植物根系分泌物的研究方法_李汛

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201610292586.2(22)申请日 2016.05.05(71)申请人 中国农业科学院烟草研究所地址 266101 山东省青岛市崂山区科苑经四路11号(72)发明人 冯超　陈德鑫　王凤龙　张成省　王静　王文静　田雪莹　(74)专利代理机构 北京华仁联合知识产权代理有限公司 11588代理人 李珊(51)Int.Cl.G01N 1/02(2006.01)(54)发明名称植物根系分泌物发生及收集装置及其收集方法(57)摘要本发明提供了一种植物根系分泌物发生及收集装置及其使用方法，包括植物生长器，根系生长引导装置和根系洗脱及分泌物收集装置，根系生长引导装置由网状结构和一个塑料隔板组成。

本方法为在自然条件下，不扰动根系生长，不破坏根际环境，土壤胁迫过程中植物根系分泌物的收集方法，包括无外界干扰条件下单一病原菌侵染后，根系分泌物的有效表达，监测根际病原菌侵染后根系分泌物的变化。

权利要求书1页 说明书4页 附图1页CN 105973632 A 2016.09.28C N 105973632A1.一种植物根系分泌物发生及收集装置，其特征在于：包括植物生长器，根系生长引导装置和根系洗脱及分泌物收集装置，所述植物生长器装入营养土供待测植株定植及营养供给。

2.如权利要求1所述的植物根系分泌物发生及收集装置，其特征在于：所述根系生长引导装置由网状结构和塑料隔板组成，所述网状结构孔径大小为塑料隔板为与所述植物生长器底部匹配的塑料隔板。

3.如权利要求1或2所述的植物根系分泌物发生及收集装置，其特征在于：所述植物生长器与根系生长引导装置连接后，收集植物根系分泌物时，网状结构上为0.5cm厚琼脂；收集真菌或细菌侵染植物后其根系分泌物时，网状结构上为接菌0.5cm厚培养基。

