本发明专利技术公开了一种用于研究植物根系与环境相互作用的无菌滤纸栽培方法，包括步骤：S1.设计可视的栽培系统，包括透明的栽培容器、处理介质、三角支架和和生长介质；S2.植物种子灭菌和催芽，出芽后移苗到栽培容器，保持植物在生长介质中自然生长；S3.待植物种子萌发，进行生物或非生物胁迫处理，然后倾斜培养；S4.采用照相机拍照系统，体式显微镜和扫描仪对根系进行扫描，进行根系二维的原位观察和图像捕获。该方法可在不改变植物根系及其周围生长环境的前提下，直接将植物根系原位生长状况进行二维可视化，并结合计算机图像分析，从而对根系响应环境的状况进行原位观察和测定，从而实现动态的、原位的而非破坏性的根系与环境相互作用的观察和测定。
【技术实现步骤摘要】
一种用于研究植物根系与环境相互作用的无菌滤纸栽培方法
本专利技术属于植物生理学
更具体地，涉及一种用于研究植物根系与环境相互作用的无菌滤纸栽培方法。
技术介绍
根系是植物吸收养分和水分的主要器官，也是植物与土壤环境进行物质和信号交流的主要器官(Barber，1995；Baileyetal，2002；Lynch，2007；Whiteetal.,2010；Vacheronetal.,2013；Hasanetal.,2016;Hippleretal.,2018)。因此，研究植物根系生长对了解植物对养分的需求及其与环境的相互作用具有十分重要的意义。在自然条件下，由于土壤介质不透明，因此进行根系的原位观察需要大规模从土里挖取植物根系。然而植物在自然条件下受多种环境因子的影响，根系的形态构型比较复杂，因此，进行土壤原位观察和测定所获得的数据并不能准确地反应单一环境因子对根系生长的影响(马新明等，2003；Zhuetal，2006)。因此，能反应在土壤自然生长时植物根系与环境的相互作用的技术探究，具有重要的意义。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是克服现有根系形态构型观察和测定方法的不足，提供一种用于研究植物根系与环境相互作用的无菌滤纸栽培方法，可实现植物根系在通气良好且可视的环境中自然生长，是原位研究植物与环境相互作用的基础。本专利技术的目的是提供一种用于研究植物根系与环境相互作用的无菌滤纸栽培方法。本专利技术上述目的通过以下技术方案实现：一种用于研究植物根系与环境相互作用的无菌滤纸栽培方法，步骤如下：S1.设计可视的栽培系统；所述栽培系统包括透明的栽培容器、处理介质、三角支架和和生长介质，所述生长介质为透明培养基；所述栽培系统的构建方法如下：A.处理介质（滤纸）裁剪成与栽培容器内部形状一致，略小于栽培容器，121℃灭菌30min备用；B.将透明培养基搅拌均匀，并调节pH值，在121℃灭菌30分钟；灭菌结束后倒入栽培容器内；C.静置待培养基冷却凝固后，将灭菌的处理介质（滤纸）平铺在培养基上；以上操作均在超净工作台进行；S2.植物种子灭菌和催芽，出芽后移苗到步骤S1的栽培容器，保持植物在所述的生长介质中自然生长；S3.待植物种子萌发，根系长度为1-3cm后，进行生物或非生物胁迫处理，然后倾斜放于光照培养箱内培养；S4.采用照相机拍照系统，体式显微镜和扫描仪对根系进行扫描，进行根系二维的原位观察和图像捕获。优选地，步骤S1中所述栽培容器为透明的无菌方形培养皿。根据不同的植物无菌方形培养皿大小有所不同。优选地，所述无菌方形培养皿的尺寸为长宽10cm×10cm、高1.5cm。优选地，步骤S1中所述处理介质为方形滤纸（普通定性滤纸）。即所述生物或非生物胁迫处理采用的介质。具体方式可为将处理液体浸润滤纸。优选地，所述滤纸长宽比为9cm×9cm。优选地，步骤S1中所述透明培养基是：与植物适应的相应营养液和0.8%琼脂的混合物。一种可选择的优选方案，所述与植物适应的相应营养液组成为(μM)KNO32.5×103，MgSO4·7H2O1×103，Ca(NO3)22.5×103，ZnSO4·7H2O0.3，K2SO40.25×103，CuSO4·5H2O0.16，Fe-EDTA(Na)80，H3BO320，MnCl2·4H2O4.57，(NH4)6Mo7O24·4H2O0.16。步骤S2所述植物种子灭菌和催芽的方法为：将植物种子用10%次氯酸钠浸泡5-10分钟进行灭菌；再用无菌水将次氯酸钠冲洗干净，然后将灭菌后的植物种子用灭菌牙签或镊子小心播种在处理介质（滤纸）表面，盖上盖子后用透气医用胶带沿边缘封好，转移至培养箱内，待其萌发。步骤S3所述的生物处理可以包括细菌和真菌等处理；非生物处理可以包括重金属离子和有机污染物等。处理具体操作为：选取新的9cm×9cm滤纸用处理培养液润湿后直接平铺于新的10cm×10cm的方形培养皿中，备用。用镊子将带苗滤纸从琼脂表面揭下并用无菌水清洗2遍，然后用处理培养液清洗2-3遍，然后覆于上述准备好的方形培养皿中，用移液枪吸取2ml处理培养液从苗的上方均匀注下，培养过程中幼苗可通过滤纸吸取水分。盖上盖子后，用透气医用胶带沿边缘封好皿，并在表面包上保鲜膜防止水分蒸发，倾斜放于光照培养箱内培养。可随时通过拍照系统，体式显微镜或扫描仪观察植物根系生长状态。步骤S4观察植物根系的方法是采用照相机拍照系统，体式显微镜或扫描仪扫描的方法。从移苗处理后第1天到第7天每12-24小时利用照相机拍照系统，体式显微镜或扫描仪扫描植株根系一次。