植物根表紅棕色鐵膜的快速誘導(dǎo)和鑒定方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于植物培育領(lǐng)域，具體公開了植物根表紅棕色鐵膜的快速誘導(dǎo)和鑒定方法。本發(fā)明根據(jù)不同生長介質(zhì)的特性，選擇特定的方法來調(diào)節(jié)生長介質(zhì)的磷鐵比，從而誘導(dǎo)植物根表快速形成鐵膜。所述方法克服了現(xiàn)有技術(shù)中誘導(dǎo)鐵膜時間長、誘導(dǎo)鐵膜含量小的缺陷，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中水生植物修復(fù)或阻隔重金屬、有機(jī)農(nóng)藥污染，保障食品安全具有非常重要的作用。本發(fā)明還創(chuàng)造性的提出了一種根表紅棕色鐵膜的快速鑒定方法，該方法思路巧妙，且操作簡單，對根表鐵膜的探討及鐵膜在植物自我保護(hù)或環(huán)境安全等方面的研究有著非常重要的意義。
【專利說明】植物根表紅棕色鐵膜的快速誘導(dǎo)和鑒定方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及植物培育領(lǐng)域，更具體地，涉及植物根表紅棕色鐵膜的快速誘導(dǎo)和鑒定方法。

【背景技術(shù)】
[0002]根表鐵膜是水生植物適應(yīng)環(huán)境脅迫的重要機(jī)制。許多水生植物都能形成鐵膜，如水稻sativa L.)、苔草(Ckrez tristachya L.)、香蒲(7--? latifolia L.)、蘆華iphragmites australis L.)、范草 iPotamogeton crispus L.)等。水生植物根莖通氣組織特別發(fā)達(dá)，能將大氣中氧氣通過葉片輸送到根系，再由根系將這部分氧氣和其它氧化性物質(zhì)釋放到根際環(huán)境，從而使淹水土壤中大量存在的還原性物質(zhì)(如Fe2+、Mn2+、有機(jī)質(zhì)等)氧化[如4Fe2++02+10H20=4Fe (OH) 3+8H+]，導(dǎo)致鐵錳氧化物在根表沉積，形成鐵膜。
[0003]根表鐵膜主要由鐵氧化物膠膜形成，該膠膜是一種兩性膠體，能夠通過吸附、氧化-還原和共沉淀等作用影響多種元素在土壤中的化學(xué)行為和生物有效性，從而減少根系對毒害離子的吸收，維持正常生長。因此，水生植物被廣泛應(yīng)用于處理自然和人工濕地中的礦藏污染、污水等。這些植物既能快速指示受污染的環(huán)境，又可通過植物修復(fù)作用吸收污染物，凈化環(huán)境。
[0004]但是，自然條件下根表鐵膜的形成受到低氧濃度、低pH和低氧化還原電位等環(huán)境條件的限制，鐵膜形成需要較長時間的誘導(dǎo)，而環(huán)境中的重金屬、有機(jī)農(nóng)藥等的污染無時無刻不存在，很多情況下水生植物的根系還沒有完全形成鐵膜就受到脅迫或被毒害，不利于水生植物的生長。申請?zhí)枮?01310587643.6的中國專利公開了一種濕地植物水培根系根表覆鐵膜的方法，即利用厭氧水解酸化液和外加Fe2+人工誘導(dǎo)根表形成鐵膜，從而提高污水中磷的去除率。但實際上，厭氧水解酸化液條件苛刻，制備復(fù)雜，很難應(yīng)用于大田和生產(chǎn)。因此，研發(fā)出一種適用廣且能快速誘導(dǎo)根表鐵膜形成的方法具有非常重要的意義。
