一种利用稳定碳同位素测定豆科植物根系释放质子的方法技术

本发明专利技术提供了一种利用稳定碳同位素测定豆科植物根系释放质子的方法，属于植物呼吸测定方法领域。本发明专利技术能够模拟自然状态来准确测定和量化豆科植物根系质子分泌能力的大小。首先把不同豆科植物品种或同种豆科植物的不同品种在石英砂中培养，通过碱液收集根际产生的CO

【技术实现步骤摘要】
一种利用稳定碳同位素测定豆科植物根系释放质子的方法
本专利技术涉及植物呼吸测定方法
，尤其涉及一种利用稳定碳同位素测定豆科植物根系释放质子的方法。
技术介绍
根际pH的变化主要由于植物根系养分吸收相耦联的质子和有机酸的分泌作用引起的，植物根系分泌质子(H+)是降低根际pH的直接因素，不同植物种类和品种根系分泌质子强弱不同，如何监测和准确判断不同植物根系释放质子能力的大小，一直是研究人员试图解决的问题。目前，检测植物根际pH值的方法主要有三种：一是通过酸度计间接测定植物根际介质的pH值，它仅能定性反映植物根际酸化的强弱问题，其结果的准确性较差；二是利用微电极离子流测定技术测定水培条件下植物根部不同区域H+流速的变化，该方法准确，具有非损伤测量的优势，但测定条件有局限性，需要用到微电极离子流技术；三是琼脂-指示剂原位显色方法，能定性观察到根际区域pH的酸碱变化，但不能进行短期原位检测。可见，上述方法均有一定的局限性。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种利用稳定碳同位素测定豆科植物根系释放质子的方法。本专利技术利用稳定碳同位素(δ13C)方法量化豆科植物根系质子(H+)分泌能力大小的方法，可操作性强，无破坏性，可实现短期原位检测，在植物生长过程中动态收集根际CO2气体，通过测定碱液中稳定碳同位素，可分析比较不同植物根系释放质子的多少，且检测结果准确。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：本专利技术提供了一种利用稳定碳同位素测定豆科植物根系释放质子的方法，包括以下步骤：将豆科植物在石英砂中进行第一培养，通过第一碱液收集根际呼吸产生的第一CO2气体，得到根系的CO2释放量，记为C根系，检测第一碱液收集第一CO2气体的产物的δ13C，得到δ13C根系；将豆科植物在石英砂-碳酸盐的混合物中进行第二培养，所述第一培养和第二培养在相同的环境条件下进行，通过第二碱液收集根际产生的第二CO2气体，得到总的CO2释放量，记为C总，检测第二碱液收集第二CO2气体的产物的δ13C，得到δ13C总；豆科植物根系释放质子量由式I计算得到：H+＝(C总×δ13C总-C根系×δ13C根系)/2式I，其中H+为豆科植物根系释放质子量，单位为μg·h-1·株-1；C根系和C总的单位为μg·h-1·株-1。优选地，所述石英砂-碳酸盐的混合物中碳酸盐的质量分数不超过16％。优选地，所述石英砂-碳酸盐的混合物中碳酸盐的质量分数为8％～16％。优选地，所述石英砂-碳酸盐的混合物中碳酸盐为CaCO3。优选地，所述δ13C总和δ13C根系的测定仪器为气体稳定同位素质谱仪。优选地，所述δ13C根系的检测方法包括：将第一碱液收集第一CO2气体的反应液与SrCl2溶液混合进行沉淀反应，得到第一沉淀；将所述第一沉淀进行气体稳定同位素质谱仪测定，得到δ13C根系；所述δ13C总的检测方法包括：将第二碱液收集第二CO2气体后的反应液与SrCl2溶液混合进行沉淀反应，得到第二沉淀；将所述第二沉淀进行气体稳定同位素质谱仪测定，得到所述δ13C总。优选地，所述豆科植物为蚕豆、鹰嘴豆或大豆。优选地，所述豆科植物为由萌发种子经过12～54天培养得到。优选地，所述豆科植物为由萌发种子经过14～40天培养得到。优选地，收集所述第一CO2气体和第二CO2气体均为每隔6小时收集1次，每天收集4次，所述收集的过程中持续向所述豆科植物的根系提供氧气或无CO2的空气。本专利技术提供了一种利用稳定碳同位素测定豆科植物根系释放质子的方法，包括以下步骤：将豆科植物在石英砂中进行第一培养，通过第一碱液收集根际呼吸产生的第一CO2气体，得到根系的CO2释放量，记为C根系，检测第一碱液收集第一CO2气体的产物的δ13C，得到δ13C根系；将豆科植物在石英砂-碳酸盐的混合物中进行第二培养，所述第一培养和第二培养在相同环境条件下进行，通过第二碱液收集根际产生的第二CO2气体，得到总的CO2释放量，记为C总，检测第二碱液收集第二CO2气体的产物的δ13C，得到δ13C总；豆科植物根系释放质子量由式I计算得到：H+＝(C总×δ13C总-C根系×δ13C根系)/2式I，其中H+为豆科植物根系释放质子量，单位为μg·h-1·株-1；C根系和C总的单位为μg·h-1·株-1。本专利技术能够准确测定和量化豆科植物根系质子分泌能力的大小。首先把不同豆科植物品种或同种豆科植物的不同品种在石英砂-碳酸盐混合物中培养，通过碱液收集根际产生的CO2气体，碱液吸收的CO2气体包括根系呼吸产生的CO2、根系释放的质子(H+)与碳酸盐反应产生的CO2两部分，然后测定碱液中稳定碳同位素δ13C值，根据碳酸盐的稳定碳同位素δ13C值与C3植物的δ13C值之间差异很大，通过计算可得出根系质子的释放量。本专利技术解决了现有技术中测定方法不敏感、准确性差、受条件限制等因素，克服了不能原位监测和动态测定根系质子释放的缺点。本方法以碳酸盐为反应添加物，豆科植物根系释放质子导致根际酸化，与根系周围的碳酸盐反应生成碳酸氢根，碳酸氢根再与氢离子反应生成二氧化碳和水，再用碱液收集根际的CO2气体，通过测定碱液中稳定碳同位素(δ13C)的值，计算出豆科植物根系释放质子的数量，在本专利技术中，碳酸盐的稳定碳同位素组成为0.8～1‰，C3植物的稳定碳同位素组成平均值为-27‰±6‰，碳酸盐的稳定碳同位素的值在千分位上(‰)，两者之间的δ13C值相差悬殊，豆科植物根系释放质子的数量越多，则测定的碳酸盐的稳定碳同位素值越大，因此获得的pH量化值更加精确，从而能够提高检测结果的准确性。而且，本方法能够通过不同的培养条件，模拟植物根系的生长环境，可避免根际pH变化受人为和环境因素的干扰，兼有原位动态检测的优点。附图说明图1为CO2动态密闭循环吸收法的装置结构示意图，其中①为PVC管；②为硅胶；③为玻璃管；④为发泡石；⑤-1为第一广口试剂瓶；⑤-2为第二广口试剂瓶；⑥为碱液吸收瓶；⑦为微型真空泵；⑧为调速器；⑨为气球；⑩为硅胶管。具体实施方式本专利技术提供了一种利用稳定碳同位素测定豆科植物根系释放质子(H+)的方法，包括以下步骤：将豆科植物在石英砂中进行第一培养，通过第一碱液收集根际呼吸产生的第一CO2气体，得到根系的CO2释放量，记为C根系，检测第一碱液收集第一CO2气体的产物的δ13C，得到δ13C根系；将豆科植物在石英砂-碳酸盐的混合物中进行第二培养，所述第一培养和第二培养在相同的外界条件下进行，通过第二碱液收集根际产生的第二CO2气体，得到总的CO2释放量，记为C总，检测第二碱液收集第二CO2气体的产物的δ13C，得到δ13C总；豆科植物根系释放质子量由式I计算得到：H+＝(C总×δ13C总-C根系×δ13C根系)/2式I，其中H+为豆科植物根系释放质子量，单位为μg·h-1·株-1；C根系和C总的单位为μg·h-1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用稳定碳同位素测定豆科植物根系释放质子的方法，其特征在于，包括以下步骤：/n将豆科植物在石英砂中进行第一培养，通过第一碱液收集根际呼吸产生的第一CO

