沼生植物根際分泌物提取裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種植物生態(tài)和環(huán)境領(lǐng)域的技術(shù)，具體涉及一種沼生植物根際分泌物提取裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]長(zhǎng)期以來(lái)，由于受測(cè)試手段和實(shí)驗(yàn)條件的限制，有關(guān)根際分泌物研宄方法的進(jìn)展非常緩慢。隨著顯微技術(shù)的廣泛應(yīng)用，人們對(duì)根際分泌物及根土界面的研宄日趨活躍。20世紀(jì)70年代至80年代，現(xiàn)代儀器分析方法的飛速發(fā)展，促進(jìn)了根際分泌物的研宄，特別是近十幾年來(lái)，伴隨著根際分泌物在植物營(yíng)養(yǎng)、設(shè)施園藝、農(nóng)業(yè)生態(tài)與環(huán)境等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，掀起了根際分泌物研宄的高潮。
[0003]現(xiàn)有的根際分泌物的收集方法尚無(wú)系統(tǒng)劃分，以植株根系所在的培養(yǎng)系統(tǒng)，可將根際分泌物收集方法分為:根際淋洗收集、溶液培收集、基質(zhì)培(蛭石培、砂培、瓊脂培等)收集及土培收集；以是否在滅菌條件下進(jìn)行可分為:無(wú)菌體系收集和開(kāi)放體系收集；根據(jù)是否在原位條件下進(jìn)行又可分為:原位收集和擾動(dòng)收集。其中，在滅菌條件下收集的根際分泌物數(shù)量能準(zhǔn)確反映植物根系分泌有機(jī)和無(wú)機(jī)物質(zhì)的含量；在土培條件原位收集的根際分泌物則能直接反映根際分泌的實(shí)際情況。因而采取何種收集方式很大程度上取決于采集目的。
[0004]根際分泌物收集之后，要進(jìn)一步分離純化，才能進(jìn)行有效分析。在分離純化過(guò)程中要根據(jù)待測(cè)組分的理化及生物學(xué)性質(zhì)，選擇合理的分離純化方法。用的幾種方法有:離子交換法、衍生化與萃取法、分子膜與超速離心法。
[0005]對(duì)于根際分泌物的收集:根系淋洗法不可取，因是將根系挖出后淋洗，根系已受損傷，收集的根際分泌物中更多的是根系本身的內(nèi)含物和傷流液；溶液培收集則使根際基本處于一個(gè)厭氧環(huán)境，收集的根際分泌物不能代表正常生長(zhǎng)狀態(tài)的情況；如解決了微生物的影響，基質(zhì)培如沙培法和瓊脂固定定位培養(yǎng)法將是當(dāng)前效果較好的根際分泌物收集法；因其基本上能代表植物的自然生長(zhǎng)狀態(tài)。與其他收集方法相比，土培收集所得根際分泌物接近于植物自然生長(zhǎng)狀態(tài)下的實(shí)際狀況。而且土壤存在機(jī)械阻力，根際分泌作用比較旺盛，因而土培條件下單位植株干重產(chǎn)生根際分泌物的量要高于其他收集的根際分泌物的量。但土培法的缺點(diǎn)是:盡管根際土壤溶液取樣器(RHIzON SMS)能原位直接抽提土壤溶液，但是其PVC管含有30%的增塑劑和少量的穩(wěn)定劑，痕量的物質(zhì)能進(jìn)入樣品，所取的溶液常含有大量的土壤有機(jī)質(zhì)，因此會(huì)對(duì)樣品造成較大的污染和干擾。另外，土壤是一個(gè)非常復(fù)雜的多相體系，土壤溶液化學(xué)的影響因素還沒(méi)有弄清，再加之土壤中存在時(shí)空變異，這給采集具有代表性的土壤溶液增加了許多困難。
[0006]為了抵消土培方法造成的干擾，能真正實(shí)現(xiàn)在現(xiàn)實(shí)栽培條件下無(wú)損根系、實(shí)時(shí)、連續(xù)、富集、定量、準(zhǔn)確收集和研宄根系分泌物，本發(fā)明采用循環(huán)水連續(xù)根際分泌物收集裝置能夠較好地富集純化根際分泌物。該裝置基于離子交換法:此法是利用根際分泌物待測(cè)組分與雜質(zhì)的極性差異，采用特定的填料作固定相，利用待測(cè)組分和雜質(zhì)在固定相上的交換能力不同，從而達(dá)到與雜質(zhì)分離的目的。因此，層析柱填料選擇十分重要。樹(shù)脂是常用的層析柱填料，其型號(hào)有:XAD系列、Amerblite系列、DEAE纖維素和瓊脂糖等。原理是:收集一定時(shí)期的根際分泌物時(shí)，啟動(dòng)所述沼生植物根際分泌物提取裝置，三通閥通氣通水，充氣泵充入一定流速的氣體，氣泡將帶動(dòng)連續(xù)的去離子水進(jìn)入瓶中，從而裝有植物的無(wú)底瓶中的液體就會(huì)循環(huán)流動(dòng)，形成封閉連續(xù)循環(huán)根際分泌物收集裝置。根際分泌物在經(jīng)過(guò)裝有樹(shù)脂的玻璃柱時(shí)就會(huì)吸附在樹(shù)脂表面。
