專利名稱：植物根系分泌物化感作用研究用裝置及其應(yīng)用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)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(xué)與生態(tài)學(xué)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
植物根系在生命活動過程中向外界環(huán)境分泌的各種物質(zhì)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(fā)育產(chǎn)生促進(jìn)或抑制作用的現(xiàn)象稱為化 感作用。植物的化感作用是種間關(guān)系研究的重要組成部分，它對于研究群落結(jié)構(gòu)、群落演 替、生物入侵、作物的連作障礙、生物農(nóng)藥及生物除草劑的研制等具有重要的指導(dǎo)意義，對 于農(nóng)林業(yè)生產(chǎn)有著巨大的應(yīng)用價值。 以往對植物根系分泌物化感作用的研究，往往采用先收集到植物的根系分泌物， 然后再通過實驗研究其化感作用的方法。由于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，收集到樣品后才能進(jìn)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(tǒng)的根系分泌物收集技術(shù)為將植物根系 洗凈后直接放在收集液中進(jìn)行收集，與自然條件下根系生長的環(huán)境差異較大，勢必會影響 到實驗的準(zhǔn)確性和精確性；若直接在土壤中收集，由于土壤是一個非常復(fù)雜的多相體系，成 分復(fù)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(fā)明內(nèi)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(fā)明提出了一種在收集植物根系分泌物的同時進(jìn)行化感作用研究的裝置。本發(fā)明還
提供該裝置的應(yīng)用方法。 本發(fā)明技術(shù)方案如下 本發(fā)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(yǎng)缽、受體植物 培養(yǎng)缽、連通管和閥門；所述供體植物培養(yǎng)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(yǎng)缽的上口 ，所述受體植物培養(yǎng)缽的底部通過另一個管路中設(shè)有充氣口的連通管 連通至供體植物培養(yǎng)缽的上口 。 所述供體植物培養(yǎng)缽的底部開口 ，開口處用橡皮塞密封，橡皮塞上有通孔用于插 入帶有閥門的連通管。 所述受體植物培養(yǎng)缽底部開口 ，開口處用橡皮塞密封，橡皮塞上有通孔用于插入 管路中設(shè)有充氣口的連通管。 所述供體植物培養(yǎng)缽和受體植物培養(yǎng)缽的材質(zhì)優(yōu)選聚氯乙烯(PVC)材料，厚度為 1. 5-2. 5mm。特別優(yōu)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(yǎng)缽直徑為20-30cm，高度為20-30cm。
所述受體植物培養(yǎng)缽直徑為15-25cm，高度為15_25cm。
所述連通管采用玻璃材質(zhì)，連通管壁厚l-2mm，內(nèi)徑為0. 8_1. 2cm。
所述閥門采用玻璃材質(zhì)。 本發(fā)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(yǎng)基質(zhì)石英砂， 石英砂置于供體植物培養(yǎng)缽和受體植物培養(yǎng)缽內(nèi)。優(yōu)選的，石英砂層厚12-28cm。
本發(fā)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(yǎng)缽和受體植 物培養(yǎng)缽的底部連通管口處鋪設(shè)玻璃棉層，以防止石英砂漏下。 本發(fā)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(yǎng)缽內(nèi)的石英砂上，以起到保濕的效果。優(yōu)選的，蛭石層厚l-2cm。
本發(fā)明的植物根系分泌物化感作用研究用裝置的應(yīng)用，具體使用方法按以下步驟 進(jìn)行 步驟1、在閥門關(guān)閉狀態(tài)時，向供體植物培養(yǎng)缽中加入石英砂并在石英砂上種植供 體植物，將l-2L營養(yǎng)液加入供體植物培養(yǎng)缽內(nèi)培養(yǎng)2-4d。 步驟2、在受體植物培養(yǎng)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濕的效果；然后， 步驟3、打開閥門，使供體植物培養(yǎng)缽內(nèi)的含有供體植物根系分泌物的混合液體經(jīng) 底部的連通管流入到受體植物培養(yǎng)缽內(nèi)。 步驟4、受體植物培養(yǎng)缽中的液體進(jìn)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(nèi)的液體在氣流的作用下返回至供體植物培養(yǎng)缽內(nèi)，形成液 流循環(huán)，液流流速保持在1L h一1。 