本发明涉及一种作物根系生长模型，具体涉及一种实时观察甘蔗组培苗根系生长模型，为实时检测甘蔗组培苗的根系生长状况，提供科学数据，属于生物技术领域。
背景技术
甘蔗（saccharumcomplex）是我国最主要的糖料作物，蔗糖占世界食糖总产的80%，占我国食糖总产的92%以上，同时，甘蔗光合效率高，是栽培作物中生物产量最高的c4作物，是生产绿色燃料乙醇的最佳作物之一。甘蔗生产对增加蔗区农民收入、调整产业结构和保障国家能源安全等都具有重要的现实意义并产生深远的影响。随着科技的进步，甘蔗基础研究和应用基础研究也得到进一步加强，科研人员对甘蔗的研究越来越多，包括栽培、育种、生理、分子机理等等，近些年，甘蔗根系的研究越来越受到重视。
根系是植物的主要功能器官，通过主动或被动的方式从土壤中吸收水分和多种营养物质，如矿质元素、各种形态的氮素及少量有机化合物等，供给植物生长发育、新陈代谢等生理活动和蒸腾作用，强大的根系可使植株很好地固定在土壤中，防止倒伏。植物栽培过程中的土壤管理、施肥和灌水等措施都是通过根系一系列生理功能的实施来发挥作用，所谓“根深叶茂”形象地概括了地上部分与地下部分的密切关系，说明了根系的重要性。
甘蔗根系在土壤中合理的分布，能够高效地吸收土壤中的有效营养，促进其健康生长，减少病虫害的发生，提高其抗倒伏能力，为高产优质奠定基础。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种可以实时观察甘蔗组培苗根系生长情况的甘蔗组培苗根系生长模型。针对现有甘蔗研究过程中无法实时观察其根系生长的问题，通过甘蔗组培苗根系在液体培养中的生长模型，可以实时观察到甘蔗根系的生长情况，便于顺利开展对甘蔗根系的研究。
本发明的目的是通过以下方法实现的。
本发明的一种实时观察甘蔗组培苗根系生长模型的制备方法，其特征在于制备步骤如下：
（1）配制营养液：
培养甘蔗组培苗根系生长的营养液配方为：取kno31000mg、nh4no31000mg、mg(so)4•7h2o300mg、kh2po3150mg、cacl2•2h2o400mg、feso4•7h2o28mg、na2-edta37mg、mnso4•4h2o20mg、znso4•h2o8mg、h3bo32mg，10%的naclo30～50ml、timentin10～20mg、2(c3h5o2)•ca（丙酸钙）20～50mg、c12h25so3na（十二烷基磺酸钠）0.1～0.3mg，加水溶解后定容至1000ml；
（2）制备甘蔗组培苗根系生长模型：
a、取一个透明的矩形容器，容器中装有可供作物根系吸收水分和营养的根系支撑物，并往容器中注入步骤（1）配制的营养液；
b、选取平均根长2～3cm，长势一致的甘蔗组培苗，洗净根部培养基，将其根部深入到容器中，同时在组培苗茎部两侧设茎部支撑物，防止倾倒，每隔5cm定植一株组培苗；环境温度为18～30℃，光照为自然散射光；组培苗定植3天后，可供观察测量甘蔗组培苗的根系生长，培养期为60天。
其中，步骤（2）所述矩形容器，其内径的长×宽×高＝15～30cm×5mm×20～30cm；
步骤（2）所述根系支撑物为长×高＝15～30cm×20～30cm的180g吸水牛皮纸；
步骤（2）所述往容器中注入营养液的体积浓度为30%；
步骤（2）所述往容器中注入营养液，其液面距容器口15～25cm。
本发明的甘蔗组培苗根系生长模型在组培苗定植后4-60天内，可以实时检测甘蔗组培苗的根系生长情况，包括根系形态、根系分布深度、根密度、根分枝情况、根长及根尖数等，为科学研究提供可采纳的有效数值。
本发明的优点和应用效果：
本发明的实时观察甘蔗组培苗根系生长模型，包括提供甘蔗组培苗根系生长营养液，模拟甘蔗组培苗根系生长环境，建立甘蔗组培苗根系生长模型。本发明解决了长期以来甘蔗根系研究中，无法实时观察检测根系生长情况的难题，为直观的实时观察和检测甘蔗组培苗根系生长情况提供条件。
为保证甘蔗组培苗的正常生长，使其根系发育良好，要求在培养过程中保证组培苗的营养供应。同时，由于本发明是一个在模拟自然环境条件下的实时过程，因此，既要考虑甘蔗组培苗的正常生长，又要保证不被污染。
我们用roc22组培苗为材料，对本发明的实时观察甘蔗组培苗根系生长模型做了不同浓度营养液培养的梯度试验，培养20天后，统计植株生长情况及根系发育情况，40天后统计污染率，结果如表1所示。在设置的5个营养液浓度梯度中，随着营养液浓度梯度的提高，植株长势越来越好，根系发育也越来越好，但污染率也随之提高，尤其是40%（体积浓度，下同）以上的营养液处理，污染率显著高于30%以下的营养液处理，但根系平均根总长并没有显著高于30%的营养液处理，尤其是50%的营养液处理，根系平均根总长还略低于30%的营养液处理，但并未达到显著差异。因此，在根系培养过程中，营养液浓度并不是越高越好，同时考虑污染率的问题，30%的营养液浓度最为合适。
