植物根系分泌物化感作用研究用裝置及其應用方法
2023-10-22 04:31:22
專利名稱：植物根系分泌物化感作用研究用裝置及其應用方法
技術領域：
本發明涉及植物根系分泌物化感作用的研究，尤其是一種植物根系分泌物對周圍
植物(包括同種個體)化感作用研究的裝置及使用方法，屬植物科學與生態學領域。
背景技術：
植物根系在生命活動過程中向外界環境分泌的各種物質即為根系分泌物，根系分 泌物對周圍植物(包括同種個體)和微生物的生長發育產生促進或抑制作用的現象稱為化 感作用。植物的化感作用是種間關係研究的重要組成部分，它對於研究群落結構、群落演 替、生物入侵、作物的連作障礙、生物農藥及生物除草劑的研製等具有重要的指導意義，對 於農林業生產有著巨大的應用價值。 以往對植物根系分泌物化感作用的研究，往往採用先收集到植物的根系分泌物， 然後再通過實驗研究其化感作用的方法。由於所要收集的根系分泌物通常含量非常低，所 以需要大量的植物和延長收集時間來獲得足夠量的分泌物，收集到樣品後才能進行化感作 用研究，整個過程工作量和耗時都非常大。而且傳統的根系分泌物收集技術為將植物根系 洗淨後直接放在收集液中進行收集，與自然條件下根系生長的環境差異較大，勢必會影響 到實驗的準確性和精確性；若直接在土壤中收集，由於土壤是一個非常複雜的多相體系，成 分複雜，時空變異很大，因此很難收集到真正的、具有代表性的植物根系分泌物，也就不能 很好的研究樣品的化感作用。
發明內容
為了克服上述根系分泌物化感作用研究中存在的耗時長、工作量大、精度低等問
題，本發明提出了一種在收集植物根系分泌物的同時進行化感作用研究的裝置。本發明還
提供該裝置的應用方法。 本發明技術方案如下 本發明的植物根系分泌物化感作用研究用裝置，包括供體植物培養缽、受體植物 培養缽、連通管和閥門；所述供體植物培養缽的底部通過一個帶有閥門的連通管連通至受 體植物培養缽的上口 ，所述受體植物培養缽的底部通過另一個管路中設有充氣口的連通管 連通至供體植物培養缽的上口 。 所述供體植物培養缽的底部開口 ，開口處用橡皮塞密封，橡皮塞上有通孔用於插 入帶有閥門的連通管。 所述受體植物培養缽底部開口 ，開口處用橡皮塞密封，橡皮塞上有通孔用於插入 管路中設有充氣口的連通管。 所述供體植物培養缽和受體植物培養缽的材質優選聚氯乙烯(PVC)材料，厚度為 1. 5-2. 5mm。特別優選深色不透光的PVC材料，或者透光性較弱的PVC材料。
所述供體植物培養缽直徑為20-30cm，高度為20-30cm。
所述受體植物培養缽直徑為15-25cm，高度為15_25cm。
所述連通管採用玻璃材質，連通管壁厚l-2mm，內徑為0. 8_1. 2cm。
所述閥門採用玻璃材質。 本發明所述的植物根系分泌物化感作用研究用裝置，還包括有培養基質石英砂， 石英砂置於供體植物培養缽和受體植物培養缽內。優選的，石英砂層厚12-28cm。
本發明所述的植物根系分泌物化感作用研究用裝置，在供體植物培養缽和受體植 物培養缽的底部連通管口處鋪設玻璃棉層，以防止石英砂漏下。 本發明所述的植物根系分泌物化感作用研究用裝置，還包括有蛭石，蛭石覆蓋在 受體植物培養缽內的石英砂上，以起到保溼的效果。優選的，蛭石層厚l-2cm。
本發明的植物根系分泌物化感作用研究用裝置的應用，具體使用方法按以下步驟 進行 步驟1、在閥門關閉狀態時，向供體植物培養缽中加入石英砂並在石英砂上種植供 體植物，將l-2L營養液加入供體植物培養缽內培養2-4d。 步驟2、在受體植物培養缽中加入石英砂，播入受體植物的種子，在石英砂上部用 l-2cm厚蛭石覆蓋以起到保溼的效果；然後， 步驟3、打開閥門，使供體植物培養缽內的含有供體植物根系分泌物的混合液體經 底部的連通管流入到受體植物培養缽內。 步驟4、受體植物培養缽中的液體進入到其底部的連通管，通過該連通管管路中的 充氣口充入空氣，使該連通管內的液體在氣流的作用下返回至供體植物培養缽內，形成液 流循環，液流流速保持在1L h一1。 步驟1的營養液可選用本領域常規產品，優選常規雙子葉植物營養液，配方如下
