一种原位监测植物根系分泌物的系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种原位监测植物根系分泌物的系统及方法。该系统包括收集器、抽滤瓶、干燥瓶以及真空泵，在真空泵的持续负压下，收集器中植物根系的液体通过硅胶管进入抽滤瓶中；收集器内置外接温湿度检测器的传感探头，抽滤瓶中内置热效应生物传感器；热效应生物传感器与温度控制模块信号连接，温度控制模块与信号采集和处理模块信号连接；信号采集和处理模块用于将传导的热信号转为电信号，该电信号与标准曲线进行比较，通过曲线波峰确定植物根系分泌物中各组分含量。本发明专利技术在植物根系分泌物收集完成后，无需尽快进行孔滤膜的过滤及后续过程，操作步骤简单、快速，有机物的迁移成分和总量发生变化较小，能反映分泌物的实时状态。能反映分泌物的实时状态。能反映分泌物的实时状态。

【技术实现步骤摘要】
一种原位监测植物根系分泌物的系统及方法


[0001]本专利技术属于植物科学领域，尤其涉及一种原位监测植物根系分泌物的系统及方法。

技术介绍

[0002]根系分泌物研究是植物科学领域的一个重要研究方向，旨在深入了解植物根系与周围环境的相互作用和调节机制。根系分泌物是植物根部细胞和组织分泌到根际环境中的化学物质，主要包括碳水化合物、氨基酸、有机酸、酶以及其他化合物，对植物的生长发育、营养吸收、逆境响应以及土壤动物及微生物的互动等起着重要作用。随着植物生理学和植物生态学的深入研究，发现根系分泌物的研究有助于理解植物与环境的相互作用机制，并为植物生长调控、土壤改良和农业可持续发展提供科学依据。
[0003]根系分泌物的检测方法主要依赖于分析根系分泌物中的化学成分或活性物质。而有关根系分泌物收集方法的探索在植物学和土壤科学领域已经有数十年的历史。其中，根际液收集法具有非破坏性、实时性、高样品质量、可重复性、可定量性、操作简单和易控制等优点，被广泛应用于植物根系分泌物的收集。该方法的常见收集方式为根际液吸附法、吸附树脂法、吸附滤纸法和根际液采样器。在收集过程中，根际液吸附法、吸附树脂法、吸附滤纸法都是在土壤周围放置亲水性材料，将根际液吸附在材料上，再用适当的溶剂进行洗脱和分析。而根际液采样器则使用专门设计的根际液采样器，将其埋在土壤中，使其通道与植物根系接触。通常在一定时间段后，打开采样器的取样通道，收集根际液样品进行观测。根据观测具体对象（植被类型、生长特征等）的不同，使用的根际液收集装置也不尽相同。现有的很多原位监测根系分泌物装置大都在收集与分离测试中耗费大量的时间，易使得分泌物中有机物组分发生改变，无法保证检测的可靠性和准确性。

