[发明专利]一种原位定量表征植物根系分泌物空间分布的成像方法

说明书

本发明属于植物根际过程可视化技术领域，具体涉及一种原位定量表征植物根系分泌物空间分布的成像方法。该方法采用的聚偏氟乙烯滤膜不需经过预处理就能使用，可最大程度地提取出植物根际最常见的有机酸等物质，有效减小误差，降低了复杂性，也提高了可操作性和准确性；并且，可根据所得有机物的空间分布特征，获得根系分泌物及微生物特异代谢产物的分布信息，能更好的实现根际生物化学过程的可视化，具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明属于植物根际过程可视化技术领域。更具体地，涉及一种原位定量表征植物根系分泌物空间分布的成像方法。

背景技术

植物生长过程中会将地上部20～40％的光合碳以根系分泌物的形式释放到根际。其中，根系分泌物是植物根系生长过程中分泌的一系列可溶性有机物，其主要成分包括小分子的有机酸、氨基酸、糖类及黄酮类等次生代谢物。植物根系分泌物不仅能反应植物的生长状况，其分泌扩散到土壤环境中，还会影响土壤结构、元素循环和微生物群落结构。因此，针对根系分泌物的实验研究在根际效应领域具有重要的地位，同时，准确、实用的植物根系培养方案和根系分泌物的收集方式是开展根系分泌物研究的前提和必要条件。

植物根系分泌物中的这些小分子有机物很容易被光照分解或被微生物吸收利用，较难实现根系分泌物的系统收集和检测。为了进一步研究观察根系分泌物，目前常采用的根系分泌物收集方法主要为营养液培养收集法和土壤培养收集法等。如中国专利申请公开了一种多通道植物根系分泌物收集方法，该方法主要是利用营养液培养植物，再从营养液中分离得到根系分泌物，操作比较简单方便；但是培养用营养液与植物原生土壤差异巨大，该环境下生长的植物根系根毛发育较少，没有机械阻力，与真实的土培条件下生长的通气情况、养分分布、根系分布结构等有较大的区别。另外的，中国专利申请公开了一种土壤培养方式下植物根系分泌物的膜收集方法，该方法通过生根转载、引根培养、浇灌提取液、分泌物处提取与成分分离、反渗透膜富集来收集根系分泌物，但是该方法需要结合特定的装置才能实现有效的根系分泌物收集，成本较高。并且，上述无论是营养液培养收集法还是土壤培养收集法，所收集得到的根系分泌物常采用离子色谱/液相色谱进行定性与定量分析，容易存在干扰及假阳性情况，准确性无法保证；更重要的是，目前的方法均无法获得根系分泌物在根际的实际空间分布特征，对于理解根际过程造成了极大不便。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有根系分泌物与实际情况差异较大或需要特殊装置成本较高，并且检测准确性无法保证也无法获悉根际的实际空间分布特征的缺陷和不足，提供一种原位定量表征植物根系分泌物空间分布的成像方法。

本发明上述目的通过以下技术方案实现：

一种原位定量表征植物根系分泌物空间分布的成像方法，具体包括以下步骤：

S1、收集土壤，置于可拆卸侧板的容器中，平衡稳定；

S2、将植物移植至步骤S1的土壤中，正常生长繁殖；

S3、对所要研究的区域进行标记，拆下容器的侧板，在标记处固定聚偏氟乙烯滤膜，继续培养；

S4、12～24h后取下聚偏氟乙烯(PVDF)滤膜，去除表面杂质(洗耳球去除膜上附着的土壤颗粒)，将聚偏氟乙烯滤膜固定于载玻片上，用质谱成像进行测定；

S5、绘制根系分泌物标准曲线，将步骤S4测定所得数据根据标准曲线进行计算、处理；

其中，步骤S1～S3中，所述容器在培养过程均倾斜放置，使容器的可拆卸侧板面与水平面呈30～45°。

进一步地，所述植物包括草本科、禾本科等。

更进一步地，所述聚偏氟乙烯滤膜为亲水性聚偏氟乙烯滤膜。

优选地，所述聚偏氟乙烯滤膜的孔径为0.22～0.45μm，厚度为50～150μm。优选地，所述聚偏氟乙烯滤膜的孔径为0.45μm，厚度为100μm。