【技术特征摘要】
1.一种利用稳定碳同位素测定豆科植物根系释放质子的方法，其特征在于，包括以下步骤：
将豆科植物在石英砂中进行第一培养，通过第一碱液收集根际呼吸产生的第一CO2气体，得到根系的CO2释放量，记为C根系，检测第一碱液收集第一CO2气体的产物的δ13C，得到δ13C根系；
将豆科植物在石英砂-碳酸盐的混合物中进行第二培养，所述第一培养和第二培养在相同的环境条件下进行，通过第二碱液收集根际产生的第二CO2气体，得到总的CO2释放量，记为C总，检测第二碱液收集第二CO2气体的产物的δ13C，得到δ13C总；
豆科植物根系释放质子量由式I计算得到：
H+＝(C总×δ13C总-C根系×δ13C根系)/2式I，
其中H+为豆科植物根系释放质子量，单位为μg·h-1·株-1；
C根系和C总的单位为μg·h-1·株-1。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述石英砂-碳酸盐的混合物中碳酸盐的质量分数不超过16％。


3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述石英砂-碳酸盐的混合物中碳酸盐的质量分数为8％～16％。


4.根据权利要求1或2或3任一项所述的方法，其特征在于，所述石英砂-碳酸盐的混合物中碳酸盐...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹靖，俞诺萱，郝佳欣，岳小红，
申请(专利权)人：兰州大学，
类型：发明
国别省市：甘肃;62