4.如权利要求1至3所述的植物根系分泌物发生及收集装置，其特征在于：所述营养土需进行高温高压灭菌，具体条件为120℃灭菌20min。

高效液相色谱法测定植物根系分泌物中的有机酸嘿，小伙伴们！今天咱们来唠唠用高效液相色谱法测定植物根系分泌物中的有机酸这事儿。

一、啥是植物根系分泌物中的有机酸呢？植物根系可神奇啦，它们会分泌出好多东西，有机酸就是其中一部分。

这些有机酸在植物的生长发育过程中有着很重要的作用。

比如说，它们可以影响土壤里营养元素的有效性，就像小助手一样，让植物能更好地吸收铁呀、磷呀这些营养。

而且，有机酸还能和土壤里的微生物互动呢，有的微生物就喜欢在有机酸多的环境里生活，它们和植物之间又有着千丝万缕的关系。

二、高效液相色谱法是个啥？这高效液相色谱法啊，就像是一个超级侦探。

它能把植物根系分泌物里的有机酸一个一个找出来，还能告诉我们每种有机酸有多少。

它主要是靠一个流动相带着样品在柱子里跑，不同的有机酸因为自身的特性，在柱子里跑的速度不一样，这样就被分开了。

然后通过检测器，就能检测到这些有机酸的信号，最后根据信号的强度来确定有机酸的含量。

这就好比是一群小动物在森林里跑，不同的小动物速度不一样，在森林里留下的痕迹也不一样，我们就能根据这些痕迹来判断是哪种小动物，还能知道有多少只呢。

三、测定过程的小细节首先呢，要采集植物根系分泌物。

这可不是个简单活儿，得小心翼翼的，不能把植物弄伤了，不然分泌物就不准确了。

采集完了之后，还要对分泌物进行预处理，就像给它们洗个澡、化个妆一样，让它们能更好地适应高效液相色谱法的检测环境。

然后就是进样啦，把处理好的样品放进高效液相色谱仪里。

在这个过程中，仪器的参数设置也很关键，比如说流速呀、柱温呀，这些都得根据具体的情况来调整。

要是参数没设置好，就像厨师做菜的时候火候没掌握对，那做出来的菜可就不好吃了，检测结果也会不准确。

四、这个测定有啥意义呢？这可太重要啦！通过准确测定植物根系分泌物中的有机酸，我们就能更好地了解植物和土壤之间的关系。

可以知道植物在不同的生长环境下，有机酸的分泌情况有什么变化。

这对于我们提高农作物的产量、改善土壤质量都有着很大的帮助。

根系分泌物摘要：综合论述了根系分泌物的种类、收集方法及影响分泌物的因素。

提出了根系分泌物与土壤腐殖质的关系是今后根际生态的研究重点。

关键词：根系分泌物根际植物在生长过程中，一方面从生长介质中摄取养分和水分，另一方面也向生长介质(土壤、营养液等)中溢泌或分泌质子、离子和大量的有机物质[1]。

高等植物的根分泌作用是引人注目的一种现象。

关于根系分泌物的研究始于20世纪(1904年)德国微生物学家Hilten所提的根际概念，此后人们对根系分泌物的研究逐渐展开，并在近一二十年成为世界的研究热点[2]。

Roberts[3]发现，植物根毛能够分泌部分物质，从而改变根毛表面性状。

Lyon和Wilson[4]证实生长于无菌水溶液中的植物能够释放有机物。

Krasilnikov[5]观察到根分泌物与促进植物生长的固氮菌有互利关系。

Rovira[6]和West[7]发现植物根能够分泌糖类、氨基酸、有机酸和酚类物质，并影响植物生长，使根分泌物同根际关系的理论和实践更趋成熟。

我国对根分泌物也有较多的研究。

如20世纪60年代黄维南[8]的工作证明，植物根系的分泌是一种积极的生理现象，是根系所具有的生理功能。

他们用无菌培养法研究植物根系分泌氨基酸时发现，番茄、哈密瓜和苜宿幼苗的根系都能分泌一系列氨基酸。

同时他们还证实植物根系分泌物中有大量的生长物质，其中主要是生长素。

Zhang FS(张福锁)[9] 发现缺铁小麦和大麦有分泌高铁载体的现象，这不仅肯定了高铁载体在禾本科植物适应缺铁胁迫中有作用，同时在植物适应缺锌等一类胁迫中也有作用。

根分泌物是指那些健康完整的活体植物根系由根组织向土壤中释放的化学物质[10]。

广义的根分泌物包括活性的植物根组织直接释放及衰老组织或植物残根分解的产物;狭义的概念指根细胞代谢产物。

根分泌物具有各种各样的功能，如通过生物合成所固定碳的5%～21%是通过根分泌物转移到根际的[11]。

1．根系分泌物的种类根系分泌物是植物根系释放到周围环境中的各种物质，它是生物间相生相克关系不可缺少的成分。

根系分泌物测定试验方案以正交表L8（27）设计一个三因子试验，以1/5 Hoagland溶液水培。

三个因子分别为品种、氮素胁迫和水分胁迫，每个因子各设两个水平。

（1）品种因子（A）：以美国先锋公司的2对玉米品种（Bt玉米和相应的非Bt玉米）共4个品种为材料，设水平1—Bt玉米；水平2—相应的非Bt玉米。

（2）氮素因子（B）：设水平1—正常施氮；水平2—低氮胁迫（即不施加氮素营养）。

（3）干旱因子（C）：设水平1—正常水培；水平2—干旱胁迫（即加入PEG）。

每盆3株，各处理组合种植2盆（即2次重复），在生育期的前中期取样5次，测定根系分泌物中有机酸的含量（各品种24粒）。

一、正交表二、表头设计三、根系分泌物收集方法：1.在太阳下收集根系分泌物7~8小时（用0.5m mol/L CaCL2液150 ml收集，提高渗透压，有利于根系分泌），纱布过滤。