[0005]磷饑餓能誘導(dǎo)根表紅棕色鐵膜已成客觀事實，與此同時， 申請人:研究發(fā)現(xiàn)，正常磷、缺氮、缺鉀處理根表都無紅棕色鐵膜形成，有且僅有缺磷能誘導(dǎo)根表紅棕色鐵膜的形成，經(jīng)過仔細(xì)深入的研究，低磷也能誘導(dǎo)根表紅棕色鐵膜形成，且鐵膜的形成與根表磷鐵比有關(guān)。說明磷鐵比是影響根表紅棕色鐵膜形成的重要因素。水稻種植生產(chǎn)中，常常伴隨著淹水與曬田交替(干濕交替)的過程。大量研究表明，淹水能促進(jìn)磷的釋放，而亞鐵和總鐵量正好與之相反。因此，干濕交替過程能增強(qiáng)水稻根系活力，改變土壤中有效磷鐵的釋放，在一定程度上降低了磷鐵比，從而有利于根表紅棕色鐵膜的形成。然而，對磷鐵比與干濕交替能快速誘導(dǎo)根表紅棕色鐵膜形成未曾報道。
[0006]已往研究表明，根表鐵膜由結(jié)晶態(tài)和無定型態(tài)鐵氧化物或氫氧化物等組成，如磁赤鐵礦(Maghemite, r_Fe203)、纖鐵礦(Lepidocrocite, r-FeOOH)、赤鐵礦(Hematite,a_Fe203)和針鐵礦(Goethite, a_Fe00H)等。此外,還含有大量金屬離子,如砷、萊、鎳、鉻、鋁、鎘、鉛、鋅等，這些金屬離子與鐵氧化物或氫氧化物共沉淀，共同構(gòu)成鐵膜的組成部分。這些研究是將根表所有的鐵統(tǒng)稱為鐵膜，對根表鐵膜的測定也只是籠統(tǒng)的利用DCB浸提方法測定根表沉淀的全鐵量。 申請人:研究發(fā)現(xiàn)，根表鐵膜有紅棕色貼膜與非紅棕色鐵膜之分。因此，對根表紅棕色鐵膜的鑒定也具有非常重要的意義。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)中植物根表紅棕色鐵膜的誘導(dǎo)時間長、誘導(dǎo)量小的缺陷，提供一種植物根表紅棕色鐵膜的快速誘導(dǎo)方法。
[0008]本發(fā)明的第二個目的是提供植物根表紅棕色鐵膜的快速鑒定方法。
[0009]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)的:
提供一種植物根表紅棕色鐵膜的快速誘導(dǎo)方法，包括以下步驟:
51.培養(yǎng)植物幼苗；
52.調(diào)整植物幼苗生長介質(zhì)中的磷鐵比，培養(yǎng)2?16天，植物根表出現(xiàn)紅棕色鐵膜。
[0010]優(yōu)選地，S2所述生長介質(zhì)包括營養(yǎng)液和土壤。
[0011]優(yōu)選地，當(dāng)生長介質(zhì)為營養(yǎng)液時，通過人為調(diào)配控制營養(yǎng)液中的磷鐵比；當(dāng)生長介質(zhì)為土壤時，通過人為添加Fe2+和干濕交替的方式調(diào)控土壤中的磷鐵比；所述干濕交替為先干旱后淹水。
[0012]本發(fā)明所述植物根表紅棕色鐵膜的快速誘導(dǎo)方法為兩種并列的方法，這兩種方法的目的都是調(diào)控生長介質(zhì)中的磷鐵比，當(dāng)生長介質(zhì)為營養(yǎng)液時，可以通過在完全營養(yǎng)液的基礎(chǔ)上通過調(diào)配各個組分從而控制所用營養(yǎng)液的磷鐵比，達(dá)到獲得誘導(dǎo)時間短且含量高的紅棕色鐵膜；而當(dāng)生長介質(zhì)是土壤時，通過人為的在土壤中添加0.5?3g/kg土壤的Fe2+并同時對植物進(jìn)行干濕(干旱和淹水)交替的方式來實現(xiàn)對土壤中磷鐵比的控制，最終獲得誘導(dǎo)時間短且含量高的紅棕色鐵膜。
[0013]優(yōu)選地，當(dāng)生長介質(zhì)為營養(yǎng)液時，營養(yǎng)液中磷鐵比為1:3?8 ;當(dāng)生長介質(zhì)為土壤時，F(xiàn)e2+的添加量為0.5?3g/kg 土壤；所述干旱與淹水的時間比為1:1?3，所述干濕交替的次數(shù)為I?5次。
[0014]本發(fā)明中所用的營養(yǎng)液優(yōu)選為水稻營養(yǎng)液，盡管不同品種的水稻其營養(yǎng)液配方有所不同，但只要在確定品種的水稻營養(yǎng)液中，且在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)水稻營養(yǎng)液的磷鐵比至本發(fā)明所述的1:3?8的范圍，就可以達(dá)到獲得誘導(dǎo)時間短且含量高的紅棕色鐵膜。
