專利名稱：植物根系分泌物收集裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于植物根分泌物的收集裝置。
背景技術(shù)：
目前根分泌物的收集大多采用溶液收集法，或溶液與基質(zhì)培(石英砂或其它基質(zhì))混合收集法。例如，1964年，Clayton設(shè)計的根分泌物提取裝置是用噴霧的方法淋洗裸露在空氣中的根系，洗脫物處理后即為根分泌物。1982年，Tang和Young設(shè)計的根系分泌物連續(xù)收集裝置。1994年，Shepherd和Davies設(shè)計了砂培條件下根系分泌物的自然提取裝置。2000年，賈黎明在前人的基礎(chǔ)上，設(shè)計了循環(huán)水根系分泌物收集裝置。2003年，廖繼佩等設(shè)計了一種新型連續(xù)根分泌物收集裝置(詳見中國專利CN2581964Y和CN1482443A)。上述根系分泌物的收集裝置均有一個不足之處不是在土壤條件下，不能原位收集，影響了根系分泌物提取純度。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是提供一種不擾動根系正常生長，不破壞根際土體，結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉，能實時、快速對土培條件下植物根分泌物進(jìn)行原位收集的裝置。
為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用如下技術(shù)方案本實用新型植物根系分泌物收集裝置，其中包括容器、設(shè)置在容器中央的根系生長定向引導(dǎo)部分、與容器相連的循環(huán)水洗脫部分、安裝在循環(huán)水洗脫部分的抽濾與緩沖容器，以及與抽濾與緩沖容器相連的真空泵。
其中所述根系生長定向引導(dǎo)部分包括自中心向外圍依次排布的擋根根圓柱體、環(huán)型擋根篩網(wǎng)、擋土聚四氟乙烯膜、擋根尼龍網(wǎng)組成，其中擋根根圓柱體與環(huán)型擋根篩網(wǎng)之間為土壤層空間，擋土聚四氟乙烯膜與擋根尼龍網(wǎng)之間為基質(zhì)層空間。
其中所述循環(huán)水洗脫部分包括緊貼在擋根尼龍網(wǎng)組成外面的隔水壁和帶閥門的循環(huán)水管，循環(huán)液是無菌蒸餾水、簡單鈣溶液、植物生長營養(yǎng)液或有機(jī)溶液。
其中所述真空泵的最大壓強(qiáng)0.1Mpa。
其中所述緩沖容器具有三個端口，其中一個端口與循環(huán)水管連通，另一個端口與隔水壁連通，第三個端口與真空泵連通。
其中所述擋根尼龍網(wǎng)的網(wǎng)目小于30μm。
按照本實用新型的技術(shù)方案對比現(xiàn)有技術(shù)，具有下列優(yōu)點在收集根系分泌物的同時不擾動根際土體、不傷害根系正常生長；單位體積收集液中根系分泌物的數(shù)量較多；材料普通，制作、操作方便；實驗重現(xiàn)性好；能實時收集；在很大程度上減少了土壤或植株殘體降解物的背景干擾同時收集的根系分泌物能比較真實地反映根系分泌的實際情況。


圖1是本實用新型植物根系分泌物收集裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圓柱型框架A結(jié)構(gòu)圖；圖3是內(nèi)置擋根圓柱體結(jié)構(gòu)圖；圖4是環(huán)形擋根篩網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖；圖5是圓柱型框架B結(jié)構(gòu)圖；圖6是隔水壁結(jié)構(gòu)圖；圖7是有機(jī)玻璃容器部分結(jié)構(gòu)圖。
具體實施方式