2.将根系分泌物滤液转移至200 ml烧杯中，于60℃水浴下放通风橱下风干（一晚12 hr可蒸干150 ml）,同时处理阳离子树脂Amberlite IR-120(PLUS) ion-exchange resin, sodium form(Aldrich Chemical Company, Inc.)（先用2000 ml HCL洗，再用蒸馏水洗）。

3. 2 ml 0.5 N HCL洗烧杯，转移至10 ml离心管。

再用8ml蒸馏水洗烧杯，小漏斗过滤，转移至离心管，０℃下保存或直接过阳离子树脂。

4.将离心管中的溶液过阳离子树脂，再用5 ml蒸馏水洗净离心管，一样过阳离子树脂。

5.收集过阳离子树脂的溶液15 ml，在通风橱下或利用旋转蒸发仪蒸干。

6.用1 ml流动相（含0.5 m mol/L TBA、pH 2的KH2PO4）溶解根系分泌物的浓缩成分于离心管中。

振荡，使之充分溶解（其中TBA为四丁基硫酸氢铵，可适当延长草酸的保留时间，有效消除分析中的干扰问题）。

7.将溶解液过滤膜，转移到离心管中（或12000g离心，取上清液待测）。

根系分泌物研究方法（综述）
朱国鹏;沈宏
【期刊名称】《亚热带植物科学》
【年(卷),期】2002(031)B09
【摘要】根系分泌物是植物与土壤进行物质、能量与信息交流的重要载体物质。

研究根系分泌物的种类、数量对了解植物与土壤及根际微生物相互作用机理具有重要指导意义，根系分泌物研究方法的选择对研究结果有重要的影响。

本文着重讨论根系分泌物收集、分离纯化及鉴定的常用方法，并列举特定根纱分泌物的研究方法，旨在为根系分泌物的研究提供借鉴和参考。

【总页数】7页(P15-21)
【作者】朱国鹏;沈宏
【作者单位】华南农业大学资源与环境学院根系生物学研究中心，广东广州510642;华南农业大学资源与环境学院根系生物学研究中心，广东广州510642【正文语种】中文
【中图分类】S154.4
【相关文献】
1.植物根系分泌物化感作用研究方法综述 [J], 高红春;李富恒;周艳丽
2.植物根系分泌物研究方法评述 [J], 涂书新;吴佳
3.提升研究深度把握研究方法实现高质量成果表达——2017全国学前教育学术论坛暨教育研究方法与成果表达专题会议综述 [J], 康洁;熊志刚
4.根系分泌物研究方法(综述) [J], 朱国鹏;沈宏
5.植物根系分泌物的研究方法 [J], 李汛;段增强
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根系分泌物基本介绍听语音在植物生长发育过程中，根系不仅是吸收和代谢器官，从生长介质中摄取养分和水分，而且是强大的分泌器官，向生长介质中溢泌或分泌质子、离子和大量的有机物质，即根系分泌物(root exudates)。

[2]根系分泌物在土壤结构形成、土壤养分活化、植物养分吸收、环境胁迫缓解等方面都具有重要作用，对根系分泌物的研究是植物营养、化感作用、生物污染胁迫、环境污染修复等研究领域的重要内容，受到国内外学者的普遍关注。