[0015]更優(yōu)選地，當(dāng)生長介質(zhì)為營養(yǎng)液時，營養(yǎng)液中磷鐵比為1:8。
[0016]本發(fā)明所述Fe2+來源于植物培養(yǎng)中常用可溶性亞鐵鹽，如硫酸亞鐵、硝酸亞鐵等均可。發(fā)明人通過研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)在土壤中添加Fe2+后，土壤需要經(jīng)過平衡，之后所述植物在添加了 Fe2+的土壤中生長一段時間，此時植物根表不會產(chǎn)生紅棕色鐵膜或形成紅棕色鐵膜需要較長時間，只有經(jīng)過了后續(xù)的干濕交替的植物才會快速在根表產(chǎn)生紅棕色鐵膜，因此，植物根表紅棕色鐵膜的時間是以植物干濕交替的時間為準(zhǔn)。
[0017]更優(yōu)選地，當(dāng)生長介質(zhì)為土壤時，F(xiàn)e2+的添加量為2.5g/kg 土壤；所述干濕交替中干旱與淹水的時間比為1:3，干濕交替的次數(shù)為2次。
[0018]優(yōu)選地，上述干旱是將植物完全落干，所述淹水的水深控制在I?3cm。
[0019]優(yōu)選地，所述磷鐵比為植物根際周圍磷酸根與亞鐵離子的摩爾濃度比。
[0020]上述植物幼苗在營養(yǎng)液中培養(yǎng)2天就能形成大量紅棕色鐵膜，在土壤栽培條件下6?16天也能形成大量紅棕色鐵膜。
[0021]優(yōu)選地，上述營養(yǎng)液為水稻營養(yǎng)液。上述植物為水生植物，更優(yōu)選地，上述植物為水稻。
[0022]提供一種植物根表紅棕色鐵膜的快速鑒定方法，包括以下步驟:
51.將上述營養(yǎng)液或土壤培養(yǎng)后有紅棕色鐵膜的植物取出，清洗植物根系，用焦磷酸鈉去除根表非紅棕色鐵膜；
52.用DCB浸提劑處理植物根表并測定根表紅棕色鐵膜含量。
[0023] 申請人:通過研究發(fā)現(xiàn)，正常磷處理植物根表觀察不到紅棕色鐵膜，但有大量的Fe2+氧化成Fe3+形成類似的紅棕色鐵膜(定義為非紅棕色鐵膜)，缺磷處理能觀察根表大量紅棕色鐵膜(定義為紅棕色鐵膜)。對其進(jìn)行鐵形態(tài)分級也發(fā)現(xiàn)，正常磷處理主要以鐵形態(tài)III(不定形態(tài)及弱的結(jié)晶態(tài)為主)，而缺磷處理鐵形態(tài)IV (結(jié)晶態(tài)鐵即鐵膜的組分)占較大比例，證明了水稻根系表面存在紅棕色與非紅棕色鐵膜之分，非紅棕色鐵膜主要為離子態(tài)或不定形態(tài)鐵組成，缺少劇烈的氧化還原過程，在根表主要以形成鐵磷為主，不具有鐵膠膜的性質(zhì)，因此，不具有生物或非生物的環(huán)境防治作用，而紅棕色鐵膜是根系分泌的氧化性物質(zhì)將根表二價鐵氧化成三價鐵，經(jīng)過不斷的氧化還原跟微生物的作用形成具有膠體性狀的鐵膠膜，能夠吸附和共沉淀等作用影響營養(yǎng)元素的吸收和重金屬的生物有效性。由此可知，對于紅棕色鐵膜的鑒定顯得尤為必要。
[0024]現(xiàn)有技術(shù)中對紅棕色鐵膜的測定多使用DCB浸提劑，對根表鐵膜的測定也只是籠統(tǒng)的測定根表沉淀的全鐵量，而且原有的DCB浸提劑方法浸提強(qiáng)度太大，能破壞根系細(xì)胞組織，能將根內(nèi)的鐵浸提出來，導(dǎo)致測量結(jié)果偏高。因 申請人:創(chuàng)造性的將鐵膜分為紅棕色鐵膜和非紅棕色鐵膜，而且， 申請人:對DCB浸提劑進(jìn)行了適度的改進(jìn)，對于紅棕色鐵膜的鑒定具有非常重要的意義。
