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一種旱生植物根系分泌物收集裝置及其收集方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種旱生植物根系分泌物收集裝置，包括一培植桶，所述培植桶，培植桶底面連通有一橡膠管，所述橡膠管另一端連接有注射器，所述培植桶內(nèi)由上至下依次鋪設(shè)有土壤蛭石混合培養(yǎng)基質(zhì)層和過濾層，所述培植桶內(nèi)布還設(shè)有灌溉管，本發(fā)明依據(jù)上述的收集裝置設(shè)計(jì)了一種旱生植物根系分泌物收集方法，本發(fā)明適用于土壤栽培條件下植物，尤其是旱生植物根系分泌物的研究，與水培和單純的基質(zhì)培養(yǎng)相比，更能反映自然條件下植物根系分泌物的實(shí)際狀況，同時(shí)采用該采集裝置在保證植物正常生長的前提下，不擾動(dòng)根系生長、不破壞根際環(huán)境，避免了因傳統(tǒng)土培法收集根系分泌物時(shí)所造成的根系損傷及傷流干擾。
【專利說明】一種旱生植物根系分泌物收集裝置及其收集方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種旱生植物根系分泌物收集裝置及其收集方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，根系分泌物的收集主要有水培法、基質(zhì)培收集法、土培法。水培法不需要特殊的收集裝置，但水培植物一般根毛發(fā)育較少，沒有機(jī)械阻力，與真實(shí)的土培條件下生長的通氣情況、養(yǎng)分分布、根系分支結(jié)構(gòu)有較大的區(qū)別。因此水培法無法獲取旱生植物的根系分泌物。基質(zhì)培養(yǎng)法可以保證根系的通氣，還有一定的機(jī)械阻力，但與自然狀態(tài)下的根系分泌物存在較大差異。
[0003]傳統(tǒng)土培法收集根系分泌物主要采用兩種方法，一是土培植物生長一段時(shí)間后，將其根系取出，用蒸餾水洗下根際土壤，震蕩后離心或過濾，所得即為根系分泌物。二是將生長到一定階段的植物從土壤中取出，將其根系表面土層沖洗干凈，再用蒸餾水淋洗根系，淋洗液作為根系分泌物。在整個(gè)操作過程中，根系極易受到損傷，收集到的溶液中會(huì)包含很多根系本身的內(nèi)含物和傷流液，且這種方法一般只適用于小型植物或苗期植物。除了以上幾種方法，根據(jù)研究目的和研究對(duì)象的不同，一些研究者自行設(shè)計(jì)了特殊的裝置來收集根系分泌物。如連續(xù)根系分泌物收集系統(tǒng)(Tang and Young, 1982)，該裝置利用大孔吸附樹脂富集根系分泌物，實(shí)現(xiàn)了有機(jī)物的富集和分離，但培養(yǎng)液的流量較難控制。最近，Oburger等(2013)設(shè)計(jì)了一套新穎的根箱來收集土培玉米苗的根系分泌物。該裝置可以既不破壞根系與土壤間的自然生長狀況，也能較好的選擇收集位點(diǎn)，但無法對(duì)塊根或塊莖植物的根系分泌物進(jìn)行收集。
[0004]綜上所述，目前所用的根系分泌物收集裝置均不適合旱生植物根系分泌物的收集，這大大限制了對(duì)旱生植物根系分泌物的研究。本發(fā)明提出了一種旱生植物根系分泌物的收集裝置和方法，有望成為旱生植物根系分泌物研究的有力工具。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明對(duì)上述問題進(jìn)行了改進(jìn)，即本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有的根系分泌物收集裝置均不適合旱生植物根系分泌物的收集，限制了對(duì)旱生植物根系分泌物的研究。
[0006]本發(fā)明的具體實(shí)施方案是:一種旱生植物根系分泌物收集裝置，包括一培植桶，所述培植桶下部呈漏斗狀，所述培植桶底面連通有一橡膠管，所述橡膠管另一端連接有注射器，所述培植桶內(nèi)由上至下依次鋪設(shè)有土壤蛭石混合培養(yǎng)基質(zhì)層和過濾層，所述培植桶內(nèi)布設(shè)有插入土壤蛭石混合培養(yǎng)基質(zhì)層的灌溉管，所述灌溉管上端露出混合培養(yǎng)基質(zhì)層上表面。
[0007]進(jìn)一步的，所述灌溉管為PVC管，PVC管進(jìn)行單側(cè)鉆孔，下端用脫脂棉封口，管身包裹有2層紗布，掩埋時(shí)鉆孔測(cè)朝向培植桶中心，四根PVC管程正方形對(duì)稱，上端露出基質(zhì)3 ?4 Cm。
[0008]進(jìn)一步的，所述過濾層包括沙質(zhì)層和位于沙質(zhì)層下方的無紡布層。[0009]進(jìn)一步的，所述橡膠管中部具有止液夾。