K2S04 :0. 75X 10—3mol L—、 MgS04 :0. 65X 10—3mol L—、 KC1 :0. 1X10—3mol L—、 Ca(N03)2 :2. OX 10—3mol L—、 KH2P04 :0. 25X 10—3mol L—、 H3B03 :1. OX 10—5mol L—、 MnS04 : 1. OX 10—6mol L—、 CuS04 :1. OX 10—7mol L—、 ZnS04 :1. OX 10—6mol L—、 (NH4) 6Mo7024 : 1. OX 10—8mol L—、 Fe-EDTA :1. OX 10—W L—、 在整個實驗過程中根據營養液消耗的情況適量補充營養液，這是本領域技術人員 所熟知的，本發明對此不做特別限定。 當受體植物出苗後測定出苗率，苗期、花期時測定株高、葉面積、生物量、光合速 率、根系活力、SOD、 POD、 CAT、MDA等，成熟期時測定生物量、產量等化感作用研究指標，與對 照(使用同樣裝置同樣方法，但供體植物培養缽不種植植物)對比後，即可得出供體植物根 系分泌物對受體植物的化感作用。 本發明的有益效果是由於採用了將植物根系分泌物收集與化感作用研究的過程 融為一體的方法，並用石英砂作為栽培介質，能更好地模擬植物生長的自然環境，研究過程 中幹擾因素少，因而提高了工作效率、減少了工作量、提高了研究的準確性和精確性。供體 植物和受體植物栽培的量、發育階段等都可以調控，進行隨機組合，從而更有利於植物根系 分泌物化感作用的理論研究。本發明與採用常規方法相比效率提高l-3倍，工作量減少1 半以上，精度提高20%以上。
圖1是植物根系分泌物化感作用研究用裝置的結構示意圖。其中，1供體植物培養缽，2培養基質石英砂，3玻璃棉層，3'玻璃棉層，4橡皮塞，5連通管，6閥門，7受體植物培 養缽，8蛭石，9橡皮塞，10連通管，11充氣口 。圖1管路中的箭頭代表含有供體植物根系分 泌物的混合液體的流向。
具體實施例方式
下面結合實施例對本發明做進一步描述。實施例中使用的裝置部件材料如下
供體植物培養缽、受體植物培養缽均為PVC材料， 連通管和閥門均採用玻璃材質，連通管壁厚l-2mm，內徑為0. 8_1. 2cm。
實施例1 :植物根系分泌物化感作用研究用裝置，結構如圖1所示。供體植物培養 缽1的底部通過中心有開口的橡皮塞4與連通管5相連，連通管5的一端與供體植物培養 缽1的底部連通，另一端通至受體植物培養缽7的上口，閥門6設在連通管5上；受體植物 培養缽7的底部開口與連通管IO相連，連通管10的另一端通至供體植物培養缽1的上口， 連通管IO管路中設有充氣口 11。 供體植物培養缽1直徑為25cm，高度為30cm。在供體植物培養缽1的底部連通管 口處鋪有玻璃棉層3，其上鋪有培養基質石英砂2，石英砂層厚25cm。 受體植物培養缽7直徑為20cm，高度為20cm。在受體植物培養缽7的底部連通管 口處鋪設玻璃棉層3'，其上鋪有培養基質石英砂2，石英砂層厚15cm。石英砂上覆蓋有2cm 厚蛭石8。 實施例2 :結構如實施例l，所不同的是受體植物培養缽7的底部通過中心有開口 的橡皮塞9與連通管IO相連。
實施例3 :應用 上述的裝置的使用方法，也即採用進行植物根系分泌物化感作用研究的方法，步 驟為 1、在供體植物培養缽1中加入25cm厚石英砂2並在石英砂上種植供體植物，將2L 營養液加入供體植物培養缽1內培養3d，此時閥門6關閉。 2、在受體植物培養缽7中加入15cm厚石英砂2，播入受體植物的種子，在石英砂2 上部用2cm厚蛭石8覆蓋以起到保溼的效果。 3、經過上述步驟後，打開閥門6，使供體植物培養缽1內的含有供體植物根系分泌 物的混合液體經底部的連通管5流入到受體植物培養缽7內。 4、受體植物培養缽7中的液體進入到其底部的連通管IO後，通過該連通管管路中 的充氣口 11充入空氣，使該連通管內的液體在氣流的作用下返回至供體植物培養缽1內， 形成液流循環，液流流速保持在1L h—、 實驗過程中根據營養液消耗的情況適量補充營養液。 當受體植物出苗後測定出苗率，苗期、花期時測定株高、葉面積、生物量、光合速 率、根系活力、SOD、 P0D、 CAT、MDA等，成熟期時測定生物量、產量等化感作用研究指標，與使 用同樣裝置同樣方法但供體植物培養缽不種植植物對照組對比後，即可得出供體植物根系 分泌物對受體植物的化感作用。 實施例4 :花生根系分泌物的化感作用的研究實驗。
如實施例3，所不同的是
1.供體植物是花生，在供體植物培養缽1中加入1L營養液培養3d。共種植苗期 花生植株15株，營養液為常規雙子葉植物營養液，配方為 K2S04 :0. 75X 10—3mol L—、 MgS04 :0. 65X 10—3mol L—、 KC1 :0. 1X10—3mol L—、 Ca(N03)2 :2. OX 10—3mol L—、 KH2P04 :0. 25X 10—3mol L—、 H3B03 :1. OX 10—5mol L—、 MnS04 : 1. OX 10—6mol L—、 CuS04 :1. OX 10—7mol L—、 ZnS04 :1. OX 10—6mol L—、 (NH4) 6Mo7024 : 1. OX 10—8mol L—、 Fe-EDTA :1. OX 10—W L—、 2.在受體植物(花生)培養缽7中石英砂2的上層用1. 5cm厚蛭石8覆蓋。