[0025]優(yōu)選地，SI所述焦磷酸鈉的濃度為0.1?0.4 mo I/L ;所述用焦磷酸鈉去除根表非紅棕色鐵膜是將洗凈的根系浸泡于焦磷酸鈉溶液中在25°C，200r/min的搖床上振蕩30?60min，棄清液。
[0026]優(yōu)選地，S2所述DCB浸提劑的處理過程是將植物根系浸于DCB浸提劑中，并于25°C,200r/min的搖床上振蕩60?90min。
[0027]優(yōu)選地，S2所述 DCB 浸提劑為 0.03 mo I.L—1 Na3C6H5O7.2Η20、0.I mo I.T1NaHCO3及 Na2S2O4 ;更優(yōu)選地，所述 DCB 浸提劑為 0.03 mo I.Γ1 Na3C6H5O7.2H20 40mL、0.1mol.L 1NaHCO3SmL 及 Na2S2O4 lg。
[0028]上述植物根表鐵膜含量的測定采用本領(lǐng)域常規(guī)方法。
[0029]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果:
本發(fā)明提供了一種植物根表紅棕色鐵膜的快速誘導(dǎo)方法，無論是利用營養(yǎng)液還是土壤栽培都可以快速誘導(dǎo)植物根表鐵膜的形成，克服了現(xiàn)有技術(shù)中誘導(dǎo)鐵膜時間長、誘導(dǎo)鐵膜含量小的缺陷，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中水生植物修復(fù)或阻隔重金屬、有機(jī)農(nóng)藥污染，保障食品安全具有非常重要的作用。
[0030]本發(fā)明創(chuàng)造性的將植物根表鐵膜分為紅棕色鐵膜與非紅棕色鐵膜，擴(kuò)寬了對根表鐵膜形態(tài)、數(shù)量的深入理解，對人工濕地或重金屬、有機(jī)農(nóng)藥污染的土壤進(jìn)行人工修復(fù)提供了理論基礎(chǔ)和科學(xué)指導(dǎo)。
[0031]本發(fā)明還創(chuàng)造性的提出了一種根表紅棕色鐵膜的快速鑒定方法，該方法思路巧妙，且操作簡單，對根表鐵膜的探討及鐵膜在植物自我保護(hù)或環(huán)境安全等方面的研究有著非常重要的意義。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0032]圖1為紅棕色與非紅棕色鐵膜的識別；其中CK代表對照；CK_P代表缺磷處理；CK+Fe代表加鐵處理；CK-P+Fe代表缺磷加鐵處理；水是空白對照；圖1A從左到右處理依次為 CK、CK-P, CK+Fe、CK-P+Fe ；圖1B 從左到右處理依次為 CK、CK-P, CK+Fe、CK-P+Fe ；
圖2為不同磷鐵比對根表紅棕色鐵膜的影響；
圖3為去除非紅棕色鐵膜的浸提劑篩選；圖3A中A’代表缺磷加鐵處理(CK-P+Fe)，B’代表正常磷加鐵處理(CK +Fe)。

【具體實施方式】
[0033]下面結(jié)合說明書附圖和具體實施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。下例實施例中未注明具體條件的實驗方法，通常按照常規(guī)條件或按照制造廠商建議的條件。除非另行定義，文中所使用的所有專業(yè)與科學(xué)用語與本領(lǐng)域技術(shù)人員熟悉的意義相同。
[0034]實施例1
將于營養(yǎng)液(水稻培養(yǎng)常規(guī)營養(yǎng)液)中生長21天的水稻幼苗根系用去離子水沖洗2次，然后更換磷鐵比(磷酸根與亞鐵離子的摩爾濃度比)為1:3的水稻營養(yǎng)液中培養(yǎng)2天(以含有正常磷濃度的水稻營養(yǎng)液作為對照，所述營養(yǎng)液配方為Yoshida等(1976)提出的完全營養(yǎng)液配方基礎(chǔ)上稍做修改，所述完全營養(yǎng)液配方為=NH4NO3 0.429 mmol.L—1、Ca(NO3)2.4Η20Immol.L \ MgSO4.7Η20 1.667 mmol.L \ KH2PO4 I mmol.L \ K2SO4 0.513 mmol.L 1 ；Fe (III) -EDTA 50 μ mol.L' MnSO4 9.1 μ mol.L' ZnSO4 0.15 μ mol.L' CuSO4 0.16μ mol.L—1、(NH4)4MoO24.4Η20 0.52 μ mol.L—1、H3BO3 19 μ mol.L—1)，水稻根表出現(xiàn)大量紅棕色鐵膜。