步驟1的營養(yǎng)液可選用本領(lǐng)域常規(guī)產(chǎn)品，優(yōu)選常規(guī)雙子葉植物營養(yǎng)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(jù)營養(yǎng)液消耗的情況適量補充營養(yǎng)液，這是本領(lǐng)域技術(shù)人員 所熟知的，本發(fā)明對此不做特別限定。 當(dāng)受體植物出苗后測定出苗率，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(chǎn)量等化感作用研究指標(biāo)，與對 照(使用同樣裝置同樣方法，但供體植物培養(yǎng)缽不種植植物)對比后，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(fā)明的有益效果是由于采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，并用石英砂作為栽培介質(zhì)，能更好地模擬植物生長的自然環(huán)境，研究過程 中干擾因素少，因而提高了工作效率、減少了工作量、提高了研究的準(zhǔn)確性和精確性。供體 植物和受體植物栽培的量、發(fā)育階段等都可以調(diào)控，進(jìn)行隨機(jī)組合，從而更有利于植物根系 分泌物化感作用的理論研究。本發(fā)明與采用常規(guī)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(jié)構(gòu)示意圖。其中，1供體植物培養(yǎng)缽，2培養(yǎng)基質(zhì)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(yǎng)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(jié)合實施例對本發(fā)明做進(jìn)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(yǎng)缽、受體植物培養(yǎng)缽均為PVC材料， 連通管和閥門均采用玻璃材質(zhì)，連通管壁厚l-2mm，內(nèi)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(jié)構(gòu)如圖1所示。供體植物培養(yǎng) 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(yǎng) 缽1的底部連通，另一端通至受體植物培養(yǎng)缽7的上口，閥門6設(shè)在連通管5上；受體植物 培養(yǎng)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(yǎng)缽1的上口， 連通管IO管路中設(shè)有充氣口 11。 供體植物培養(yǎng)缽1直徑為25cm，高度為30cm。在供體植物培養(yǎng)缽1的底部連通管 口處鋪有玻璃棉層3，其上鋪有培養(yǎng)基質(zhì)石英砂2，石英砂層厚25cm。 受體植物培養(yǎng)缽7直徑為20cm，高度為20cm。在受體植物培養(yǎng)缽7的底部連通管 口處鋪設(shè)玻璃棉層3'，其上鋪有培養(yǎng)基質(zhì)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(jié)構(gòu)如實施例l，所不同的是受體植物培養(yǎng)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(yīng)用 上述的裝置的使用方法，也即采用進(jìn)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(yǎng)缽1中加入25cm厚石英砂2并在石英砂上種植供體植物，將2L 營養(yǎng)液加入供體植物培養(yǎng)缽1內(nèi)培養(yǎng)3d，此時閥門6關(guān)閉。 2、在受體植物培養(yǎng)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覆蓋以起到保濕的效果。 3、經(jīng)過上述步驟后，打開閥門6，使供體植物培養(yǎng)缽1內(nèi)的含有供體植物根系分泌 物的混合液體經(jīng)底部的連通管5流入到受體植物培養(yǎng)缽7內(nèi)。 4、受體植物培養(yǎng)缽7中的液體進(jìn)入到其底部的連通管IO后，通過該連通管管路中 的充氣口 11充入空氣，使該連通管內(nèi)的液體在氣流的作用下返回至供體植物培養(yǎng)缽1內(nèi)， 形成液流循環(huán)，液流流速保持在1L h—、 實驗過程中根據(jù)營養(yǎng)液消耗的情況適量補充營養(yǎng)液。 當(dāng)受體植物出苗后測定出苗率，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(chǎn)量等化感作用研究指標(biāo)，與使 用同樣裝置同樣方法但供體植物培養(yǎng)缽不種植植物對照組對比后，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(yǎng)缽1中加入1L營養(yǎng)液培養(yǎng)3d。共種植苗期 花生植株15株，營養(yǎng)液為常規(guī)雙子葉植物營養(yǎng)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(yǎng)缽7中石英砂2的上層用1. 5cm厚蛭石8覆蓋。
