挡根根圆柱体、土壤层空间、环型挡根筛网、挡土聚四氟乙烯膜、基质层空间、挡根尼龙网组成；循环水洗脱部分由紧贴在根系定向引导部分外围的隔水壁、带阀门的循环水管组成，循环液可以是无菌蒸馏水、简单钙溶液、植物生长营养液或有机溶液；真空泵抽滤与缓冲容器部分由小型真空泵(0.1MPa)、缓冲容器(具有三个端口)组成；其中挡根尼龙网的网目小于30μm，可以阻挡根系穿过，但不影响水、溶质和气体自由流动。

Description

植物根系分泌物收集装置

技术领域

本实用新型属于植物根分泌物的收集装置。

背景技术

目前根分泌物的收集大多采用溶液收集法，或溶液与基质培(石英砂或其它基质)混合收集法。例如，1964年，Clayton设计的根分泌物提取装置是用喷雾的方法淋洗裸露在空气中的根系，洗脱物处理后即为根分泌物。1982年，Tang和Young设计的根系分泌物连续收集装置。1994年，Shepherd和Davies设计了砂培条件下根系分泌物的自然提取装置。2000年，贾黎明在前人的基础上，设计了循环水根系分泌物收集装置。2003年，廖继佩等设计了一种新型连续根分泌物收集装置(详见中国专利CN2581964Y和CN1482443A)。上述根系分泌物的收集装置均有一个不足之处：不是在土壤条件下，不能原位收集，影响了根系分泌物提取纯度。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种不扰动根系正常生长，不破坏根际土体，结构简单、成本低廉，能实时、快速对土培条件下植物根分泌物进行原位收集的装置。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

本实用新型植物根系分泌物收集装置，其中包括容器、设置在容器中央的根系生长定向引导部分、与容器相连的循环水洗脱部分、安装在循环水洗脱部分的抽滤与缓冲容器，以及与抽滤与缓冲容器相连的真空泵。

其中所述根系生长定向引导部分包括自中心向外围依次排布的挡根根圆柱体、环型挡根筛网、挡土聚四氟乙烯膜、挡根尼龙网组成，其中挡根根圆柱体与环型挡根筛网之间为土壤层空间，挡土聚四氟乙烯膜与挡根尼龙网之间为基质层空间。

其中所述循环水洗脱部分包括紧贴在挡根尼龙网组成外面的隔水壁和带阀门的循环水管，循环液是无菌蒸馏水、简单钙溶液、植物生长营养液或有机溶液。

其中所述真空泵的最大压强0.1Mpa。

其中所述缓冲容器具有三个端口，其中一个端口与循环水管连通，另一个端口与隔水壁连通，第三个端口与真空泵连通。

其中所述挡根尼龙网的网目小于30μm。

按照本实用新型的技术方案对比现有技术，具有下列优点：在收集根系分泌物的同时不扰动根际土体、不伤害根系正常生长；单位体积收集液中根系分泌物的数量较多；材料普通，制作、操作方便；实验重现性好；能实时收集；在很大程度上减少了土壤或植株残体降解物的背景干扰同时收集的根系分泌物能比较真实地反映根系分泌的实际情况。

附图说明

图1是本实用新型植物根系分泌物收集装置结构示意图；

图2是圆柱型框架A结构图；

图3是内置挡根圆柱体结构图；

图4是环形挡根筛网结构图；

图5是圆柱型框架B结构图；

图6是隔水壁结构图；

图7是有机玻璃容器部分结构图。

具体实施方式

植物根分泌物原位收集装置由根系生长定向引导部分，循环水洗脱部分及减压、缓冲容器部分(如图1)组成。其中，根系生长定向引导部分是该装置关键，由中心向外围分别是挡根圆柱体1(位于装置最中心)、土壤层空间2-即由挡根圆柱体和挡土聚四氟乙烯膜自然隔开而形成的空间、环型挡根筛网3(连接挡根圆柱体)、挡土聚四氟乙烯膜4、基质层空间5、挡根尼龙网6(小于30μm)组成。挡根圆柱体可以由阻挡根系穿过的惰性材料制成。土壤层空间内部可以盛装任何可生长植物的土壤。环型挡根筛网要求是有一定硬度、根系不能穿过，其活性成分对根系生长不产生影响，且不影响土壤养分、水分的自由通过，其材料可以是尼龙网纱、尼龙绸、微孔膜或钢丝网等。聚四氟乙烯膜的厚度要求小于10μm，保证根系能穿破。基质层空间要求装有对根分泌物吸附性小、成分单一的惰性基质(如清洗干净的石英砂)。尼龙网要求是：能使根分泌物连续通过，又阻止植物根系穿透而进入土层；对根分泌物吸附少、有一定韧性；其活性成分对作物根系生长无不利影响且价格适当。循环水洗脱部分由中心向外围分别是隔水壁7、循环水管8及内部的循环溶液组成。隔水壁要求不透水、由对根分泌物吸附小的惰性材料组成。循环水管可以是内径为1-10mm的硅胶管或者是特氟隆管。循环溶液可以是无菌蒸馏水、0.2-0.5mM钙溶液等。真空泵抽滤、缓冲容器部分由小型真空泵9(最大压强为0.1Mpa)，缓冲容器10(其体积大于循环水体积，为5升)组成。其中缓冲容器带有三个可调端口分别是进液口14(上端，与隔水壁相连接)、出液口12(下端，与循环水管连通)、真空泵抽气口13(左上端，与真空泵连通)。