將根系取出，用去離子水沖洗2次，浸泡30 min，然后更換0.lmol/L的焦磷酸鈉于25°C 200r/min的搖床上振蕩30min，棄清液，用去離子水沖洗根系2次，再加入0.03mol.171 Na3C6H5O7.2H20 40 mL、0.1 mol.L-1 NaHCO3 5 mL 及 Na2S2O4 lg，在 25°C 200r/min的搖床上振蕩60 min，溶液轉(zhuǎn)移至100 mL容量瓶中定容，測定紅棕色鐵膜含量為8.4 g/Kg根干重。
[0035]實施例2
將于營養(yǎng)液(水稻培養(yǎng)常規(guī)營養(yǎng)液)中生長21天的水稻幼苗根系用去離子水沖洗2次，然后更換磷鐵比(磷酸根與亞鐵離子的摩爾濃度比)為1:5的水稻營養(yǎng)液中培養(yǎng)2天(以含有正常磷濃度的水稻營養(yǎng)液作為對照，所述營養(yǎng)液配方為Yoshida等(1976)提出的完全營養(yǎng)液配方基礎(chǔ)上稍做修改，所述完全營養(yǎng)液配方為=NH4NO3 0.429 mmol.L—1、Ca(NO3)2.4Η20Immol.L \ MgSO4.7Η20 1.667 mmol.L \ KH2PO4 I mmol.L \ K2SO4 0.513 mmol.L 1 ；Fe (III) -EDTA 50 μ mol.L' MnSO4 9.1 μ mol.L' ZnSO4 0.15 μ mol.L' CuSO4 0.16μ mol.L' (NH4) 4Μο024.4Η20 0.52 μ mol H3BO3 19 μ mol.Γ1)，水稻根表出現(xiàn)大量紅棕色鐵膜。將根系取出，用去離子水沖洗2次，浸泡30 11^11，然后更換0.4 mol/L的焦磷酸鈉于25°C 200r/min的搖床上振蕩60 min，棄清液，用去離子水沖洗根系I次，再加入0.03mol.171 Na3C6H5O7.2H20 40 mL、0.1 mol.T1NaHCO3 5 mL 及 Na2S2O4 lg，在 25°C 200r/min的搖床上振蕩90 min，溶液轉(zhuǎn)移至100 mL容量瓶中定容，測定紅棕色鐵膜含量為11.6 g/Kg根干重。
[0036]實施例3
將于營養(yǎng)液(水稻培養(yǎng)常規(guī)營養(yǎng)液)中生長21天的水稻幼苗根系用去離子水沖洗2次，然后更換磷鐵比(磷酸根與亞鐵離子的摩爾濃度比)為1:8的水稻營養(yǎng)液中培養(yǎng)2天(以含有正常磷濃度的水稻營養(yǎng)液作為對照，所述營養(yǎng)液配方為Yoshida等(1976)提出的完全營養(yǎng)液配方基礎(chǔ)上稍做修改，所述完全營養(yǎng)液配方為=NH4NO3 0.429 mmol.L—1、Ca(NO3)2.4Η20Immol.L \ MgSO4.7Η20 1.667 mmol.L \ KH2PO4 I mmol.L \ K2SO4 0.513 mmol.L 1 ；Fe (III) -EDTA 50 μ mol.L' MnSO4 9.1 μ mol.L' ZnSO4 0.15 μ mol.L' CuSO4 0.16μ mol.L—1、(NH4)4MoO24.4Η20 0.52 μ mol.L—1、H3BO3 19 μ mol.L—1)，水稻根表出現(xiàn)大量紅棕色鐵膜。將根系取出，用去離子水沖洗2次，浸泡30 min，然后更換0.2mol/L的焦磷酸鈉于25°C 200r/min的搖床上振蕩45分鐘，棄清液，用去離子水沖洗根系2次，再加入0.03mol.L-1 Na3C6H5O7.2H20 40 mL、0.1 mol.T1NaHCO3 5 mL 及 Na2S2O4 lg，在 25°C 200r/min的搖床上振蕩75分鐘，溶液轉(zhuǎn)移至100 mL容量瓶中定容，測定紅棕色鐵膜含量為15.2g/Kg根干重。