植物根分泌物原位收集裝置由根系生長定向引導(dǎo)部分，循環(huán)水洗脫部分及減壓、緩沖容器部分(如圖1)組成。其中，根系生長定向引導(dǎo)部分是該裝置關(guān)鍵，由中心向外圍分別是擋根圓柱體1(位于裝置最中心)、土壤層空間2-即由擋根圓柱體和擋土聚四氟乙烯膜自然隔開而形成的空間、環(huán)型擋根篩網(wǎng)3(連接擋根圓柱體)、擋土聚四氟乙烯膜4、基質(zhì)層空間5、擋根尼龍網(wǎng)6(小于30μm)組成。擋根圓柱體可以由阻擋根系穿過的惰性材料制成。土壤層空間內(nèi)部可以盛裝任何可生長植物的土壤。環(huán)型擋根篩網(wǎng)要求是有一定硬度、根系不能穿過，其活性成分對根系生長不產(chǎn)生影響，且不影響土壤養(yǎng)分、水分的自由通過，其材料可以是尼龍網(wǎng)紗、尼龍綢、微孔膜或鋼絲網(wǎng)等。聚四氟乙烯膜的厚度要求小于10μm，保證根系能穿破?；|(zhì)層空間要求裝有對根分泌物吸附性小、成分單一的惰性基質(zhì)(如清洗干凈的石英砂)。尼龍網(wǎng)要求是能使根分泌物連續(xù)通過，又阻止植物根系穿透而進(jìn)入土層；對根分泌物吸附少、有一定韌性；其活性成分對作物根系生長無不利影響且價格適當(dāng)。循環(huán)水洗脫部分由中心向外圍分別是隔水壁7、循環(huán)水管8及內(nèi)部的循環(huán)溶液組成。隔水壁要求不透水、由對根分泌物吸附小的惰性材料組成。循環(huán)水管可以是內(nèi)徑為1-10mm的硅膠管或者是特氟隆管。循環(huán)溶液可以是無菌蒸餾水、0.2-0.5mM鈣溶液等。真空泵抽濾、緩沖容器部分由小型真空泵9(最大壓強(qiáng)為0.1Mpa)，緩沖容器10(其體積大于循環(huán)水體積，為5升)組成。其中緩沖容器帶有三個可調(diào)端口分別是進(jìn)液口14(上端，與隔水壁相連接)、出液口12(下端，與循環(huán)水管連通)、真空泵抽氣口13(左上端，與真空泵連通)。
制作過程上述整個裝置的方法可分為三步驟1)、根系生長定向引導(dǎo)裝置的設(shè)計先制作如圖2所示的圓柱型框架A(高度30cm；內(nèi)徑d＝20cm)，材料可以為不銹鋼材料，用于支撐聚四氟乙烯膜。內(nèi)置擋根圓柱體1是由水泥與砂混合材料制作而成，如圖3所示(高度20cm；內(nèi)徑d＝10cm)，并在擋根圓柱體側(cè)面15cm高度處鑲嵌環(huán)形擋根篩網(wǎng)3(材料不銹鋼，如圖4)，環(huán)形擋根篩網(wǎng)的上端與擋根圓柱體連結(jié)，下端與聚四氟乙烯膜4內(nèi)表面連結(jié)。用于支撐尼龍網(wǎng)的圓柱型框架B，如圖5所示(高度20cm；內(nèi)徑d＝25cm)，材料也為不銹鋼材料，圓柱體底面密閉。
2)循環(huán)水洗脫部分先制作盛裝循環(huán)液有機(jī)玻璃容器部分(高度30cm；內(nèi)徑d＝30cm，如圖7)，圓柱體底面密閉，并在圓柱體一側(cè)高度25cm處留一小孔(內(nèi)徑為d＝1cm)。隔水壁為具有一定可塑性的橡皮材料，其高度為22cm(如圖6)。循環(huán)水管可以是內(nèi)徑為1-10mm的硅膠管或者是硬質(zhì)特氟隆管。
3)真空泵抽濾、緩沖容器部分由一臺小型循環(huán)水式真空泵(規(guī)格SHZ-D(III)，功率100瓦)，緩沖容器為長方體型(規(guī)格20×15×15cm)的有機(jī)玻璃材料制成，其頂部有兩個可控端口，位于正中心的(14)出液口與隔水壁相連通，確保水溶液能循環(huán)流動，另一個開口與真空泵相連；其底部有一可控端口(如圖1所示)。其下側(cè)的(11)三通閥用于根分泌物流出及循環(huán)液再循環(huán)。
裝置操作過程如下1)根系生長定向引導(dǎo)包括供試土壤的預(yù)處理、播種、育苗及日常管理。將供試土壤先滅菌、分成兩份，A份不加任何肥料，B份加入NPK復(fù)合肥料(提高土壤有效養(yǎng)分至少50％以上，有利于根系定向引導(dǎo))。借助隔板，將A份土壤置于擋根圓柱體正上方；將B份土壤分別加入擋根圓柱體的側(cè)面。與此同時，在土層外側(cè)分別加入清洗、滅菌后的基質(zhì)，并確保聚四氟乙烯膜的完整性。土和基質(zhì)填裝完后，在土壤中進(jìn)行播種，每盆種植種子10-20粒，因作物個體大小而調(diào)整。待出苗后，保持適宜密度，待植株生長一段時間后用于根分泌物的收集。實驗結(jié)果表明這種定向引導(dǎo)措施能使60％以上的根系分布在基質(zhì)層中，確保能收集到足夠量的根分泌物。
2)根系分泌物收集系統(tǒng)的清洗在根分泌物收集之前，加無菌蒸餾水沿循環(huán)水管進(jìn)入，并充滿隔水壁以外的空間，然后漫過隔水壁頂部，進(jìn)入到基質(zhì)層，使水分達(dá)到飽和狀態(tài)。然后停止供應(yīng)水分，靜置30分鐘。再啟動真空泵，抽濾5-10分鐘，基質(zhì)層的水溶液進(jìn)入緩沖容器排出，循環(huán)此過程3次左右，即可去除土壤、基質(zhì)或根系有機(jī)物質(zhì)的降解物，使整個收集系統(tǒng)“清潔”，便于根系分泌物的收集。