制作过程上述整个装置的方法可分为三步骤：

1)、根系生长定向引导装置的设计：先制作如图2所示的圆柱型框架A(高度：30cm；内径：d＝20cm)，材料可以为不锈钢材料，用于支撑聚四氟乙烯膜。内置挡根圆柱体1是由水泥与砂混合材料制作而成，如图3所示(高度：20cm；内径：d＝10cm)，并在挡根圆柱体侧面15cm高度处镶嵌环形挡根筛网3(材料：不锈钢，如图4)，环形挡根筛网的上端与挡根圆柱体连结，下端与聚四氟乙烯膜4内表面连结。用于支撑尼龙网的圆柱型框架B，如图5所示(高度：20cm；内径：d＝25cm)，材料也为不锈钢材料，圆柱体底面密闭。

2)循环水洗脱部分：先制作盛装循环液有机玻璃容器部分(高度：30cm；内径：d＝30cm，如图7)，圆柱体底面密闭，并在圆柱体一侧高度25cm处留一小孔(内径为d＝1cm)。隔水壁为具有一定可塑性的橡皮材料，其高度为22cm(如图6)。循环水管可以是内径为1-10mm的硅胶管或者是硬质特氟隆管。

3)真空泵抽滤、缓冲容器部分：由一台小型循环水式真空泵(规格：SHZ-D(III)，功率100瓦)，缓冲容器为长方体型(规格：20×15×15cm)的有机玻璃材料制成，其顶部有两个可控端口，位于正中心的(14)出液口与隔水壁相连通，确保水溶液能循环流动，另一个开口与真空泵相连；其底部有一可控端口(如图1所示)。其下侧的(11)三通阀用于根分泌物流出及循环液再循环。

装置操作过程如下：

1)根系生长定向引导：包括供试土壤的预处理、播种、育苗及日常管理。将供试土壤先灭菌、分成两份，A份不加任何肥料，B份加入NPK复合肥料(提高土壤有效养分至少50％以上，有利于根系定向引导)。借助隔板，将A份土壤置于挡根圆柱体正上方；将B份土壤分别加入挡根圆柱体的侧面。与此同时，在土层外侧分别加入清洗、灭菌后的基质，并确保聚四氟乙烯膜的完整性。土和基质填装完后，在土壤中进行播种，每盆种植种子10-20粒，因作物个体大小而调整。待出苗后，保持适宜密度，待植株生长一段时间后用于根分泌物的收集。实验结果表明这种定向引导措施能使60％以上的根系分布在基质层中，确保能收集到足够量的根分泌物。

2)根系分泌物收集系统的清洗：在根分泌物收集之前，加无菌蒸馏水沿循环水管进入，并充满隔水壁以外的空间，然后漫过隔水壁顶部，进入到基质层，使水分达到饱和状态。然后停止供应水分，静置30分钟。再启动真空泵，抽滤5-10分钟，基质层的水溶液进入缓冲容器排出，循环此过程3次左右，即可去除土壤、基质或根系有机物质的降解物，使整个收集系统“清洁”，便于根系分泌物的收集。

3)根系分泌物的收集：整个根系分泌物收集系统清洗完毕后，根据不同实验处理要求，保持植株根系分泌一段时间后，再加入无菌蒸馏水使基质层水分饱和，静置30分钟。启动真空泵，抽滤5-10分钟，基质层的水溶液进入缓冲容器，然后取出，冷藏(4℃)，待测。将上述过程重复三次，所得水溶液即为根分泌物收集液。

实施按照本实用新型的技术方案，还应当注意以下事项：

1)装盆过程中，防止聚四氟乙烯膜破损。

2)作物种植密度根据个体大小、特别是根系生物量的大小而定。

3)根分泌物收集时间因不同作物特性而定。

4)减压真空抽滤不能超过0.1Mpa，否则对根系生长有影响。

5)聚四氟乙烯膜的厚度应适中，一般为5-10μm。

6)该装置也可用于收集非水溶性根系分泌物，即循环液可换为其它有机溶剂。

Claims (6)

1、一种植物根系分泌物收集装置，其特征是包括容器、设置在容器中央的根系生长定向引导部分、与容器相连的循环水洗脱部分、安装在循环水洗脱部分的抽滤与缓冲容器(10)，以及与抽滤与缓冲容器相连的真空泵(9)。

2、根据权利要求1所述的植物根系分泌物收集装置，其特征是所述根系生长定向引导部分包括自中心向外围依次排布的挡根圆柱体(1)、环型挡根筛网(3)、挡土聚四氟乙烯膜(4)、挡根尼龙网组成(6)，其中挡根圆柱体(1)与环型挡根筛网(3)之间为土壤层空间(2)，挡土聚四氟乙烯膜(4)与挡根尼龙网(6)之间为基质层空间(5)。

3、根据权利要求2所述的植物根系分泌物收集装置，其特征是所述循环水洗脱部分包括紧贴在挡根尼龙网组成(6)外面的隔水壁(7)和带阀门的循环水管(8)，循环液是无菌蒸馏水、简单钙溶液、植物生长营养液或有机溶液。

4、根据权利要求3所述的植物根系分泌物收集装置，其特征是所述真空泵(9)的最大压强0.1Mpa。

5、根据权利要求4所述的植物根系分泌物收集装置，其特征是所述缓冲容器(10)具有三个端口，其中一个端口与循环水管(8)连通，另一个端口与隔水壁(7)连通，第三个端口与真空泵(9)连通。

6、根据权利要求1-5之任一所述的根系收集装置，其特征是所述挡根尼龙网的网目小于30μm。

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