[0037]實施例4
在水稻土壤中人為添加Fe2+ (本實施例選用FeSO4)* 0.5g/kg,平衡2周后,種植水稻，待水稻生長19天后進(jìn)行連續(xù)干濕交替(完全落干2天；淹水4天，水深控制在I?2cm) I次，水稻根表出現(xiàn)大量紅棕色鐵膜。將根系取出，先用自來水清洗，然后用去離子水沖洗2次，浸泡30min,更換0.2mol/L的焦磷酸鈉于25? 200r/min的搖床上振蕩30min,棄清液，用去離子沖洗根系 I 次,再加入 0.03 mol ?Γ1 Na3C6H5O7.2H20 40 mL、0.1 mol.Γ1 NaHCO35 mL及Na2S2O4 lg，在25°C 200r/min的搖床上振蕩65min，溶液轉(zhuǎn)移至100 mL容量瓶中定容，測定紅棕色鐵膜含量為11.lg/Kg根干重。
[0038]實施例5
在水稻土壤中人為添加Fe2+ (本實施例選用FeSO4)* lg/kg，平衡2周后，種植水稻，待水稻生長13天后進(jìn)行連續(xù)干濕交替(完全落干2天；淹水2天，水深控制在I?2cm) 3次，水稻根表出現(xiàn)大量紅棕色鐵膜。將根系取出，先用自來水清洗，然后用去離子水沖洗2次，浸泡30min,更換0.lmol/L的焦磷酸鈉于25? 200r/min的搖床上振蕩30min,棄清液,用去離子沖洗根系 I 次，再加入 0.03 mol.L—1 Na3C6H5O7.2H20 40 mL、0.1 mol.L—1 NaHCO35 mL及Na2S2O4 lg，在25°C 200r/min的搖床上振蕩60min，溶液轉(zhuǎn)移至100 mL容量瓶中定容，測定紅棕色鐵膜含量為12.3g/Kg根干重。
[0039]實施例6
在水稻土壤中人為添加Fe2+ (本實施例選用FeSO4)* 2g/kg，平衡2周后，種植水稻，待水稻生長9天后進(jìn)行連續(xù)干濕交替(完全落干I天；淹水3天，水深控制在I?2cm) 4次，水稻根表出現(xiàn)大量紅棕色鐵膜。將根系取出，先用自來水清洗，然后用去離子水沖洗2次，浸泡30min,更換0.4mol/L的焦磷酸鈉于25? 200r/min的搖床上振蕩60min,棄清液,用去離子沖洗根系 2 次，再加入 0.03 mol.L—1 Na3C6H5O7.2H20 40 mL、0.1 mol.L—1 NaHCO35 mL及Na2S2O4 lg，在25°C 200r/min的搖床上振蕩90min，溶液轉(zhuǎn)移至100 mL容量瓶中定容，測定紅棕色鐵膜含量為18.8g/Kg根干重。
[0040]實施例7
在水稻土壤中人為添加Fe2+ (本實施例選用FeSO4)* 2.5g/kg，平衡2周后，種植水稻，待水稻生長17天后進(jìn)行連續(xù)干濕交替(完全落干I天；淹水3天，水深控制在I?2cm) 2次，水稻根表出現(xiàn)大量紅棕色鐵膜。將根系取出，先用自來水清洗，然后用去離子水沖洗2次，浸泡30min,更換0.2mol/L的焦磷酸鈉于25? 200r/min的搖床上振蕩40min,棄清液，用去離子沖洗根系 2 次，再加入 0.03 mol *L_1 Na3C6H5O7.2H20 40 mL、0.1 mol.Γ1 NaHCO35 mL及Na2S2O4 lg，在25°C 200r/min的搖床上振蕩60min，溶液轉(zhuǎn)移至100 mL容量瓶中定容，測定紅棕色鐵膜含量為20.lg/Kg根干重。