3)根系分泌物的收集整個根系分泌物收集系統(tǒng)清洗完畢后，根據(jù)不同實驗處理要求，保持植株根系分泌一段時間后，再加入無菌蒸餾水使基質(zhì)層水分飽和，靜置30分鐘。啟動真空泵，抽濾5-10分鐘，基質(zhì)層的水溶液進(jìn)入緩沖容器，然后取出，冷藏(4℃)，待測。將上述過程重復(fù)三次，所得水溶液即為根分泌物收集液。
實施按照本實用新型的技術(shù)方案，還應(yīng)當(dāng)注意以下事項1)裝盆過程中，防止聚四氟乙烯膜破損。
2)作物種植密度根據(jù)個體大小、特別是根系生物量的大小而定。
3)根分泌物收集時間因不同作物特性而定。
4)減壓真空抽濾不能超過0.1Mpa，否則對根系生長有影響。
5)聚四氟乙烯膜的厚度應(yīng)適中，一般為5-10μm。
6)該裝置也可用于收集非水溶性根系分泌物，即循環(huán)液可換為其它有機(jī)溶劑。
權(quán)利要求1.一種植物根系分泌物收集裝置，其特征是包括容器、設(shè)置在容器中央的根系生長定向引導(dǎo)部分、與容器相連的循環(huán)水洗脫部分、安裝在循環(huán)水洗脫部分的抽濾與緩沖容器(10)，以及與抽濾與緩沖容器相連的真空泵(9)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的植物根系分泌物收集裝置，其特征是所述根系生長定向引導(dǎo)部分包括自中心向外圍依次排布的擋根圓柱體(1)、環(huán)型擋根篩網(wǎng)(3)、擋土聚四氟乙烯膜(4)、擋根尼龍網(wǎng)組成(6)，其中擋根圓柱體(1)與環(huán)型擋根篩網(wǎng)(3)之間為土壤層空間(2)，擋土聚四氟乙烯膜(4)與擋根尼龍網(wǎng)(6)之間為基質(zhì)層空間(5)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的植物根系分泌物收集裝置，其特征是所述循環(huán)水洗脫部分包括緊貼在擋根尼龍網(wǎng)組成(6)外面的隔水壁(7)和帶閥門的循環(huán)水管(8)，循環(huán)液是無菌蒸餾水、簡單鈣溶液、植物生長營養(yǎng)液或有機(jī)溶液。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的植物根系分泌物收集裝置，其特征是所述真空泵(9)的最大壓強(qiáng)0.1Mpa。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的植物根系分泌物收集裝置，其特征是所述緩沖容器(10)具有三個端口，其中一個端口與循環(huán)水管(8)連通，另一個端口與隔水壁(7)連通，第三個端口與真空泵(9)連通。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5之任一所述的根系收集裝置，其特征是所述擋根尼龍網(wǎng)的網(wǎng)目小于30μm。
專利摘要按照本實用新型的一種植物根系分泌物的原位收集裝置，其裝置整體組成包括根系生長定向引導(dǎo)部分、循環(huán)水洗脫部分、真空泵抽濾與緩沖容器部分。上述根系生長定向引導(dǎo)部分自中心向外圍依次由擋根根圓柱體、土壤層空間、環(huán)型擋根篩網(wǎng)、擋土聚四氟乙烯膜、基質(zhì)層空間、擋根尼龍網(wǎng)組成；循環(huán)水洗脫部分由緊貼在根系定向引導(dǎo)部分外圍的隔水壁、帶閥門的循環(huán)水管組成，循環(huán)液可以是無菌蒸餾水、簡單鈣溶液、植物生長營養(yǎng)液或有機(jī)溶液；真空泵抽濾與緩沖容器部分由小型真空泵(0.1MPa)、緩沖容器(具有三個端口)組成；其中擋根尼龍網(wǎng)的網(wǎng)目小于30μm，可以阻擋根系穿過，但不影響水、溶質(zhì)和氣體自由流動。
文檔編號G01N1/28GK2859501SQ200520023038
公開日2007年1月17日 申請日期2005年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月20日
發(fā)明者沈宏, 嚴(yán)小龍, 王占義 申請人:華南農(nóng)業(yè)大學(xué)