[0010]一種旱生植物根系分泌物收集方法，包括如權(quán)利要求4所述的一種旱生植物根系分泌物收集裝置，包括以下步驟:
(1)首先制作根系分泌物收集裝置，在培植桶內(nèi)填充土壤蛭石混合培養(yǎng)基質(zhì)以及過濾
層；
(2)掩埋灌溉管，并種植植物；
(3)在植物培養(yǎng)過程中通過灌溉管定期灌溉土壤浸提液，以能確保植物的正常生長；
(4)收集根系分泌物前，從灌溉管中緩慢灌入與培養(yǎng)基質(zhì)相同來源土壤的浸提液至橡膠管中有水流出為止，用注射器輕輕抽干流出的溶液，抽出溶液即為根系分泌物；
(5)將步驟(4)收集到的根系分泌物及經(jīng)過0.22 μ m濾膜過濾，并將過濾后的分泌物轉(zhuǎn)移到4 °C條件下保存待用。
[0011]進(jìn)一步的，所述浸提液由與培養(yǎng)基質(zhì)相同來源的土壤按2:1的水土質(zhì)量比，震蕩4小時(shí)并過夜靜置后制得。
[0012]進(jìn)一步的，所述培養(yǎng)基質(zhì)為土壤與蛭石的混合物，體積比為1:0.5^1:1.5，過濾層由洗凈烘干的無紡布及鋪設(shè)與無紡布上的沙子組成，沙子為0.5~3kg，粒徑0.5~lmm。無紡布填充厚度為3~8cm，保 證根系分泌物收集液清澈即可。
[0013]進(jìn)一步的，所述機(jī)玻璃桶，有機(jī)玻璃桶內(nèi)壁為磨砂結(jié)構(gòu)，桶身為圓柱狀，桶肩和桶莖為倒置漏斗狀，桶肩高3~8cm，桶莖3~8cm，直徑2~4 cm,桶莖末端收口便于橡膠管的安裝。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果:
(I)本發(fā)明適用于土壤栽培條件下植物(尤其是旱生植物)根系分泌物的研究。與水培和單純的基質(zhì)培養(yǎng)相比，更能反映自然條件下植物根系分泌物的實(shí)際狀況。
[0015](2)本發(fā)明采用土壤和蛭石的混合物作為培養(yǎng)基質(zhì)，既保證了植物正常生長的營養(yǎng)需求，又有利于水分下滲，可保證根系分泌物的有效收集，接近于自然狀態(tài)。不同需水類型植物根系分泌物的收集可通過調(diào)整土壤和蛭石的比例實(shí)現(xiàn)。
[0016](3)本發(fā)明在保證植物正常生長的前提下，不擾動(dòng)根系生長、不破壞根際環(huán)境，避免了因傳統(tǒng)土培法收集根系分泌物時(shí)所造成的根系損傷及傷流干擾。
[0017](4)本發(fā)明利用經(jīng)特殊處理的PVC管進(jìn)行灌溉，確保水分從管中緩慢向植物根部滲透，這使根系分泌物的收集更為高效。其次PVC管的使用確保了植物根部的透氣性。
[0018](5)本發(fā)明采用洗凈的細(xì)沙和無紡布作為過濾裝置，避免了土壤及蛭石的流失，有利于滲濾液的收集。
[0019](6)本發(fā)明利用注射器進(jìn)行根系分泌物的收集，可以依據(jù)實(shí)驗(yàn)需要準(zhǔn)確的抽取根系分泌物，與傳統(tǒng)裝置中的蠕動(dòng)泵相比，更易控制抽提力度，不會(huì)破壞土壤結(jié)構(gòu)，同時(shí)獲得的液體樣品可直接過膜處理并用于HPLC分析。
[0020](7)本發(fā)明在根系分泌物收集時(shí)所灌溶液為土壤浸提液而不是自來水，這樣避免了因根系分泌物收集所造成的土壤養(yǎng)分損失，使根系分泌物收集程序?qū)χ参锷L的影響降到了最低。
【專利附圖】

【附圖說明】[0021]圖1為本發(fā)明旱生植物根系分泌物收集裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0023]如圖1所示，培養(yǎng)裝置為內(nèi)壁磨砂的有機(jī)玻璃桶2，填充培養(yǎng)基質(zhì)為土壤與蛭石的混合物3，研究對(duì)象為待測(cè)植物I。用于灌溉的裝置為經(jīng)特殊處理的PVC管4，在有機(jī)玻璃桶中填充淘洗干凈的沙子5，桶莖處填充無紡布6。用鐵夾子7來控制根系分泌物的收集，橡膠管8另一端連接有收集裝置和抽提用注射器9。
[0024]地黃根系分泌物的收集:
首先定制高40 Cm，厚0.2 Cm，桶身28 Cm，直徑21厘米，桶肩4 Cm，桶莖8直徑4 cm的無底內(nèi)部磨砂有機(jī)玻璃桶，將無紡布和沙子進(jìn)行填充，無紡布填充到桶莖內(nèi)，厚度5 Cm。沙子覆蓋在無紡布上，沙子2 kg，粒徑i mm。然后裝填培養(yǎng)基質(zhì)，土壤蛭石體積比為1:1，填滿培養(yǎng)容器，土壤取自河南溫縣地黃種植基地。裝填時(shí)呈正方形對(duì)稱掩埋PVC管，管長25 cm,直徑2.5 Cm，下端用脫脂棉封口，管身用紗布包裹2層，上端露出基質(zhì)3 Cm，便于灌溉。在培養(yǎng)基質(zhì)中心種植地黃蘆頭，每隔10天從4中灌溉500 ml 土壤浸提液，保證地黃的正常生長，此時(shí)鐵夾子7關(guān)閉。按照實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，在地黃苗期、塊根伸長期、塊根膨大前期、塊根膨大中期、塊根膨大后期及收獲期灌溉土壤浸提液由河南焦作土按2:1的水土質(zhì)量比，震蕩4小時(shí)過夜靜置后制得1000 ml，打開鐵夾子7，此時(shí)有溶液從橡膠管中流出，用注射器9輕輕抽干，所得溶液即為根系分泌物。收集到的根系分泌物及時(shí)過0.22 ym微孔濾膜，并轉(zhuǎn)移至4°C條件下儲(chǔ)存，采用HPLC分析其香豆酸、對(duì)羥基苯甲酸、香草酸、丁香酸和阿魏酸含量。
[0025]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明申請(qǐng)專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種旱生植物根系分泌物收集裝置，其特征在于，包括一培植桶，所述培植桶下部呈漏斗狀，所述培植桶底面連通有一橡膠管，所述橡膠管另一端連接有注射器，所述培植桶內(nèi)由上至下依次鋪設(shè)有土壤蛭石混合培養(yǎng)基質(zhì)層和過濾層，所述培植桶內(nèi)布設(shè)有插入土壤蛭石混合培養(yǎng)基質(zhì)層的灌溉管，所述灌溉管上端露出混合培養(yǎng)基質(zhì)層上表面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種旱生植物根系分泌物收集裝置，所述灌溉管為PVC管，PVC管下端用脫脂棉封口，管身包裹有2層紗布，灌溉管上端露出基質(zhì)3?4 Cm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種旱生植物根系分泌物收集裝置，所述過濾層包括沙質(zhì)層和位于沙質(zhì)層下方的無紡布層。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種旱生植物根系分泌物收集裝置，所述橡膠管中部具有止液夾。
5.一種旱生植物根系分泌物收集方法，包括如權(quán)利要求4所述的一種旱生植物根系分泌物收集裝置，其特征在于，包括以下步驟: (1)首先制作根系分泌物收集裝置，在培植桶內(nèi)填充土壤蛭石混合培養(yǎng)基質(zhì)以及過濾層； (2)掩埋灌溉管，并種植植物； (3)在植物培養(yǎng)過程中通過灌溉管定期灌溉土壤浸提液，以能確保植物的正常生長； (4)收集根系分泌物前，從灌溉管中緩慢灌入與培養(yǎng)基質(zhì)相同來源土壤的浸提液至橡膠管中有水流出為止，用注射器輕輕抽干流出的溶液，抽出溶液即為根系分泌物； (5)將步驟(4)收集到的根系分泌物及經(jīng)過0.22 μ m濾膜過濾，并將過濾后的分泌物轉(zhuǎn)移到4°C條件下保存待用。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種旱生植物根系分泌物收集方法，所述浸提液由與培養(yǎng)基質(zhì)相同來源的土壤按2:1的水土質(zhì)量比，震蕩4小時(shí)并過夜靜置后制得。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種旱生植物根系分泌物收集方法，所述培養(yǎng)基質(zhì)為土壤與蛭石的混合物，體積比為1:0.5?1:1.5，過濾層由洗凈烘干的無紡布及鋪設(shè)與無紡布上的沙子組成，沙子為0.5?3kg,粒徑0.5?Im,所述無紡布填充厚度為3?8cm,保證根系分泌物收集液清澈。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種旱生植物根系分泌物收集方法，所述機(jī)玻璃桶，有機(jī)玻璃桶內(nèi)壁為磨砂結(jié)構(gòu)，桶身為圓柱狀，桶肩和桶莖為倒置漏斗狀，桶肩高3?8cm，桶莖3?8cm,直徑2?4 cm,桶莖末端收口便于橡膠管的安裝。
【文檔編號(hào)】G01N1/14GK103776662SQ201410029083
【公開日】2014年5月7日 申請(qǐng)日期:2014年1月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月22日
【發(fā)明者】張重義, 張寶, 尤垂淮, 李晶晶, 馮法節(jié), 曹曉風(fēng), 龔文榮, 古力, 王建明 申請(qǐng)人:福建農(nóng)林大學(xué)