[0041]實施例8
在水稻土壤中人為添加Fe2+ (本實施例選用FeSO4)* 3g/kg，平衡2周后，種植水稻，待水稻生長10天后進(jìn)行連續(xù)干濕交替(完全落干I天；淹水2天，水深控制在I?2cm) 5次，水稻根表出現(xiàn)大量紅棕色鐵膜。將根系取出，先用自來水清洗，然后用去離子水沖洗2次，浸泡30min,更換0.3mol/L的焦磷酸鈉于25? 200r/min的搖床上振蕩50 min,棄清液,用去離子沖洗根系 2 次，再加入 0.03 mol.L—1 Na3C6H5O7.2H20 40 mL、0.1 mol.L—1 NaHCO3 5mL及Na2S2O4 lg，在25°C 200r/min的搖床上振蕩75分鐘，溶液轉(zhuǎn)移至100 mL容量瓶中定容，測定紅棕色鐵膜含量為21.2g/Kg根干重。
[0042]如圖1所示，紅棕色鐵膜的形成與根表磷饑餓有關(guān)，正常磷處理根表無紅棕色鐵膜，但有大量的Fe2+氧化成Fe3+形成類似紅棕色鐵膜，如圖1B所示，(圖1B所示藍(lán)色為等量亞鐵氰化鉀和鹽酸與Fe3+反應(yīng)形成)。
[0043]圖1C為兩組，第一組為加鐵處理和缺磷加鐵處理，該組根表用去離子誰浸泡，第二組與第一組處理相同，只是所得到的根表用氫氧化鈉(0.lmol/L)處理，因氫氧化鈉能置換鐵磷中的磷酸根，還原鐵的顏色，用氫氧化鈉浸泡是為了置換不定形態(tài)及弱的結(jié)晶態(tài)鐵磷中的磷酸根，還原鐵的顏色，從而主要將看不見的非紅棕色鐵膜可視化，證明非紅棕色鐵膜的存在；對其進(jìn)行鐵形態(tài)分級發(fā)現(xiàn)，正常磷處理主要以鐵形態(tài)III (不定形態(tài)及弱的結(jié)晶態(tài))為主，而缺磷處理鐵形態(tài)IV (結(jié)晶態(tài)鐵即鐵膜的組分)占較大比例(表1)，證明了水稻根系表面存在紅棕色與非紅棕色鐵膜之分。
表I正常磷處理的根表鐵形態(tài)分級

鐵濃虔(mg+.kg)總鐵濃度(mgtg)
形態(tài)I 肜態(tài)II 形態(tài)III形態(tài)IV
CK 2J7±CL51t> lS5±{L58ti 54.13±6.03c S.24± 1.40c59.40±4.5Sc
CK-P LS2±0.41b 112±0.76b 46.67± 1J7 c 5.51±0.50c55.92±3.56c
CK-Fe 15.9±1.96a i4.9fi±2_3Sa 906.23±S1.24b 47.51±S.54b914.20±44.20b
CK-P-Fe 2】± CU 3 b? SJl±l.§9b 1615.12± 10.94 a 147.67± 10 JS a 1M9.09±44.28 a
[0044]圖2研究發(fā)現(xiàn)，根表紅棕色鐵膜的形成與根表磷鐵比有關(guān)，磷鐵比越低，根表紅棕色鐵膜顏色越深，鐵膜厚度越多。
[0045]實施例9
非紅棕色鐵膜主要為離子態(tài)或不定形態(tài)鐵組成，缺少劇烈的氧化還原過程，在根表主要以形成鐵磷為主，不具有鐵膠膜的性質(zhì)，因此，不具有生物或非生物的環(huán)境防治作用，而紅棕色鐵膜是根系分泌的氧化性物質(zhì)將根表二價鐵氧化成三價鐵，經(jīng)過不斷的氧化還原跟微生物的作用形成具有膠體性狀的鐵膠膜，能夠吸附和共沉淀等作用影響營養(yǎng)元素的吸收和重金屬的生物有效性。為了更好的對根表紅棕色鐵膜與非紅棕色鐵膜進(jìn)行分離與鑒定，本實施例探討了不同浸提劑對根表非紅棕色鐵膜的去除效果，如圖3所示，其中，圖3A中A’代表缺磷加鐵處理(CK-P+Fe)，能觀察到根表紅棕色鐵膜的形成；B’代表正常磷加鐵處理(CK +Fe)，根表無紅棕色鐵膜。圖3B為圖3A用不同浸提劑處理后再用亞鐵氰化鉀處理的效果圖，用來檢測用不同浸提劑處理后對根表非紅棕色鐵膜的去除效果。最后發(fā)現(xiàn)，焦磷酸鈉處理是根表紅棕色與非紅棕色鐵膜的最佳浸提劑。 申請人:對焦磷酸鈉用量、振蕩時間進(jìn)行了優(yōu)化，并用亞鐵氰化鉀處理后，結(jié)果如表2所示，以正常磷加鐵(CK+Fe)處理的根系為試驗對象，當(dāng)震蕩時間大于45分鐘且焦磷酸鈉濃度大于0.2 mol/L時，去除根表非紅棕色鐵月旲最理想。