技术实现思路

[0004]为克服现有技术的缺点和不足，本专利技术的目的在于提供一种原位监测植物根系分泌物的系统及方法。
[0005]本专利技术是这样实现的，一种原位监测植物根系分泌物的系统，该系统包括植物根系分泌物收集器、抽滤瓶、干燥瓶以及真空泵，在真空泵的持续负压下，所述收集器中植物根系的液体通过硅胶管进入抽滤瓶中；其中，所述收集器内置外接温湿度检测器的传感探头，所述抽滤瓶中内置热效应生物传感器；所述热效应生物传感器与温度控制模块信号连接，所述温度控制模块与信号采集和处理模块信号连接；所述信号采集和处理模块用于将传导的热信号转为电信号，该电信号与标准曲线进行比较，通过曲线波峰确定植物根系分泌物中各组分含量。
[0006]优选地，所述热效应生物传感器包括支撑杆，所述支撑杆端部固定热效应检测元件，且支撑杆上涂抹传热介质涂层，所述支撑杆端部及热效应检测元件置于抽滤瓶内，所述热效应检测元件为热敏电阻、热电偶、热电阻中的一种。
[0007]优选地，所述收集器包括瓶身，瓶身底部设有对接硅胶管的接口，瓶身顶部开口通过盖帽封口，所述盖帽上设有用于往瓶身内添加植物根系的通孔，盖帽上设有用于调节该通孔孔径大小的调节环，且盖帽边缘设有注射孔，该注射孔中插入用于往瓶身内添加营养液的注射管；其中，瓶身底部铺设玻璃棉，且玻璃棉上填充覆盖玻璃石，植物根系插入所述玻璃石内。
[0008]优选地，所述抽滤瓶的进液口设有过滤器。
[0009]本专利技术进一步公开了通过上述系统对植物根系分泌物进行原位监测的方法，该方法包括以下步骤：（1）将消毒后的玻璃棉及玻璃石加入收集器中，置入外接温湿度检测器的传感探头，旋紧盖帽；（2）在需要监测的植物根部，选择植物根系进行原位清洗，将清洗干净的植物根系通过盖帽的通孔插入收集器中，调节收集器使得植物根系插入玻璃石内；（3）通过往收集器盖帽上插入注射管，注射管注入营养液，开启真空泵，营养液依次对收集器、抽滤瓶进行清洗；（4）通过注射管注入营养液，并将收集器埋入土壤中，平衡24h；（5）平衡完成后通过真空泵将收集器内的分泌物收集液抽到抽滤瓶中，再通过注射管添加相同量的营养液，并记录相应的温湿度；（6）在抽滤瓶中通过内置的热效应生物传感器对分泌物收集液的热量变化进行监测；（7）热效应生物传感器的监测数据通过计算机转换、存储、分析以及图像绘制，通过曲线波峰确定植物根系分泌物中各组分含量。
[0010]相比于现有技术的缺点和不足，本专利技术具有以下有益效果：（1）本专利技术能单一测定目标植株的根系分泌情况，排除土壤干扰，观测结果可靠且准确；（2）本专利技术对植物根系分泌物的收集和分析均在密封环境状态中完成，不受土壤渗入物对采样结果的影响；（3）本专利技术避免了植株培养后需要人工从土壤中收起采样器进行换液的操作，有效消除了实验误差；（4）本专利技术在植物根系分泌物收集完成后，无需尽快进行孔滤膜的过滤及后续过程，操作步骤简单、快速，有机物的迁移成分和总量发生变化较小，能反映分泌物的实时状态。
附图说明
[0011]图1是本专利技术系统的结构示意图；图2是本专利技术系统中收集器的三视图；图3是本专利技术实施例中示例性的氨氮含量监测变化曲线图；图1~2中，收集器1，抽滤瓶2，干燥瓶3，真空泵4，温湿度检测器5，传感探头6，热效应生物传感器7，温度控制模块8，信号采集和处理模块9，过滤器10，瓶身1
‑
1，接口1
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2，盖帽1
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3，通孔1
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4，调节环1
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5，注射孔1
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6，注射管1
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7，玻璃石1
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8。
具体实施方式
[0012]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0013]本专利技术实施例公开了一种原位监测植物根系分泌物的系统，如图1所示，该系统包括植物根系分泌物收集器1、抽滤瓶2、干燥瓶3以及真空泵4，在真空泵4的持续负压下，所述收集器1中液体通过硅胶管进入抽滤瓶2中；其中，所述收集器1内置外接温湿度检测器5的传感探头6，所述抽滤瓶2中内置热效应生物传感器7；所述热效应生物传感器7与温度控制模块8信号连接，所述温度控制模块8与信号采集和处理模块9信号连接；所述信号采集和处理模块9用于将传导的热信号转为电信号，该电信号与标准曲线进行比较，通过曲线波峰确定组分含量。
[0014]在本专利技术实施例中，收集器1用于植物根系的生长和根系分泌物的分泌，分泌物包括生物活性物质、营养物质和代谢产物。温湿度检测器5的传感探头6监测收集器1内的温湿度情况，为实验获取更多数据。
[0015]在本专利技术实施例中，植物根系在收集器1的密封、土壤隔绝的环境内进行生长和分泌，不受土壤渗入物对采样结果的影响；此外，收集器1内的液体可以直接进入到抽滤瓶2中，不需要人工自土壤中收起采样器进行换液的操作，有效消除了实验误差。
[0016]在本专利技术实施例中，为避免杂质进入到抽滤瓶2中，所述抽滤瓶2的进液口设有过滤器10。
[0017]在本专利技术实施例中，为营造出植物根系在收集器1中生长所需的环境，本专利技术提供了一种优本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种原位监测植物根系分泌物的系统，其特征在于，该系统包括植物根系分泌物收集器、抽滤瓶、干燥瓶以及真空泵，在真空泵的持续负压下，所述收集器中植物根系的液体通过硅胶管进入抽滤瓶中；其中，所述收集器内置外接温湿度检测器的传感探头，所述抽滤瓶中内置热效应生物传感器；所述热效应生物传感器与温度控制模块信号连接，所述温度控制模块与信号采集和处理模块信号连接；所述信号采集和处理模块用于将传导的热信号转为电信号，该电信号与标准曲线进行比较，通过曲线波峰确定植物根系分泌物中各组分含量；所述热效应生物传感器包括支撑杆，所述支撑杆端部固定有热效应检测元件，且支撑杆上涂抹传热介质涂层，所述支撑杆端部及热效应检测元件置于抽滤瓶内，所述热效应检测元件为热敏电阻、热电偶、热电阻中的一种；所述收集器包括瓶身，瓶身底部设有对接硅胶管的接口，瓶身顶部开口通过盖帽封口，所述盖帽上设有用于往瓶身内添加植物根系的通孔，盖帽上设有用于调节该通孔孔径大小的调节环，且盖帽边缘设有注射孔，所述注射孔中插入用于往瓶身内添加营养液的注射管；其中，瓶身底部铺设玻璃棉，且...

【专利技术属性】
技术研发人员：白炜，王子龙，马群，牟国旭，
申请(专利权)人：兰州交通大学，
类型：发明
国别省市：