播入15粒花生種子，花生出苗後測定出苗率，苗期和花期時測量株高、葉面積、光 合速率，分別取3株測量莖葉鮮重、根系鮮重、根系活力、葉片SOD、 POD、 CAT、MDA，成熟時取 剩餘植株測量莖葉鮮重、根系鮮重和莢果鮮重。對照組也採用同樣裝置及方法測定，但供體 植物培養缽1不種植植物。將處理與對照的結果對比後得出花生根系分泌物對自身生長發 育存在化感作用，降低出苗率，抑制幼苗的生長，降低葉片光合速率，增加葉片MDA含量，使 保護酶SOD、 POD、 CAT活性增強，減產23% 。 本發明在科研工作中進行了實際檢測應用，取得了較好的實驗效果，本發明與採 用常規方法相比效率提高2倍，工作量減少1半，精度提高30%。
權利要求
一種植物根系分泌物化感作用研究用裝置，其特徵在於包括供體植物培養缽、受體植物培養缽、連通管和閥門；所述供體植物培養缽的底部通過一個帶有閥門的連通管連通至受體植物培養缽的上口，所述受體植物培養缽的底部通過另一個管路中設有充氣口的連通管連通至供體植物培養缽的上口。
2. 如權利要求1所述的植物根系分泌物化感作用研究用裝置，其特徵在於，所述供體 植物培養缽的底部開口 ，開口處用橡皮塞密封，橡皮塞上有通孔用於插入帶有閥門的連通 管。
3. 如權利要求1所述的植物根系分泌物化感作用研究用裝置，其特徵在於，所述受體 植物培養缽底部開口 ，開口處用橡皮塞密封，橡皮塞上有通孔用於插入管路中設有充氣口 的連通管。
4. 如權利要求1所述的植物根系分泌物化感作用研究用裝置，其特徵在於，還包括有 培養基質石英砂，石英砂置於供體植物培養缽和受體植物培養缽內。
5. 如權利要求4所述的植物根系分泌物化感作用研究用裝置，其特徵在於，在供體植 物培養缽和受體植物培養缽的底部連通管口處鋪設玻璃棉層。
6. 如權利要求4所述的植物根系分泌物化感作用研究用裝置，其特徵在於，有蛭石覆 蓋在受體植物培養缽內的石英砂上。
7. 如權利要求1所述的植物根系分泌物化感作用研究用裝置，其特徵在於，所述供體 植物培養缽和受體植物培養缽的材質為聚氯乙烯(PVC)材料；所述供體植物培養缽直徑為 20-30cm，高度為20-30cm ;所述受體植物培養缽直徑為15-25cm，高度為15-25cm。
8. 如權利要求1所述的植物根系分泌物化感作用研究用裝置，其特徵在於，所述連通 管採用玻璃材質，連通管壁厚l-2mm，內徑為0. 8-1. 2cm。
9. 權利要求l-8任一項裝置在植物根系分泌物化感作用研究中的應用，按以下步驟進行步驟1、在閥門關閉狀態時，向供體植物培養缽中加入石英砂並在石英砂上種植供體植物，將l-2L營養液加入供體植物培養缽內培養2-4d ;步驟2、在受體植物培養缽中加入石英砂，播入受體植物的種子，在石英砂上部用 l-2cm厚蛭石覆蓋以起到保溼的效果；然後，步驟3、打開閥門，使供體植物培養缽內的含有供體植物根系分泌物的混合液體經底部 的連通管流入到受體植物培養缽內；步驟4、受體植物培養缽中的液體進入到其底部的連通管，通過該連通管管路中的充氣 口充入空氣，使該連通管內的液體在氣流的作用下返回至供體植物培養缽內，形成液流循 環，液流流速保持在lL'h一1。
全文摘要
本發明涉及一種植物根系分泌物化感作用研究用的裝置及其應用方法。該裝置包括供體植物培養缽、受體植物培養缽、連通管和閥門；所述供體植物培養缽的底部通過一個帶有閥門的連通管連通至受體植物培養缽的上口，所述受體植物培養缽的底部通過另一個管路中設有充氣口的連通管連通至供體植物培養缽的上口。供體植物培養缽內種植供體植物，受體植物培養缽內種植受體植物，含有供體植物根系分泌物的混合液體流入到受體植物培養缽內，再通過氣流的作用返回至供體植物培養缽內，形成液流循環。本發明解決了常規裝置及方法耗時長、工作量大、精度低的問題。
文檔編號A01G31/02GK101766100SQ200910256458
公開日2010年7月7日 申請日期2009年12月25日 優先權日2009年12月25日
發明者於淑芳, 劉蘋, 楊力, 江麗華, 王梅, 田葉, 趙海軍, 魏建林 申請人:山東省農業科學院土壤肥料研究所