【權(quán)利要求】
1.一種植物根表紅棕色鐵膜的快速誘導(dǎo)方法，其特征在于，包括以下步驟: 51.培養(yǎng)植物幼苗； 52.調(diào)整植物幼苗生長介質(zhì)中的磷鐵比，培養(yǎng)2?16天，植物根表出現(xiàn)紅棕色鐵膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述植物根表紅棕色鐵膜的快速誘導(dǎo)方法，其特征在于，S2所述生長介質(zhì)包括營養(yǎng)液和土壤。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述植物根表紅棕色鐵膜的快速誘導(dǎo)方法，其特征在于，當(dāng)生長介質(zhì)為營養(yǎng)液時，通過人為調(diào)配控制營養(yǎng)液中的磷鐵比；當(dāng)生長介質(zhì)為土壤時，通過人為添加Fe2+和干濕交替的方式調(diào)控土壤中的磷鐵比；所述干濕交替為先干旱后淹水。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述植物根表紅棕色鐵膜的快速誘導(dǎo)方法，其特征在于，當(dāng)生長介質(zhì)為營養(yǎng)液時，控制營養(yǎng)液中磷鐵比為1:3?8 ;當(dāng)生長介質(zhì)為土壤時，F(xiàn)e2+的添加量為0.5?3g/kg 土 ；所述干旱與淹水的時間比為1:1?3。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或3或4所述植物根表紅棕色鐵膜的快速誘導(dǎo)方法，其特征在于，所述磷鐵比為植物根際周圍磷酸根與亞鐵離子的摩爾濃度比。
6.一種植物根表紅棕色鐵膜的快速鑒定方法，其特征在于，包括以下步驟: 51.將權(quán)利要求1中所述培養(yǎng)2?16天的植物取出，清洗植物根系，用焦磷酸鈉去除根表非紅棕色鐵膜； 52.用DCB浸提劑處理植物根表并測定根表紅棕色鐵膜含量。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述植物根表紅棕色鐵膜的快速鑒定方法，其特征在于，所述DCB浸提劑為 0.03 mo I.Γ1 Na3C6H5O7.2Η20、0.I mo I.T1NaHCO3 及 Na2S204。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述植物根表紅棕色鐵膜的快速鑒定方法，其特征在于，所述焦磷酸鈉的濃度為0.1?0.4 mol/L0
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述植物根表紅棕色鐵膜的快速鑒定方法，其特征在于，SI所述用焦磷酸鈉去除根表非紅棕色鐵膜是將洗凈的根系浸泡于焦磷酸鈉溶液中在25°C，200r/min的搖床上振蕩30?60min,棄清液。
【文檔編號】A01G7/06GK104160931SQ201410320722
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年7月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月8日
【發(fā)明者】沈宏, 傅友強(qiáng) 申請人:華南農(nóng)業(yè)大學(xué)