[發(fā)明專利]一種原位定量表征植物根系分泌物空間分布的成像方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210833857.6
• 申請(qǐng)日: 2022-07-15
• 公開（公告）號(hào): CN115308290A
• 公開（公告）日: 2022-11-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉沖;湯葉濤;劉文深;劉暢;王國保;仇榮亮
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中山大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N27/62
• 分類號(hào): G01N27/62;G01N27/64
• 代理公司: 廣州粵高專利商標(biāo)代理有限公司 44102
• 代理人: 蘇友云

本發(fā)明屬于植物根際過程可視化技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種原位定量表征植物根系分泌物空間分布的成像方法。該方法采用的聚偏氟乙烯濾膜不需經(jīng)過預(yù)處理就能使用，可最大程度地提取出植物根際最常見的有機(jī)酸等物質(zhì)，有效減小誤差，降低了復(fù)雜性，也提高了可操作性和準(zhǔn)確性；并且，可根據(jù)所得有機(jī)物的空間分布特征，獲得根系分泌物及微生物特異代謝產(chǎn)物的分布信息，能更好的實(shí)現(xiàn)根際生物化學(xué)過程的可視化，具有廣泛的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于植物根際過程可視化技術(shù)領(lǐng)域。更具體地，涉及一種原位定量表征植物根系分泌物空間分布的成像方法。

背景技術(shù)

植物生長過程中會(huì)將地上部20～40％的光合碳以根系分泌物的形式釋放到根際。其中，根系分泌物是植物根系生長過程中分泌的一系列可溶性有機(jī)物，其主要成分包括小分子的有機(jī)酸、氨基酸、糖類及黃酮類等次生代謝物。植物根系分泌物不僅能反應(yīng)植物的生長狀況，其分泌擴(kuò)散到土壤環(huán)境中，還會(huì)影響土壤結(jié)構(gòu)、元素循環(huán)和微生物群落結(jié)構(gòu)。因此，針對(duì)根系分泌物的實(shí)驗(yàn)研究在根際效應(yīng)領(lǐng)域具有重要的地位，同時(shí)，準(zhǔn)確、實(shí)用的植物根系培養(yǎng)方案和根系分泌物的收集方式是開展根系分泌物研究的前提和必要條件。

植物根系分泌物中的這些小分子有機(jī)物很容易被光照分解或被微生物吸收利用，較難實(shí)現(xiàn)根系分泌物的系統(tǒng)收集和檢測。為了進(jìn)一步研究觀察根系分泌物，目前常采用的根系分泌物收集方法主要為營養(yǎng)液培養(yǎng)收集法和土壤培養(yǎng)收集法等。如中國專利申請(qǐng)公開了一種多通道植物根系分泌物收集方法，該方法主要是利用營養(yǎng)液培養(yǎng)植物，再從營養(yǎng)液中分離得到根系分泌物，操作比較簡單方便；但是培養(yǎng)用營養(yǎng)液與植物原生土壤差異巨大，該環(huán)境下生長的植物根系根毛發(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、根系分布結(jié)構(gòu)等有較大的區(qū)別。另外的，中國專利申請(qǐng)公開了一種土壤培養(yǎng)方式下植物根系分泌物的膜收集方法，該方法通過生根轉(zhuǎn)載、引根培養(yǎng)、澆灌提取液、分泌物處提取與成分分離、反滲透膜富集來收集根系分泌物，但是該方法需要結(jié)合特定的裝置才能實(shí)現(xiàn)有效的根系分泌物收集，成本較高。并且，上述無論是營養(yǎng)液培養(yǎng)收集法還是土壤培養(yǎng)收集法，所收集得到的根系分泌物常采用離子色譜/液相色譜進(jìn)行定性與定量分析，容易存在干擾及假陽性情況，準(zhǔn)確性無法保證；更重要的是，目前的方法均無法獲得根系分泌物在根際的實(shí)際空間分布特征，對(duì)于理解根際過程造成了極大不便。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有根系分泌物與實(shí)際情況差異較大或需要特殊裝置成本較高，并且檢測準(zhǔn)確性無法保證也無法獲悉根際的實(shí)際空間分布特征的缺陷和不足，提供一種原位定量表征植物根系分泌物空間分布的成像方法。

本發(fā)明上述目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種原位定量表征植物根系分泌物空間分布的成像方法，具體包括以下步驟：

S1、收集土壤，置于可拆卸側(cè)板的容器中，平衡穩(wěn)定；

S2、將植物移植至步驟S1的土壤中，正常生長繁殖；

S3、對(duì)所要研究的區(qū)域進(jìn)行標(biāo)記，拆下容器的側(cè)板，在標(biāo)記處固定聚偏氟乙烯濾膜，繼續(xù)培養(yǎng)；

S4、12～24h后取下聚偏氟乙烯(PVDF)濾膜，去除表面雜質(zhì)(洗耳球去除膜上附著的土壤顆粒)，將聚偏氟乙烯濾膜固定于載玻片上，用質(zhì)譜成像進(jìn)行測定；

S5、繪制根系分泌物標(biāo)準(zhǔn)曲線，將步驟S4測定所得數(shù)據(jù)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行計(jì)算、處理；

其中，步驟S1～S3中，所述容器在培養(yǎng)過程均傾斜放置，使容器的可拆卸側(cè)板面與水平面呈30～45°。

進(jìn)一步地，所述植物包括草本科、禾本科等。

更進(jìn)一步地，所述聚偏氟乙烯濾膜為親水性聚偏氟乙烯濾膜。

優(yōu)選地，所述聚偏氟乙烯濾膜的孔徑為0.22～0.45μm，厚度為50～150μm。優(yōu)選地，所述聚偏氟乙烯濾膜的孔徑為0.45μm，厚度為100μm。