本發(fā)明屬于生態(tài)修復工程和植物信息檢測技術領域，具體涉及一種定量計算植物固有抗低磷脅迫能力的方法。

背景技術：

中國西南喀斯特地區(qū)巖石易溶且土壤瘠薄，土壤中的有效磷含量大約僅為0.033mmol/l，十分匱乏，不利于植物的正常生長，生態(tài)系統(tǒng)十分脆弱，導致當?shù)亟?jīng)濟產量低下，影響農民收入，使得地區(qū)貧困現(xiàn)象日益加劇，較低的有效磷含量是植被恢復的重要限制因子之一。為了營建一個功能良好的穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)，植被恢復的成敗與否至關重要，在生態(tài)系統(tǒng)脆弱的喀斯特地區(qū)發(fā)展與培育優(yōu)勢物種已被證明是可行的。然而在喀斯特地區(qū)的缺磷環(huán)境中進行植樹造林，合適物種的篩選仍然是關鍵所在，這也成為限制喀斯特地區(qū)生態(tài)修復的技術瓶頸。

磷在植物的生長和代謝活動中發(fā)揮著非常重要的作用，植物對低磷的適生機制也可以成為其對喀斯特環(huán)境的適生策略之一。植物在長期的進化過程中形成了各種不同的對土壤缺磷的適應性反應，以完成其生命周期。

缺磷條件下大多數(shù)植物最典型的變化是根冠比增加，可使植物利用有限的碳水化合物形成更大的吸收根表面積，以獲得更多的營養(yǎng)。缺磷脅迫還會增加植物根系有機酸分泌量，根系分泌的有機酸通過酸化、絡合或鰲合作用以活化土壤中難溶性磷化合物如鈣磷、鐵磷和鋁磷，從而緩解磷脅迫。缺磷條件下不同植物不僅因所表現(xiàn)出的適應性反應不同而對土壤磷的利用能力不同，而且同一植物的不同品種在對土壤中磷的吸收以及體內磷的利用率方面也可能存在明顯差異。

植物組織中磷含量的變化特征能夠反映植物對土壤中無機磷的吸收利用情況，植物較強的無機磷獲取能力能夠減緩缺磷脅迫下植物組織中磷含量的下降速率，維持植物的正常生長，從而增強植物對喀斯特地區(qū)低磷環(huán)境的適應性。因此可以依據(jù)植物在缺磷環(huán)境下磷含量的相對下降速率判斷不同植物的固有抗低磷脅迫能力，為篩選喀斯特適生植物提供新方法。

考慮到喀斯特環(huán)境的高度異質性，即使在同一地區(qū)，也存在著程度大小不一的低磷脅迫，為了能夠使抗低磷脅迫能力不同的植物合理配置到對應的缺磷環(huán)境中，需要定量比較不同植物的抗低磷脅迫能力。

對現(xiàn)行專利《利用根系有機酸的分泌特征檢測植物抗缺磷脅迫能力》(cn103163238a)，主要利用根系分泌的有機酸對磷的提取成本來檢測植物的抗低磷脅迫能力，由于根系分泌物本身的復雜性，對測試方法要求較高，需要對幾種有機酸分別進行分離純化和濃縮。同時，無法高度還原自然狀況下植株在土壤中的分泌情況。

也有許多研究主要集中在植物對低磷脅迫的適生機制，光合、生理特性、根系形態(tài)和生長對低磷脅迫的響應，以及植物對磷的吸收能力等方面。研究結果僅僅定性分析了不同植物對低磷脅迫的適應能力。

在喀斯特地區(qū)，為了提高脆弱生態(tài)環(huán)境的治理效率，適生物種與異質性環(huán)境的精確錨定需要一種能夠高效、準確定量植物固有抗低磷脅迫能力的方法。利用植物在缺磷環(huán)境下磷含量的相對下降速率能夠定量植物固有抗低磷脅迫的能力。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種定量計算植物固有抗低磷脅迫能力的方法，以更快速、準確、高效的比較不同植物的固有抗低磷脅迫能力，為篩選喀斯特適生植物提供新的指標體系。

本發(fā)明采用的技術方案為：

一種定量計算植物固有抗低磷脅迫能力的方法，包括以下步驟：

步驟一，實驗室內采用同樣規(guī)格的穴盤萌發(fā)植物種子，配制培養(yǎng)液培養(yǎng)植物幼苗，至3葉期以上，隨機選取生長狀況相似的植物幼苗，由高到低依次設置不同磷含量的培養(yǎng)液，分別對選取的植物幼苗進行相同時間段的培養(yǎng)；

步驟二，選取每一磷含量的培養(yǎng)液培養(yǎng)后的植物5株，將植物組織置于烘箱中烘干、研碎、過篩，并稱取0.3～0.5g研碎的粉末進行消解；

步驟三，測定消解液中磷的濃度n，并計算植物組織中的磷含量c；

步驟四，將磷含量最高的培養(yǎng)液培養(yǎng)過的植物組織中的磷含量作為參照，計算各磷含量的培養(yǎng)液培養(yǎng)后的植物組織中的相對磷含量值rci，i為1，2，3…；