[2]主要分泌物听语音（1）碳水化合物葡萄糖、果糖、蔗糖、木糖、麦芽糖、鼠李糖、阿拉伯糖、棉子糖、低聚糖等；（2）氨基酸亮氨酸异亮氨酸、缬氨酸、r-氨基丁酸、谷氨酰胺、α-丙氨酸、天冬酰胺、色氨酸、谷氨酸、天冬氨酸、胱氨酸、半胱氨酸、苷氨酸、苯丙氨酸、苏氨酸、赖氨酸、脯氨酸、蛋氨酸、色氨酸、丝氨酸、β-丙氨酸、精氨酸等；（3）有机酸酒石酸、草酸、柠檬酸、苹果酸、乌头酸、丁酸、戊酸、玻珀酸、延胡索酸、丙二酸、乙醇酸、乙酸、丙酸、羟基乙酸等；（4）酶硫酸酶、转化酶、淀粉酶、蛋白酶、多聚半乳糖醛酸酶、吲哚乙酸氧化酶、硝酸还原酶、蔗糖酶、尿酶、接触酶等；（5）其他化合物生物素、硫胺素、泛酸(盐)、烟酸、胆碱、次黄(嘌呤核)苷、对-氨基苯酸、氨基末端甲基烟酸生长素、脱氧-5-黄酮、类黄酮、异类黄酮等。

[1]*根系分泌的五类毒素苯丙烷类、乙酰配基类、类萜、甾类、生物碱类。

[1]影响因素听语音（1）植物自身特性根系分泌物不仅在不同种属植物间存在显著差异,即使同种植物,在不同的生长发育时期或生长环境下,根系分泌物组成和含量也会发生改变。

（2）环境因素植物根系分泌物的种类和数量在很大程度上受光照、温度、营养状况及根际微生物组成等外界因素影响。

（3）根际微生物根际微生物是影响根系分泌物的重要因素。

根系分泌物是根际微生物营养物质的主要来源,外界环境因素改变导致根系分泌物组成的变化分最终影响根际微生物类群的结构。

水培植物的根系分泌物研究
水培是一种通过水培槽、水槽或其他浅水容器将营养溶液供应给植物生长的方法。

在水培过程中，植物的根系与营养溶液直接接触，因此根系分泌物在这种生长环境中显得尤为重要。

根系分泌物是指植物根系所分泌出来的物质，包括有机物、无机物和生长素等。

根系分泌物的功能
根系分泌物在水培植物生长中发挥着重要作用。

首先，根系分泌物可以改善营养溶液中的微生物环境，抑制病原菌的生长，保护植物根系免受病原菌的侵害。

其次，根系分泌物还能溶解土壤中的矿物质，将其转化为植物可吸收的无机盐和有机物，为植物提供养分。

此外，根系分泌物还能促进植物的生长发育，调节植物内部生长素的平衡，增强植物的抗逆性。

根系分泌物的研究方法
研究根系分泌物可以采用多种方法。

一种常用的方法是通过收集植物根系周围的土壤溶液或水培槽中的溶液样品，然后进行成分分析，检测其中的有机物、无机盐和生长素等物质。

另外，还可以采用放射性同位素示踪技术跟踪根系分泌物的运输和转化过程，揭示根系分泌物在植物内部的作用机制。

根系分泌物研究的意义
对根系分泌物的研究不仅有助于揭示植物在水培环境下的生长机制，还能为改良水培技术提供理论依据。

通过深入研究根系分泌物的成分和功能，可以优化营养溶液的配方，改进水培系统的设计，提高植物的产量和品质。

同时，了解根系分泌物的作用机制还可以为植物栽培的节水节肥、减少化肥使用提供新思路，促进可持续农业的发展。

在未来的研究中，可以通过更加精细的实验设计和先进的分析技术，进一步深入探讨根系分泌物与水培植物生长的关系，为植物栽培技术的创新和发展作出更大的贡献。

水培法收集甜椒根系分泌物化学成分鉴定根系分泌物是复杂的非均一体系。

通常指在特定的环境下，活体植物根系的不同部位释放到根际环境中有机化合物的总称。

根系分泌物所含的有机化合物一般在200种以上，分为3类，一类是大分子化合物，主要包括糖、蛋白质、酶和凝胶等：一类是小分子化合物，主要包括酸、酚、酮等；一类是生长激素、黄酮、甾类等。

