植物根系分泌物中质子释放量的检测方法

摘要

本发明属于农业生产技术领域中植物根系分泌质子释放量的检测方法。本发明改进了传统测量根系质子释放量的方法，采用水的离解平衡原理：Kw＝[H+]·[OH－]来测量植物根系浸提液中质子含量。在测量过程中，将植物根系分泌过程与检测融为一体，增加检测迹量，最终获得高精度质子释放量。

说明书

技术领域

本发明属于农业生产技术领域。是一种植物根系分泌质子释放量的检测方法。

技术背景

质子是植物根系分泌物的主要组成成分，其主要成份是各种低分子量有机酸水解出来的质子混合物。过去，对质子释放量的研究较少，检测手段落后，检测精度低。现在，随着科技的进步，人们认识到植物根系分泌物中质子的重要性，它决定着植物如何充分利用养分，适应环境的能力，也决定了植物的生长力。所以，目前国内外植物根系营养科学方面的研究人员，对植物根系分泌物中质子释放量的研究非常重视。质子释放量作为植物根系充分利用土壤中难吸收的养分评价指标，而成为植物根系研究工作的一个热点和提高植物吸收难溶养分效率的一个关键突破口。

传统的测量方法一般采用收集液直接酸碱滴定方法，这种方法测量过程中干扰离子多，人为误差大，致使质子释放量精度低，工作效率低。本发明就是针对以上缺欠和科研上的迫切需求，进行改进，采取对植物根系分泌物质子进行模拟测定，使检测出的精度提高，提高工作效率，是目前最为可行的有效途径。

发明内容

本发明从以上技术背景出发，对根系分泌物质子进行数学模拟，将得到的高精度的质子释放量。

本发明的关键是采用水的离解平衡原理：K_w＝[H⁺]·[OH^-]来测量根系浸提液中质子含量，最终获得高精度质子释放量，提高工作效率，从而更好的满足科研需要。具体检测方法按以下步骤：

a.前期准备：整个试验过程全部采用Mili-Q水，配置如下溶液：收集液(800uM CaCl₂和5uM H₃BO₄的混和液)、缓冲溶液(pH4.01标准缓冲溶液、pH6.87标准缓冲溶液、pH9.18标准缓冲溶液)、标准溶液(0.02××N HCl和0.02××N NaOH)、指示剂(甲基橙指示剂和酚酞指示剂)；

b.校对DELTA320 PH计：把三合一复合电极插入pH4.01标准缓冲溶液，使标准缓冲溶的pH与仪器标度pH值相一致，然后移出电极，用Mili-Q水冲洗、滤纸吸干后，分别插入pH6.87标准缓冲溶液和pH9.18标准缓冲溶液，检查仪器的读数，最后移出电极、用Mili-Q水冲洗、滤纸吸干后待用；

c.HCl和NaOH标准溶液的标定：HCl标准溶的标定，用差减法平行准确称取0.1～～0.2g 105℃烘干硼砂3份，放入洁净的锥形瓶里，加入20ml Mili-Q水溶解后，加入1～～2滴甲基橙指示剂，用待标定HCl溶液滴定，记录消耗HCl体积，计算HCl准确浓度；NaOH标准溶的标定，用差减法平行准确称取0.4～～0.5g 60℃烘干邻苯二甲酸氢钾3份，放入洁净的锥形瓶里，加入20ml Mili-Q水溶解后，加入1～～2滴酚酞指示剂，用待标定NaOH溶液滴定到溶液呈现微红色，记录消耗NaOH体积，计算NaOH准确浓度；

d.根系分泌物的收集：将植物根系洗净，放入200ml收集液，上午10∶00-12∶00收集2小时，4℃保存，待测定；

e.测定收集液PH：在室温条件下，采用已校对的DELTA320 PH计测定收集液pH；

f.测量pH与H⁺：取收集液100ml放入洁净烧杯中，测定此时pH值，每次加入20ul HCl标准溶同时记录pH，直到pH在4.0左右停止；另取收集液100ml放入洁净烧杯中，测定此时pH值，每次加入20ul NaOH标准溶同时记录pH，直到pH在9.0左右停止；

g.建立pH与H⁺模型：通过f步骤测定的数据，建立模型。

h.结果计算：把待测液的pH代入模型进行模拟计算根系质子释放量。

具体实施方式

本发明在中国科学院东北地理与农业生态研究所的百人计划(作物根系磷素营养)及其它一些研究课题中得到应用。在课题的进行中按本方法对大豆根系分泌物中质子释放量的检测，得到了高精度的质子释放量，较目前采用常规检测手段精度提高2-3倍，效率提高2-3倍，取得了很好的效果，具体情况如下表：

大豆根系分泌物中质子释放量检测结果    单位：umol/plant/h

  处理 1week  2weeks  3weeks  4weeks  5weeks  6weeks  7weeks  H⁺-1  H⁺-2  H⁺-3  H⁺-4  H⁺-5  H⁺-6  H⁺-7 0.25 0.15 0.27 0.24 0.39 0.25 0.28  0.92  0.47  0.70  0.51  0.65  0.64  0.73  1.32  0.70  1.18  0.72  0.91  0.65  0.72  1.54  0.69  1.46  0.80  1.43  0.72  0.83  0.81  1.63  2.20  2.66  3.25  2.37  3.15  0.68  0.97  1.12  1.21  2.86  2.76  3.45  0.60  0.08  0.50  1.51  2.40  2.69  5.96

从表中可以看出每次检测的质子释放量之间有显著的差异性。本方法应用在其它一些研究课题中也取得了很好的效果，精度得到大幅度提高。由于本项课题研究尚在进行中，不便于公开太多有关具体数据，但仅从上表中足可以体现出本方法的绝对优势与实用性。