一种旱生植物根系分泌物收集装置及其收集方法

摘要

本发明提供一种旱生植物根系分泌物收集装置，包括一培植桶，所述培植桶，培植桶底面连通有一橡胶管，所述橡胶管另一端连接有注射器，所述培植桶内由上至下依次铺设有土壤蛭石混合培养基质层和过滤层，所述培植桶内布还设有灌溉管，本发明依据上述的收集装置设计了一种旱生植物根系分泌物收集方法，本发明适用于土壤栽培条件下植物，尤其是旱生植物根系分泌物的研究，与水培和单纯的基质培养相比，更能反映自然条件下植物根系分泌物的实际状况，同时采用该采集装置在保证植物正常生长的前提下，不扰动根系生长、不破坏根际环境，避免了因传统土培法收集根系分泌物时所造成的根系损伤及伤流干扰。

说明书

技术领域

本发明涉及一种旱生植物根系分泌物收集装置及其收集方法。

背景技术

目前，根系分泌物的收集主要有水培法、基质培收集法、土培法。水培法不需要特殊的收集装置，但水培植物一般根毛发育较少，没有机械阻力，与真实的土培条件下生长的通气情况、养分分布、根系分支结构有较大的区别。因此水培法无法获取旱生植物的根系分泌物。基质培养法可以保证根系的通气，还有一定的机械阻力，但与自然状态下的根系分泌物存在较大差异。

传统土培法收集根系分泌物主要采用两种方法，一是土培植物生长一段时间后，将其根系取出，用蒸馏水洗下根际土壤，震荡后离心或过滤，所得即为根系分泌物。二是将生长到一定阶段的植物从土壤中取出，将其根系表面土层冲洗干净，再用蒸馏水淋洗根系，淋洗液作为根系分泌物。在整个操作过程中，根系极易受到损伤，收集到的溶液中会包含很多根系本身的内含物和伤流液，且这种方法一般只适用于小型植物或苗期植物。除了以上几种方法，根据研究目的和研究对象的不同，一些研究者自行设计了特殊的装置来收集根系分泌物。如连续根系分泌物收集系统（Tang and Young，1982），该装置利用大孔吸附树脂富集根系分泌物，实现了有机物的富集和分离，但培养液的流量较难控制。最近，Oburger等（2013）设计了一套新颖的根箱来收集土培玉米苗的根系分泌物。该装置可以既不破坏根系与土壤间的自然生长状况，也能较好的选择收集位点，但无法对块根或块茎植物的根系分泌物进行收集。

综上所述，目前所用的根系分泌物收集装置均不适合旱生植物根系分泌物的收集，这大大限制了对旱生植物根系分泌物的研究。本发明提出了一种旱生植物根系分泌物的收集装置和方法，有望成为旱生植物根系分泌物研究的有力工具。

发明内容

本发明对上述问题进行了改进，即本发明要解决的技术问题是现有的根系分泌物收集装置均不适合旱生植物根系分泌物的收集，限制了对旱生植物根系分泌物的研究。

本发明的具体实施方案是：一种旱生植物根系分泌物收集装置，包括一培植桶，所述培植桶下部呈漏斗状，所述培植桶底面连通有一橡胶管，所述橡胶管另一端连接有注射器，所述培植桶内由上至下依次铺设有土壤蛭石混合培养基质层和过滤层，所述培植桶内布设有插入土壤蛭石混合培养基质层的灌溉管，所述灌溉管上端露出混合培养基质层上表面。

进一步的，所述灌溉管为PVC管，PVC管进行单侧钻孔，下端用脱脂棉封口，管身包裹有2层纱布，掩埋时钻孔测朝向培植桶中心，四根PVC管程正方形对称，上端露出基质3～4㎝。

进一步的，所述过滤层包括沙质层和位于沙质层下方的无纺布层。

进一步的，所述橡胶管中部具有止液夹。

一种旱生植物根系分泌物收集方法，包括如权利要求4所述的一种旱生植物根系分泌物收集装置，包括以下步骤：

（1）    首先制作根系分泌物收集装置，在培植桶内填充土壤蛭石混合培养基质以及过滤层；

（2）    掩埋灌溉管，并种植植物；

（3）    在植物培养过程中通过灌溉管定期灌溉土壤浸提液，以能确保植物的正常生长；

（4）    收集根系分泌物前，从灌溉管中缓慢灌入与培养基质相同来源土壤的浸提液至橡胶管中有水流出为止，用注射器轻轻抽干流出的溶液，抽出溶液即为根系分泌物；

（5）    将步骤（4）收集到的根系分泌物及经过0.22 μm滤膜过滤，并将过滤后的分泌物转移到4 ℃条件下保存待用。

进一步的，所述浸提液由与培养基质相同来源的土壤按2:1的水土质量比，震荡4小时并过夜静置后制得。

进一步的，所述培养基质为土壤与蛭石的混合物，体积比为1:0.5~1:1.5，过滤层由洗净烘干的无纺布及铺设与无纺布上的沙子组成，沙子为0.5~3kg，粒径0.5~1mm。无纺布填充厚度为3~8cm，保证根系分泌物收集液清澈即可。