[0007]經(jīng)過(guò)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的檢索發(fā)現(xiàn)，中國(guó)專(zhuān)利文獻(xiàn)號(hào)CN103843601A，公開(kāi)(公告)日2014.06.11，公開(kāi)了一種組合循環(huán)式根系分泌物采集裝置，包括收集槽、橫梁支撐件、定植板、定植孔、軟管和揉動(dòng)泵組成，收集槽由橫堵板、縱向板、底板組成，橫堵板平行位于兩端、縱向板平行位于兩側(cè)、底板位于收集槽底部構(gòu)成收集槽的長(zhǎng)方形框架，底板一角設(shè)有出液管，在出液管對(duì)角線上的縱向板上設(shè)有進(jìn)液管，底板下面四個(gè)角上設(shè)有支腳，橫梁支撐件與橫堵板平等排列，其長(zhǎng)度小于橫堵板長(zhǎng)度，相鄰的兩塊橫梁支撐件分別交錯(cuò)與兩側(cè)的縱向板連接在一起，橫梁支撐件底部與底板相接在一起，橫梁支撐件上放置定植板，長(zhǎng)寬跟收集槽內(nèi)部尺寸大小一致，定植板沿橫向和縱向設(shè)有多個(gè)定植孔，定植板一角設(shè)有加液管，定植管設(shè)在定植孔內(nèi)，軟管將揉動(dòng)泵和出液管、進(jìn)液管連接起來(lái)。但該技術(shù)容易導(dǎo)致收集的根際分泌物中含有系統(tǒng)中微生物產(chǎn)生的分泌物，因此該技術(shù)中所提及的根際分泌物實(shí)際上包括兩部分:植物分泌物和微生物分泌物。但對(duì)于植物研宄而言，需要僅分析植物分泌物，而排除微生物分泌物的干擾。因此，該技術(shù)在這方面無(wú)法滿足要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提出一種沼生植物根際分泌物提取裝置及方法，通過(guò)氣水的真空作用形成閉合循環(huán)，植物的根際分泌物被去離子水?dāng)y帶出植物生長(zhǎng)箱，在萃取箱通過(guò)樹(shù)脂的交換吸附作用將根際分泌物萃取并富集。本發(fā)明能夠真正實(shí)現(xiàn)栽培條件下無(wú)損根系、實(shí)時(shí)、連續(xù)、富集、定量、準(zhǔn)確收集根際分泌物的方法和裝置。
[0009]本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0010]本發(fā)明涉及一種沼生植物根際分泌物提取裝置，包括:植物生長(zhǎng)箱和與之相連的分泌物萃取箱，其中:植物生長(zhǎng)箱的輸入端接收植物生長(zhǎng)養(yǎng)分，輸出端與分泌物萃取箱相連，通過(guò)分泌物萃取箱對(duì)根際分泌物進(jìn)行吸附采集。
[0011]所述的植物生長(zhǎng)箱的輸入端和所述的分泌物萃取箱的出水端之間設(shè)有循環(huán)供氣機(jī)構(gòu)，該循環(huán)供氣機(jī)構(gòu)包括:連接植物生長(zhǎng)箱的輸入端和分泌物萃取箱的出水端的管路以及與該管路相連的充氣泵，通過(guò)空氣的氣提真空作用，使得分泌物萃取箱的出水重新回流至植物生長(zhǎng)箱。
[0012]本發(fā)明涉及上述裝置的沼生植物根際分泌物收集方法，將待測(cè)定的沼生植物培養(yǎng)于所述裝置中，并在其開(kāi)始產(chǎn)生根基分泌物后向分泌物萃取箱中裝入樹(shù)脂，啟動(dòng)循環(huán)供氣機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)內(nèi)循環(huán)流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)根際分泌物的采集。