植物根系分泌物在土壤结构组成、养分活化、植物养分吸收和缓解环境胁迫等方面具有重要作用，所以对根系分泌物的研究越来越引起重视。

水培收集法应用广泛，操作简单，在一定程度上反映某些特定根系分泌物的变化，并排除土壤微生物的干扰。

气相质谱联用仪是鉴定植物根系分泌物化学成分的常用方法，具有需样量小、灵敏度高、健全数据库比对等特点。

因此，采用水培法和气质联用法分离鉴定植物根系分泌物的化学成分是切实可行的，对于解决连作障碍问题具有重要意义。

甜椒（Capsicum fructescens L.），俗称灯笼椒、柿子椒，是茄科辣椒属辣椒的一个变种，广泛种植于我国南北各地，营养丰富，特别是VC含量位居各类蔬菜之首，深受广大消费者喜爱。

但栽培管理制度的不合理及生产环境的局限性等因素导致甜椒连作障碍日益加剧，严重影响辣椒生长发育、果实品质和产量形成，根系分泌物的逐年累积是导致连作障碍的重要因素。

因此，本研究通过水培法收集甜椒的根系分泌物，采用硅胶柱层析法分离和GC-MS鉴定根系分泌物的化学成分，为甜椒根系分泌物的深入研究提供理论基础，对减缓甜椒的连作障碍具有重要指导意义。

1材料与方法1.1试验材料供试甜椒品种为热甜5号，由中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所瓜菜研究室提供。

1.2试验方法①甜椒根系分泌物的收集采用水培法收集甜椒的根系分泌物。

将石英砂高温高压灭菌，70%烘干备用，然后将催芽后的热甜5号种子播于含有石英砂的培养箱中，待第1片真叶展开，向培养箱中注入过量蒸馏水，慢慢拔出辣椒幼苗，尽量不伤根系，留待种植于水培装置的培养箱中。

植物根系分泌物促进重金属吸收研究一、植物根系分泌物研究概述植物根系分泌物是植物在生长过程中通过根系释放到土壤中的一类有机物质，这些物质包括但不限于氨基酸、有机酸、酚类化合物、酶等。

它们在土壤中的作用极其重要，不仅影响土壤的物理、化学性质，还与植物的营养吸收、病害防御以及与土壤微生物的相互作用密切相关。

近年来，随着环境污染问题的日益严重，特别是土壤重金属污染，植物根系分泌物在促进重金属吸收方面的研究逐渐成为环境科学与植物生理学领域的热点。

1.1 植物根系分泌物的组成与功能植物根系分泌物的组成复杂多样，其功能也相当广泛。

在促进植物生长方面，根系分泌物可以改善土壤结构，增加土壤的通气性和保水性，从而为植物根系提供良好的生长环境。

同时，根系分泌物中的有机酸可以与土壤中的矿物质元素形成络合物，增加这些元素的溶解度，促进植物对营养元素的吸收。

此外，根系分泌物还具有调节植物与土壤微生物关系的作用，通过吸引有益微生物或抑制病原微生物的生长，增强植物的抗病性。

1.2 植物根系分泌物与重金属吸收的关系土壤中的重金属元素，如铅、镉、汞等，对植物生长和人类健康都构成严重威胁。

植物根系分泌物在重金属吸收方面的作用主要表现在以下几个方面：首先，某些根系分泌物能够与重金属离子形成稳定的络合物，降低重金属的生物有效性，减轻其对植物的毒性；其次，根系分泌物可以促进土壤中重金属的迁移和转化，增加植物对重金属的吸收；最后，根系分泌物还能够影响植物体内重金属的分布和积累，降低重金属在植物可食用部分的浓度。

二、植物根系分泌物促进重金属吸收的机制2.1 根系分泌物与重金属络合作用植物根系分泌物中的有机酸，如柠檬酸、草酸、苹果酸等，具有与重金属离子形成络合物的能力。

这些有机酸通过其羧基与重金属离子发生配位反应，形成稳定的络合物，从而降低重金属在土壤中的活性，减少其对植物的毒性。

同时，这种络合作用也增加了重金属在土壤中的溶解度，有利于植物根系的吸收。