进一步的，所述机玻璃桶，有机玻璃桶内壁为磨砂结构，桶身为圆柱状，桶肩和桶茎为倒置漏斗状，桶肩高3~8cm，桶茎3~8cm，直径2~4 cm，桶茎末端收口便于橡胶管的安装。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

（1）本发明适用于土壤栽培条件下植物（尤其是旱生植物）根系分泌物的研究。与水培和单纯的基质培养相比，更能反映自然条件下植物根系分泌物的实际状况。

（2）本发明采用土壤和蛭石的混合物作为培养基质，既保证了植物正常生长的营养需求，又有利于水分下渗，可保证根系分泌物的有效收集，接近于自然状态。不同需水类型植物根系分泌物的收集可通过调整土壤和蛭石的比例实现。

（3）本发明在保证植物正常生长的前提下，不扰动根系生长、不破坏根际环境，避免了因传统土培法收集根系分泌物时所造成的根系损伤及伤流干扰。

（4）本发明利用经特殊处理的PVC管进行灌溉，确保水分从管中缓慢向植物根部渗透，这使根系分泌物的收集更为高效。其次PVC管的使用确保了植物根部的透气性。

（5）本发明采用洗净的细沙和无纺布作为过滤装置，避免了土壤及蛭石的流失，有利于渗滤液的收集。

（6）本发明利用注射器进行根系分泌物的收集，可以依据实验需要准确的抽取根系分泌物，与传统装置中的蠕动泵相比，更易控制抽提力度，不会破坏土壤结构，同时获得的液体样品可直接过膜处理并用于HPLC分析。

（7）本发明在根系分泌物收集时所灌溶液为土壤浸提液而不是自来水，这样避免了因根系分泌物收集所造成的土壤养分损失，使根系分泌物收集程序对植物生长的影响降到了最低。

附图说明

图1为本发明旱生植物根系分泌物收集装置结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。

如图1所示，培养装置为内壁磨砂的有机玻璃桶2，填充培养基质为土壤与蛭石的混合物3，研究对象为待测植物1。用于灌溉的装置为经特殊处理的PVC管4，在有机玻璃桶中填充淘洗干净的沙子5，桶茎处填充无纺布6。用铁夹子7来控制根系分泌物的收集，橡胶管8另一端连接有收集装置和抽提用注射器9。

地黄根系分泌物的收集:

首先定制高40 ㎝，厚0.2 ㎝，桶身28 ㎝，直径21厘米，桶肩4 ㎝，桶茎8直径4 ㎝的无底内部磨砂有机玻璃桶，将无纺布和沙子进行填充，无纺布填充到桶茎内，厚度5 ㎝。沙子覆盖在无纺布上，沙子2 ㎏，粒径1 ㎜。然后装填培养基质，土壤蛭石体积比为1:1，填满培养容器，土壤取自河南温县地黄种植基地。装填时呈正方形对称掩埋PVC管，管长25 ㎝，直径2.5 ㎝，下端用脱脂棉封口，管身用纱布包裹2层，上端露出基质3 ㎝，便于灌溉。在培养基质中心种植地黄芦头，每隔10天从4中灌溉500 ml土壤浸提液，保证地黄的正常生长，此时铁夹子7关闭。按照实验设计，在地黄苗期、块根伸长期、块根膨大前期、块根膨大中期、块根膨大后期及收获期灌溉土壤浸提液由河南焦作土按2:1的水土质量比，震荡4小时过夜静置后制得1000 ml，打开铁夹子7，此时有溶液从橡胶管中流出，用注射器9轻轻抽干，所得溶液即为根系分泌物。收集到的根系分泌物及时过0.22 μm微孔滤膜，并转移至4℃条件下储存，采用HPLC分析其香豆酸、对羟基苯甲酸、香草酸、丁香酸和阿魏酸含量。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。