表1不同浓度营养液培养对甘蔗组培苗生长的影响
注：表中每项指标中不同的字母表示差异显著，相同字母表示差异不显著（下同）。
综合表1试验结果，我们选用本发明一种实时观察甘蔗组培苗根系生长模型中的30%营养液、市场直接购买的德沃多植物营养液与清水，作为三个处理，用甘蔗品种roc22和福农41进行培养对比试验，培养过程中观察植株生长情况及根系发育情况，20天后统计植株生长情况及根系发育情况，40天后统计污染率，结果如表2所示。试验结果表明，清水培养的甘蔗组培苗的平均根总长和平均根尖数均显著低于另外两种营养液培养的组培苗，并且长势和根系发育情况都较差；由于本发明的30%营养液是针对甘蔗组培苗而设计，因此，相对于市场购买的德沃多植物营养液，用本发明的30%营养液培养的甘蔗组培苗平均根总长更长，平均根尖数更多，长势和根系发育情况也更好，经过显著性测验，虽然平均根尖数未达到显著差异，但平均根长却达到了显著差异；另外在污染率方面，德沃多植物营养液培养的组培苗40天后污染率最高，达到了20%以上，清水培养的组培苗污染率也有10%左右，均显著高于本发明的30%营养液（未超过5%），与此同时，各个指标在品种之间并无显著性差异。同时，用30%营养液培养的甘蔗组培苗长势更好，苗壮，叶片深绿，根系生长快，长且密，分支及根尖多；而清水培养的甘蔗组培苗长势较差，苗弱，叶片发黄，根系生长速度慢，短且疏，分支及根尖少。
表2不同营养液及清水培养对甘蔗组培苗生长的影响
综上所述，本发明具有如下有益效果：
1.本发明一种实时观察甘蔗组培苗根系生长模型，所用培养液具有显著的抑菌效果，使其生长过程可以在自然环境条件下进行，使植株生长环境更接近真实，为根系研究提供更可靠的数据；
2.本发明一种实时观察甘蔗组培苗根系生长模型，可以24小时实时观察甘蔗组培苗根系的生长发育情况，根据收集其生长发育过程中的数据，构建甘蔗组培苗根系发育的动态模型，为甘蔗根系研究奠定基础；
3.本发明一种实时观察甘蔗组培苗根系生长模型，设备条件简易，操作简单，实用性强。
具体实施方式
为了进一步阐明本发明而不是限制本发明，以下结合实施例加以说明。
实施例一：一种实时观察甘蔗组培苗根系生长模型的制备方法，制备步骤如下：
1、营养液的配置：
用于培养甘蔗组培苗根系生长的营养液配方为：kno31000mg、nh4no31000mg、mg(so)4•7h2o300mg、kh2po3150mg、cacl2•2h2o400mg、feso4•7h2o28mg、na2-edta37mg、mnso4•4h2o20mg、znso4•h2o8mg、h3bo32mg，10%的naclo40ml、timentin15mg、2(c3h5o2)•ca（丙酸钙）30mg、c12h25so3na（十二烷基磺酸钠）0.2mg，加水溶解后定容至1000ml。
2、制备甘蔗组培苗根系生长模型：
a、取一个透明的矩形容器，容器中装有可供作物根系吸收水分和营养的根系支撑物，往容器中注入体积浓度为30%的营养液，其液面距容器口15～20cm；所述矩形容器，其内径的长×宽×高＝20cm×5mm×25cm；根系支撑物为一张长×高＝20cm×25cm的180g吸水牛皮纸；
自制透明矩形容器的方法：取两块20.5cm×25.5cm，厚度为3mm的玻璃，重叠，在两个侧边和底边的中间各放入一条宽0.5cm，厚度为5mm的玻璃，使其外边平整，夹紧，然后用玻璃胶将三边密封，竖立起来，固定；
b、选取平均根长2～3cm，长势一致的甘蔗组培苗，洗净根部培养基，将其根部深入到容器中，并充分接触到根系支撑物，同时在组培苗茎部两侧设茎部支撑物，（最简单的方法，将牙签截断为0.5cm长的小段，深入培养装置0.5cm处，将组培苗茎部两侧拦挡），防止倾倒；每隔5cm定植一株组培苗；环境温度为18～30℃，光照为自然散射光；组培苗定植3天后，可供观察测量甘蔗组培苗的根系生长，培养期为60天。
使用本发明一种实时观察甘蔗组培苗根系生长模型，培养30天后，平均根系总长达到130.7cm，根尖数达到13.8个，根系生长快，长且密，分支多，结构合理，本发明的实时观察甘蔗组培苗根系生长模型，为科研人员提供了一个直观方便的根系研究模型。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。