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术提供了一种用于研究植物根系与环境相互作用的无菌滤纸栽培方法，通过设计适宜植物生长的环境，保证植物根系在可视的生长环境中自然生长，有利于原位观察植物根系在受到生物或非生物胁迫时的生长状况。本专利技术可在不改变植物根系及其周围生长环境的前提下，直接将植物根系原位生长状况进行二维可视化，并结合计算机图像分析，从而对根系响应环境的状况进行原位观察和测定，从而实现动态的、原位的而非破坏性的根系与环境相互作用的观察和测定本专利技术在取材简单，降低成本低的同时，提供适宜的培养基组成和生长容器，实现植物的根系在可控和可视的生长环境中自然生长。通过改变处理培养液的组分，结合植物根系生长状况的可视化分析，能直接反映环境因子如生物胁迫和非生物胁迫等对根系生长的影响，无破坏性地实现根系生长的动态观测。附图说明图1为本专利技术所需材料示意图。图2为本专利技术栽培步骤示意图。图3为拟南芥铝处理后第1、2、3、4天的植物根系相对生长量计算结果。具体实施方式以下结合说明书附图和具体实施例来进一步说明本专利技术，但实施例并不对本专利技术做任何形式的限定。除非特别说明，本专利技术采用的试剂、方法和设备为本
常规试剂、方法和设备。除非特别说明，以下实施例所用试剂和材料均为市购。本专利技术取材简单，成本低；无需进行破坏性的取样，实现了原位观察和测定环境因子对植物根系生长的影响。下述实施例仅以拟南芥（Arabidopsisthaliana）为例用于辅助说明本专利技术思路，并不因此将本专利技术的范围限定于拟南芥。实施例1铝胁迫下拟南芥根系的形态构型的原位观察和测定1、设计透明的栽培容器和生长介质；如附图1所示，采用无菌方形培养皿长宽比为10cm×10cm；高为1.5cm；透明培养基为改良的固体培养基，是与植物生长营养液与0.8%琼脂(sigma；A1296)的混合物，参照本领域技术人员常规技术，pH值调节为5.8。处理介质为普通定性滤纸；铝处理包括无铝对照或50uMACl3处理，参照本领域技术人员常规技术，pH值调节为4.2；按照常规技术采用盐酸或氢氧化钠等试剂进行调节。植物营养液组成为(μM)：KNO32.5×103，MgSO4·7H2O1×103，Ca(NO3)22.5×103，ZnSO4·7H2O0.3，K2SO40.25×103，CuSO4·5H2O0.16，Fe-EDTA(Na)80，H3BO320，MnCl2·4H2O4.57，(NH4)6Mo7O24·4H2O0.16。铝处理营养液组成为(μM)：KNO32.5×103，MgSO4·7H2O1×103，Ca(NO3)22.5×103，ZnSO4·7H2O0.3，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于研究植物根系与环境相互作用的无菌滤纸栽培方法，其特征在于，包括如下步骤：S1. 设计可视的栽培系统；所述栽培系统包括透明的栽培容器、处理介质、三角支架和和生长介质，所述生长介质为透明培养基；所述栽培系统的构建方法如下：A. 处理介质裁剪成与栽培容器内部形状一致，略小于栽培容器，灭菌备用；B. 将透明培养基搅拌均匀，并调节pH 值，灭菌后倒入栽培容器内；C. 静置待培养基冷却凝固后，将灭菌的处理介质平铺在培养基上；S2. 植物种子灭菌和催芽，出芽后移苗到步骤S1的栽培容器，保持植物在所述的生长介质中自然生长；S3. 待植物种子萌发，根系长度为1‑3cm后，进行生物或非生物胁迫处理，然后倾斜放于光照培养箱内培养；S4. 采用照相机拍照系统，体式显微镜和扫描仪对根系进行扫描，进行根系二维的原位观察和图像捕获。
【技术特征摘要】
1.一种用于研究植物根系与环境相互作用的无菌滤纸栽培方法，其特征在于，包括如下步骤：S1.设计可视的栽培系统；所述栽培系统包括透明的栽培容器、处理介质、三角支架和和生长介质，所述生长介质为透明培养基；所述栽培系统的构建方法如下：A.处理介质裁剪成与栽培容器内部形状一致，略小于栽培容器，灭菌备用；B.将透明培养基搅拌均匀，并调节pH值，灭菌后倒入栽培容器内；C.静置待培养基冷却凝固后，将灭菌的处理介质平铺在培养基上；S2.植物种子灭菌和催芽，出芽后移苗到步骤S1的栽培容器，保持植物在所述的生长介质中自然生长；S3.待植物种子萌发，根系长度为1-3cm后，进行生物或非生物胁迫处理，然后倾斜放于光照培养箱内培养；S4.采用照相机拍照系统，体式显微镜和扫描仪对根系进行扫描，进行根系二维的原位观察和图像捕获。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1中所述栽培容器为透明的无菌方形培养皿。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述无菌方形培养皿的尺寸为长宽10cm×10cm、高1.5cm。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1所述处理介质为滤纸。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述滤...
【专利技术属性】
技术研发人员：梁翠月，吴炜炜，田江，赵彤，
申请(专利权)人：华南农业大学，
类型：发明
国别省市：广东,44
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