[0013]所述的裝置在培養(yǎng)前預(yù)先經(jīng)過(guò)消毒處理，優(yōu)選經(jīng)H2O2蒸汽滅菌器進(jìn)行滅菌處理。
[0014]所述的待測(cè)定的沼生植物，洗凈，使根系上不含泥。
[0015]所述的沼生植物選擇植物生長(zhǎng)期的幼苗。
[0016]所述的培養(yǎng)是指:將待測(cè)定的沼生植物放入生長(zhǎng)箱后加入1500mL去離子水。
[0017]所述的采集是指:當(dāng)根際分泌物在經(jīng)過(guò)裝有樹(shù)脂的玻璃柱時(shí)就會(huì)吸附在樹(shù)脂表面，具體為:回收各層樹(shù)脂，然后用甲醇、PH4.0HCl溶液、pH = 8.0氫氧化鈉溶液分別沖洗出根分泌物；然后用定性濾紙每部分根分泌物溶液進(jìn)行真空濃縮，最后定容過(guò)濾后待檢。
[0018]所述的沖洗進(jìn)行6次，每I次25mL。
[0019]所述的真空濃縮是指:在真空減壓條件下于60°C水浴槽中濃縮至15mL。
[0020]所述的定容過(guò)濾是指:洗滌定容至20mL，過(guò)0.45 μ m的醋酸纖維微孔濾膜。
技術(shù)效果
[0021]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明針對(duì)沼生植物的根際分泌物進(jìn)行收集及提取。所涉及的根際分泌物收集方法與裝置是在無(wú)菌條件下進(jìn)行，可避免微生物分泌物對(duì)根分泌物的影響。由于收集的過(guò)程也是根際分泌物分泌的過(guò)程，且不擾動(dòng)植物生長(zhǎng)箱中的植物，因此本裝置可真正實(shí)現(xiàn)在現(xiàn)實(shí)栽培條件下無(wú)損根系、實(shí)時(shí)、連續(xù)、富集、定量、準(zhǔn)確收集和研宄根系分泌物。
【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1為本發(fā)明所適用于沼生植物根際分泌物提取的方法和裝置；
[0023]圖中:I為植物生長(zhǎng)箱、2為根際分泌物萃取箱、3為第一出水口，內(nèi)部設(shè)有玻璃棉、4為第二出水口、內(nèi)部設(shè)有玻璃棉、5為流量調(diào)節(jié)閥、6為射流裝置、7為充氣泵、8為管道、9為進(jìn)水管、10為放空管、11為穿孔板、12為固定爪鉗、13為固定架。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明，本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過(guò)程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。
實(shí)施例1
[0025]如圖1所示，本實(shí)施例包括:植物生長(zhǎng)箱I和根際分泌物萃取箱2，其中:植物生長(zhǎng)箱I的下方設(shè)有第一出水口 3，流量調(diào)節(jié)閥5位于植物生長(zhǎng)箱I出水口與根際分泌物萃取箱2之間的管路上。根際分泌物萃取箱2的下方設(shè)有第二出水口 4，放空管10和射流裝置6位于根際分泌物萃取箱2出水管路上，根際分泌物萃取箱2出水管路的尾端設(shè)在植物生長(zhǎng)箱I的上方正中央。
[0026]所述的生長(zhǎng)箱I的尺寸為100mm*100mm*150mm，內(nèi)部設(shè)有石英砂，設(shè)有高度100mm，
箱體內(nèi)種植即將提取根際分泌物的沼生植物，箱體外覆蓋鋁箔，避免光照的影響。
[0027]所述的植物生長(zhǎng)箱I也可由棕色玻璃瓶改制而成，用不銹鋼鋸將玻璃瓶底部鋸掉，并用砂布將棱角磨平，洗凈后用鋁箔包好。在瓶口橡皮塞中部打一直徑為7_的孔，夕卜面涂一層硅酮，以防橡皮塞中有機(jī)成分的溶出。
[0028]所述的植物生長(zhǎng)箱I底部通過(guò)第一出水口 3與分泌物萃取箱2相連，該第一出水口 3的管徑為8mm。
[0029]所述的植物生長(zhǎng)箱I和第一出水口 3之間設(shè)有玻璃棉，玻璃棉經(jīng)2mol/L的HCl浸泡24h，用自來(lái)水、去離子水沖洗干凈，用玻璃棒將玻璃棉壓成所需的形狀和厚度，設(shè)有到第一出水口