步驟五，將各磷含量的培養(yǎng)液培養(yǎng)后的植物組織中的相對磷含量值相加得到植物組織累積相對磷含量值trc；

步驟六，比較植物組織累積相對磷含量值trc的大小，從而定量計算出不同植物固有抗低磷脅迫的能力。

進一步，所述步驟一中培養(yǎng)的時間不少于2周。

進一步，所述步驟三中采用連續(xù)流動分析儀測定消解液中磷的濃度n。

進一步，所述步驟四中各磷含量的培養(yǎng)液培養(yǎng)后的植物組織中的相對磷含量值的計算公式為rci＝ci/c1，其中ci為第i個磷含量的培養(yǎng)液培養(yǎng)后的植物組織中的磷含量，i為1，2，3…。

進一步，所述步驟五中植物組織累積相對磷含量值trc的計算公式為trc＝σrci＝rc1+rc2+rc3+…，i為1，2，3…。

本發(fā)明的有益效果為：

1)本方法采用連續(xù)流動分析儀對植物組織消解液中磷的濃度進行測定，無需分離純化過程，技術成熟，工作效率高，精確度高，一次性可以對大量植物進行檢測評估。

2)本方法不受任何時間和空間地理因素的影響，只需對比分析隨根系周圍營養(yǎng)液中無機磷濃度的下降，不同植物體內磷含量的相對下降速率，在實驗室就可以進行檢測，具有較好的可控性。

3)喀斯特石灰土多為低磷環(huán)境，植物對低磷環(huán)境的適應性在一定程度上能夠表征其對喀斯特環(huán)境的適應性，因此本法可直接用于喀斯特適生植物的篩選。

具體實施方式

下面結合具體實施例，對本發(fā)明的的技術方案作進一步詳細說明。

實驗室內采用同樣規(guī)格的穴盤萌發(fā)牽?；?、金銀花和爬山虎種子，配制培養(yǎng)液培養(yǎng)植物幼苗，至3葉期以上，隨機選取生長狀況相似的牽?；?、金銀花和爬山虎幼苗，由高到低依次設置濃度分別為1.000、0.500、0.250、0.125、0.063和0.032mmol/l共6個不同磷含量的培養(yǎng)液，分別對牽?；?、金銀花和爬山虎幼苗同時進行水培，其中以磷含量為1.000mmol/l的培養(yǎng)液水培后的一組作為對照組。

水培處理30天后，于同一天同一時刻，選取各磷含量的培養(yǎng)液水培后的牽?；ā⒔疸y花和爬山虎各5株，同時將其葉片分別置于烘箱中烘干、研碎、過篩，并準確稱取0.3～0.5g研碎的粉末進行消解。

利用連續(xù)流動分析儀分別測定消解液中磷的濃度n，單位為mg/l；植物葉片中的磷含量c，單位為mg/g，通過如下公式計算：

其中：d是稀釋倍數(shù)；v是消解液的體積，單位為ml；m是用于消解的植物葉片的干重，單位為g，計算結果如表1所示。

表1各磷含量的培養(yǎng)液水培后的牽?；ā⒔疸y花和爬山虎葉片中的磷含量

表1是各磷含量的培養(yǎng)液水培后的牽?；?、金銀花和爬山虎葉片中的磷含量，從表1中可以看出，在根系周圍環(huán)境中的磷含量水平下降的情況下，金銀花葉片中的磷含量在各磷含量的培養(yǎng)液水培處理后均為最高，牽牛花次之，爬山虎則最低，說明在缺磷環(huán)境下金銀花葉片中的磷含量下降速率較慢，而爬山虎則下降最快。將對照組中的牽?；ā⒔疸y花和爬山虎葉片中的磷含量作為參照，分別計算各磷含量的培養(yǎng)液水培后的三種植物葉片中的相對磷含量值rci，i為1，2，3，4，5，6。

各磷含量的培養(yǎng)液水培后的植物葉片中的相對磷含量值的計算公式為：

rci＝ci/c1(2)

其中：ci為第i個磷含量的培養(yǎng)液水培后的植物葉片中的磷含量，i分別為1，2，3，4，5，6。

將各磷含量的培養(yǎng)液水培后的牽?；?、金銀花和爬山虎葉片中的相對磷含量值分別相加得到累積相對磷含量值trc，即

trc＝σrci＝rc1+rc2+rc3+rc4+rc5+rc6(3)

分別比較待測牽?；?、金銀花和爬山虎葉片的累積相對磷含量trc數(shù)值的大小，定量計算三種植物的抗低磷脅迫能力。

表2各磷含量的培養(yǎng)液水培后牽牛花、金銀花和爬山虎葉片中的相對磷含量

表2是各磷含量的培養(yǎng)液水培后牽?；?、金銀花和爬山虎葉片中的相對磷含量，從表2可以看出，牽?；ā⒔疸y花和爬山虎葉片中的累積相對磷含量值trc的大小分別為5.029，6.427和3.412，從而定量計算出不同植物抗低磷脅迫的能力為：金銀花＞牽?；ǎ九郎交?。因此，本發(fā)明可以由累積相對磷含量值trc的大小來判定植物的抗低磷脅迫能力。缺磷環(huán)境下，植物較強的無機磷獲取能力能夠減緩缺磷脅迫下植物組織中磷含量的下降速率，維持植物的正常生長，從而增強植物對喀斯特地區(qū)低磷環(huán)境的適應性。植物葉片中的磷含量下降越慢，植物葉片中的累積相對磷含量值就越大，其抗低磷脅迫能力就越強。

以上說明僅僅為本發(fā)明的較佳實施例，本發(fā)明并不限于列舉上述實施例，應當說明的是，任何熟悉本領域的技術人員在本說明書的教導下，所做出的所有等同替代、明顯變形形式，均落在本說明書的實質范圍之內，理應受到本發(fā)明保護。