一种研究稳定同位素示踪验证菌根网络在植物间作用装置的制作方法

本实用新型属于菌根技术领域，涉及一种研究稳定同位素示踪验证菌根网络在植物间作用装置。

背景技术：

菌根真菌是陆地生态系统中广泛存在的一类有益微生物，能与绝大多数陆生高等植物形成互惠共生体。研究表明，植物-菌根真菌共生体能够改善宿主植物的营养状况，促进宿主植物对土壤中矿质元素和水分的吸收，提高植物体的生物量，改进产品品质，增强宿主植物对非生物胁迫的耐受能力和提高对生物胁迫的抵抗能力，这种互惠共生关系对维护生态平衡和农业可持续发展具有重要意义。因而，证明丛枝菌根网络是如何调控不同宿主植物间营养资源运输与分配的变得尤为重要。

近年来，不同的研究者针对各自解决的问题，发明了各式各样的不同类型的分室装置。例如，Fellbaum等(2014)设计的多室系统装置包括根室与菌丝室，在其菌丝室进行标定同位素，研究不同光照条件下菌根网络是如何调控植物间养分分配的，但是该装置不能够排除菌根网络在调控植物间养分分配时由于水流造成的扩散与质流对其作用的贡献率。另外，该装置也不能够证明植物-菌根真菌共生体(包括共生后根系对营养资源的利用能力以及植物-菌根真菌共生体)是如何影响植物间养分资源运输与分配的，以上这些问题都是亟待解决的。

本课题研究发现，丛枝菌根网络在番茄与分蘖洋葱间作促生中起作用，但是由于植物与丛枝菌根真菌形成共生体引起的还是由于菌根网络调控了植株间营养资源运输与分配的目前还不清楚。因此为了更好地证明丛枝菌根真菌在番茄与分蘖洋葱间作体系中的作用及贡献，亟待对上述装置所采用的材料与设计进行改进和创新。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种研究稳定同位素示踪验证菌根网络在植物间作用装置，通过该装置可以明确植物-丛枝菌根真菌共生形成的菌根网络是如何运输与分配植物间养分资源的，进而定量植物间通过菌根网络相互传递养分量，为间套作植物促生提供理论依据。

本实用新型的技术方案是：

一种研究稳定同位素示踪验证菌根网络在植物间作用装置，其组成包括：培养箱和分室系统，其特征是：所述的培养箱的四周与底部均无开孔装置。

本实用新型的培养箱的长度L为45cm，宽度W为30cm，高度H为25cm。

本实用新型的分室系统包括2个菌丝室，2个根室，1个缓冲室，各分室均可用25-40um尼龙膜分隔植株间根系的相互作用，其中根室与菌丝室间用双层相同目数尼龙膜分隔。

本实用新型的分室系统中根室与菌丝室中设置有稳定同位素标定室，该标定室为具有开窗结构的敞口塑料瓶，直径D为6cm，高H为8cm，开窗尺寸为4×4cm，开窗间隔距离为0.95cm，在其开窗结构内均可覆盖25-40um尼龙膜，其中根室系统中稳定同位素标定室距培养箱L1为4.5cm，距根室两侧距离L2为3.5cm，菌丝室中稳定同位素标定室距培养箱距离L3为7cm，两个稳定同位素标定室之间距离L4为8cm。

本实用新型的分室系统中不同分室所占体积不同，其中2个等体积菌丝室占培养箱总体积20％，2个等体积根室占培养箱总体积66.7％，缓冲室占培养箱总体积13.3％。

本实用新型在使用时，各分室系统中放入混合均匀土壤与砂土，体积比例为1:1，同时正常配施氮磷钾肥与中微量元素，以供两种植物正常生长。

与现有技术相比，本实用新型可以通过在根室或者菌丝室中的稳定同位素标定室中标定所需同位素，以尽可能减少稳定同位素在土壤中的稀释作用，最大限度的被植物根系-丛枝菌根真菌共生体或者菌丝吸收利用，从而证明丛枝菌根网络如何介导影响植物间营养资源的运输与分配。本实用新型具有结构简单、使用方便的特点。