播入15?；ㄉN子，花生出苗后測定出苗率，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 剩余植株測量莖葉鮮重、根系鮮重和莢果鮮重。對照組也采用同樣裝置及方法測定，但供體 植物培養(yǎng)缽1不種植植物。將處理與對照的結(jié)果對比后得出花生根系分泌物對自身生長發(fā) 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(hù)酶SOD、 POD、 CAT活性增強，減產(chǎn)23% 。 本發(fā)明在科研工作中進(jìn)行了實際檢測應(yīng)用，取得了較好的實驗效果，本發(fā)明與采 用常規(guī)方法相比效率提高2倍，工作量減少1半，精度提高30%。
權(quán)利要求
一種植物根系分泌物化感作用研究用裝置，其特征在于包括供體植物培養(yǎng)缽、受體植物培養(yǎng)缽、連通管和閥門；所述供體植物培養(yǎng)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(yǎng)缽的上口，所述受體植物培養(yǎng)缽的底部通過另一個管路中設(shè)有充氣口的連通管連通至供體植物培養(yǎng)缽的上口。
2. 如權(quán)利要求1所述的植物根系分泌物化感作用研究用裝置，其特征在于，所述供體 植物培養(yǎng)缽的底部開口 ，開口處用橡皮塞密封，橡皮塞上有通孔用于插入帶有閥門的連通 管。
3. 如權(quán)利要求1所述的植物根系分泌物化感作用研究用裝置，其特征在于，所述受體 植物培養(yǎng)缽底部開口 ，開口處用橡皮塞密封，橡皮塞上有通孔用于插入管路中設(shè)有充氣口 的連通管。
4. 如權(quán)利要求1所述的植物根系分泌物化感作用研究用裝置，其特征在于，還包括有 培養(yǎng)基質(zhì)石英砂，石英砂置于供體植物培養(yǎng)缽和受體植物培養(yǎng)缽內(nèi)。
5. 如權(quán)利要求4所述的植物根系分泌物化感作用研究用裝置，其特征在于，在供體植 物培養(yǎng)缽和受體植物培養(yǎng)缽的底部連通管口處鋪設(shè)玻璃棉層。
6. 如權(quán)利要求4所述的植物根系分泌物化感作用研究用裝置，其特征在于，有蛭石覆 蓋在受體植物培養(yǎng)缽內(nèi)的石英砂上。
7. 如權(quán)利要求1所述的植物根系分泌物化感作用研究用裝置，其特征在于，所述供體 植物培養(yǎng)缽和受體植物培養(yǎng)缽的材質(zhì)為聚氯乙烯(PVC)材料；所述供體植物培養(yǎng)缽直徑為 20-30cm，高度為20-30cm ;所述受體植物培養(yǎng)缽直徑為15-25cm，高度為15-25cm。
8. 如權(quán)利要求1所述的植物根系分泌物化感作用研究用裝置，其特征在于，所述連通 管采用玻璃材質(zhì)，連通管壁厚l-2mm，內(nèi)徑為0. 8-1. 2cm。
9. 權(quán)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(yīng)用，按以下步驟進(jìn)行步驟1、在閥門關(guān)閉狀態(tài)時，向供體植物培養(yǎng)缽中加入石英砂并在石英砂上種植供體植物，將l-2L營養(yǎng)液加入供體植物培養(yǎng)缽內(nèi)培養(yǎng)2-4d ;步驟2、在受體植物培養(yǎng)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濕的效果；然后，步驟3、打開閥門，使供體植物培養(yǎng)缽內(nèi)的含有供體植物根系分泌物的混合液體經(jīng)底部 的連通管流入到受體植物培養(yǎng)缽內(nèi)；步驟4、受體植物培養(yǎng)缽中的液體進(jìn)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(nèi)的液體在氣流的作用下返回至供體植物培養(yǎng)缽內(nèi)，形成液流循 環(huán)，液流流速保持在lL'h一1。
全文摘要
本發(fā)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(yīng)用方法。該裝置包括供體植物培養(yǎng)缽、受體植物培養(yǎng)缽、連通管和閥門；所述供體植物培養(yǎng)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(yǎng)缽的上口，所述受體植物培養(yǎng)缽的底部通過另一個管路中設(shè)有充氣口的連通管連通至供體植物培養(yǎng)缽的上口。供體植物培養(yǎng)缽內(nèi)種植供體植物，受體植物培養(yǎng)缽內(nèi)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(yǎng)缽內(nèi)，再通過氣流的作用返回至供體植物培養(yǎng)缽內(nèi)，形成液流循環(huán)。本發(fā)明解決了常規(guī)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(yōu)先權(quán)日2009年12月25日
發(fā)明者于淑芳, 劉蘋, 楊力, 江麗華, 王梅, 田葉, 趙海軍, 魏建林 申請人:山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料研究所