适用植物根系生长观察的半固态凝胶配方筛选OA北大核心CSTPCD

【目的】植物根系是植物吸收土壤水分和养分的重要器官,研究植物根系有助于了解植物根系与地上部相互作用以及植物对环境变化的响应机制。本研究分析高分子吸水树脂(SAP)和卡波姆U20(U20)单配和复配的稳定性和植物生长安全性,尝试建立植物根系生长观察的半固态凝胶开放培养方法。【方法】借助根箱试验,以草本植物黑叶芋(Alocasia longiloba)和灌木鹅掌藤(Schefflera actinopylla)为试验对象,基于营养液和SAP与U20复配半凝胶配方,分析1/4 Hoagland’s营养液(CK)、0.3%SAP凝胶营养液(T1)、0.5%U20凝胶营养液(T2)、0.4%U20+0.3%SAP凝胶营养液(T3)和0.5%U20+0.2%SAP凝胶营养液(T4)的稳定性以及在这些培养介质中植物生长、叶片叶绿素、根系形态变化和养分吸收差异。【结果】放置5周后,各处理培养介质均没有观察霉变和长菌现象,T1、T2和T3出现水化或絮凝分层,T4与CK一样性质稳定且澄清透明。动态观察叶片叶绿素变化发现,同一时间内,鹅掌藤各处理SPAD值和总叶绿素含量均与CK无显著差异,黑叶芋各处理SPAD值也均与CK无显著差异(P>0.05)。与CK相比,T1和T2均对鹅掌藤和黑叶芋根系生长产生抑制作用,T1和T2处理鹅掌藤总根长分别显著降低了51.59%和47.48%(P<0.05),根表面积分别显著降低了30.59%和32.27%(P<0.05);黑叶芋总根长分别显著降低了44.72%和45.86%(P<0.05),根表面积分别显著降低了29.23%和27.75%(P<0.05)。T1和T2处理的鹅掌藤和黑叶芋的生物量累积以及氮磷钾吸收也显著低于CK。T3和T4中两种植物的总根长、根表面积、氮磷钾吸收和生物量累积均与CK无显著差异(P>0.05);与CK中根系多下垂于营养液不同,T4中根系舒展自然,侧根和细根均呈一定角度展开在半固态凝胶中,较好的模拟了根系在土壤介质的生长状态。【结论】0.5%U20+0.2%SAP凝胶营养液可在较长时间内保持稳定的半固态凝胶状态,较好满足了模拟植物根系在土壤中生长的要求,并且短时间内在该营养液中植物生长、叶片叶绿素、根系形态变化和养分吸收与纯营养液无显著差异,可考虑选择该凝胶配方来建立植物根系生长观察的半固态凝胶开放培养方法。