附图说明

图1是本实用新型的立体结构示意图；

图2是图1的俯视图；

图3是稳定同位素标定室开窗结构示意图；

图4是本实用新型的立体种植模式示意图；

图中：1—培养箱，2—菌丝室，3—根室，4—缓冲室，5—单层尼龙膜，6—双层尼龙膜，7—稳定同位素标定室，8—丛枝菌根真菌菌丝，9—丛枝菌根网络，10—番茄植株，11—分蘖洋葱植株，12—开窗结构，L1—根室系统中稳定同位素标定室与培养箱之间的距离，L2—根室系统中稳定同位素标定室与根室两侧之间的距离，L3—菌丝室中稳定同位素标定室与培养箱之间的距离，L4—菌丝室中两个稳定同位素标定室之间的距离。

具体实施方式

为了便于理解，下面结合附图和实例对本实用新型作进一步的详细说明。

如图1所示，一种研究稳定同位素示踪验证菌根网络在植物间作用装置，由培养箱1和分室系统(包括菌丝室2，根室3，缓冲室4)组成。所述的培养箱四周与底部均无开孔装置。

所述的培养箱1的长度L为45cm，宽度W为30cm，高度H为25cm。

所述的分室系统由菌丝室2，根室3与缓冲室4组成，其中菌丝室与根室中设置有稳定同位素标定室7。

所述的分室系统中2个等体积菌丝室2占培养箱1总体积的20％，2个等体积根室3占培养箱1总体积的66.7％，缓冲室4占培养箱1总体积的13.3％。

所述的分室系统中缓冲室4的目的是稳定同位素标定室7标定稳定同位素后，对植物供给的水分只能通过缓冲室向两侧根室扩散，不能随意向其它分室浇施水，其目的是为了尽可能减少一侧根室中稳定同位素标定室中标定的同位素向另一侧根室中扩散，进而尽可能避免扩散或者质流作用对植物营养资源的贡献率，从而提高试验数据的可靠性与准确性。

所述的分室系统中菌丝室2中设置稳定同位素标定室7的目的是为了研究菌丝网络是如何在植物间运输与分配营养资源的，在根室3中设置稳定同位素标定室7是为了研究植物根系-丛枝菌根真菌共生体对营养资源吸收利用的能力以及如何向邻近植株分配营养资源和分配资源量的大小，可根据试验目的设置稳定同位素标定室7在分室系统中的位置。

所述的分室系统中根室3与缓冲室4间用单层25-40um尼龙膜5分隔，而根室3与菌丝室2间用双层25-40um尼龙膜6分隔，其目的是尽可能减少菌丝室2中稳定同位素标定室7中标定的稳定同位素向根室3中扩散。

所述的分室系统中稳定同位素标定室7为敞口塑料瓶，尺寸为直径D为4cm，高为6cm，具有开窗结构12，开窗排布均匀，开窗尺寸为4×4cm，开窗间隔为0.95cm，在其开窗结构上覆盖25-40um尼龙膜5。

所述的根室3中稳定同位素标定室7距根室一侧距离L1为4.5cm，距根室两侧距离L2为3.5cm，菌丝室2中稳定同位素标定室7距菌丝室两侧距离L3为7cm，两稳定同位素标定室之间的距离L4为8cm。

使用时，在培养箱1中的各分室系统中放入混合均匀且以灭菌的土壤与砂土(体积比为1:1，同时正常配施氮磷钾肥与中微量元素，以供两植物生长)，放至培养箱1/5处(距培养箱底部距离约为5cm)，将稳定同位素标定室7放到装置设计的指定位置，将混合有丛枝菌根真菌接种剂的基质(即1:1土壤与砂土)放至培养箱约3/5与4/5处间，将四叶一心的番茄幼苗10与分蘖洋葱11鳞茎分别种植于分室系统中的2个根室2中，然后在其上继续覆盖体积比为1:1基质至培养箱上沿以上4cm处，这种分层覆盖基质的方法可以保证在根系生长活跃的部位有尽可能多的机会与接种的丛枝菌根真菌形成共生关系。稳定同位素标定室在根室或菌丝室中的固定位置是为了保证在标定稳定同位素之前标定室中有尽可能多的菌丝(菌丝室)或者植物-丛枝菌根真菌共生体(根室)，使得标定的稳定同位素能被有效利用。在两植株间作共生35天后(有研究证明两植株在共生35天后可以形成菌根网络9)，根据试验目的向根室或菌丝室中的稳定同位素标定室中标定稳定同位素。需要注意的是，标定稳定同位素之后，供给植物水分时只能通过浇施缓冲室向两侧根室扩散，尽可能减少水流对稳定同位素的影响。