一种植物次生代谢产物的提取装置以及检测方法

本发明属于植物科学，尤其涉及一种根际土中植物次生代谢产物的提取装置以及检测方法。

背景技术：

1、植物的次生代谢产物（或次生代谢物质），是由植物合成，但是不直接参与植物的基本生长和维持生存所需的代谢活动的小分子有机化合物。相对于植物的初生代谢产物（糖类、脂质、蛋白质、碳水化合物和核酸等），次生代谢产物在植物的生理过程中属于次级或附加的代谢产物。次生代谢产物的种类非常多样，包括生物碱、多酚、生物色素、挥发性有机物等，对植物在胁迫环境下的适应性和生存策略的调整均发挥着重要作用，对于生态系统的稳定性和生态互动也具有重要影响。

2、植物根部周围的土壤区域称之为根际土，这部分土壤在植物生态系统中发挥多重关键作用，不仅影响植物的生长和健康，还支持了整个生态系统的功能和稳定性。植物根际对根际土壤释放的次级代谢产物具有多样性，这类物质通常不参与植物的基本生存过程，但对植物的防御、吸引授粉者、竞争和适应环境等方面具有重要作用。它们可以影响土壤化学性质、微生物群落结构、生态位竞争和生态系统稳定性。研究这些根际释放的次级代谢产物对于深入了解根际生态学、土壤生态系统功能和农业可持续性至关重要。

3、目前，对于根际土壤环境中的次级代谢产物的研究普遍存在以下不足之处：

4、1、现有针对植物次生代谢产物的提取和鉴定的方法中，主要是将植物次生代谢产物从土壤中提取后直接带回实验室研究，其中一些次级代谢产物随着时间的迁移，成分和总量发生变化，不能反映分泌物的实时状态。

5、2、现有植物次级代谢产物的培养提取法局限于小型植株，无法满足大型植株。

6、3、现有对植物次级代谢产物的组分分析方法大都为色谱法，虽能检测出不同组分物质，但是无法确定其中组分的含量；此外， 色谱法的检测方式操作复杂，且成本较高，不太适合某些基础研究。

7、4、植物次级代谢产物存在一定的空间异质性，采集深度不同，得到的结果也不一样，现有技术中多是对整株或整根植物根茎进行采集，鲜有对采集区域进行区分。

技术实现思路

1、为克服现有技术的缺点和不足，本发明的首要目的在于提供一种根际土中植物次生代谢产物的提取装置。

2、本发明的再一目的在于提供一种根际土中植物次生代谢产物的检测方法。

3、本发明是这样实现的，一种植物次生代谢产物的提取装置，该装置包括容器、收集瓶、控温加热台、冷凝器、干燥器、滤膜以及真空泵；其中，所述容器内设有旋转搅拌器，所述容器底部设有漏孔，该漏孔内装配滤筛；所述容器下方设有收集瓶，所述收集瓶置于控温加热台上，所述收集瓶顶侧设有进液孔、注液孔、出气孔，收集瓶的底部设有出液孔，且收集瓶内设有磁力搅拌器；所述漏孔、滤膜、进液孔依次通过管道对接，所述出气孔、冷凝器、干燥器以及真空泵依次通过管道对接；所述进液孔、注液孔、出液孔处均设有止水夹。

4、优选地，所述管道为硅胶管。

5、优选地，所述滤膜为0.45um滤膜。

6、本发明进一步公开了一种植物次生代谢产物的检测方法，该方法包括通过上述提取装置执行的提取操作以及通过分光光度计执行的检测操作；其中，所述提取操作包括以下步骤：

7、（1）将根际土壤、蒸馏水加入容器中，启动旋转搅拌器搅拌，将土壤中的植物次级代谢产物分离出来；

8、（2）开启进液孔的止水夹，次级代谢产物依次通过滤筛、滤膜过滤到收集瓶中，得到次级代谢产物粗提取液；

9、（3）通过注液孔向收集瓶中添加二氯甲烷，启动真空泵、磁力搅拌器以及控温加热台，控温加热台加热收集瓶内液体温度为39~42℃，得到植物次级代谢产物粉末；

10、所述检测操作包括以下步骤：

11、（4）通过注液孔向含有植物次级代谢产物粉末的收集瓶中添加检测试剂，启动磁力搅拌器混匀，得到待检液，通过出液孔收集待检液，通过分光光度计对待检液中生物碱含量进行测定。

12、优选地，在步骤（4）中，所述检测试剂为质量浓度0.05％的溴甲酚蓝酸性染料溶液和质量浓度为5％的磷钼钨酸酸性溶液。

13、相比于现有技术的缺点和不足，本发明具有以下有益效果：

14、（1）本发明装置结构简单，操作简单，携带便捷，适用于多种生态类型（草地，森林等）的原位土壤提取（即在野外采取原状土壤，无需实验室培养）。

15、（2）本发明可通过简单的化学药剂配合分光光度计对装置所采集的植物次生代谢产物进行就地检测，并得到次级代谢产物中重要成分生物碱含量，能有效避免因时间的迁移造成的数据误差，使得检测数据更为精确。

16、（3）本发明根据不同的实验需求，在目标区域打出土钻，以地面为界限，分出不同深度段对土壤进行标记，根据实验需求选取不同深度的土壤进行提取，能满足一些要求较高的实验需求。

技术特征：

1.一种植物次生代谢产物的提取装置，其特征在于，该装置包括容器、收集瓶、控温加热台、冷凝器、干燥器、滤膜以及真空泵；其中，所述容器内设有旋转搅拌器，所述容器底部设有漏孔，该漏孔内装配滤筛；所述容器下方设有收集瓶，所述收集瓶置于控温加热台上，所述收集瓶顶侧设有进液孔、注液孔、出气孔，收集瓶的底部设有出液孔，且收集瓶内设有磁力搅拌器；所述漏孔、滤膜、进液孔依次通过管道对接，所述出气孔、冷凝器、干燥器以及真空泵依次通过管道对接；所述进液孔、注液孔、出液孔处均设有止水夹。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述管道为硅胶管。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述滤膜为0.45um滤膜。

4.一种植物次生代谢产物的检测方法，其特征在于，该方法包括通过上述权利要求1所述的装置执行的提取操作以及通过分光光度计执行的检测操作；其中，所述提取操作包括以下步骤：

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，在步骤（4）中，所述检测试剂为质量浓度为0.05％的溴甲酚蓝酸性染料溶液和质量浓度为5％的磷钼钨酸酸性溶液。

技术总结
本发明公开了一种植物次生代谢产物的提取装置以及检测方法。本发明通过在容器中分离出根际土壤的植物次级代谢产物，再依次通过滤筛、滤膜过滤到收集瓶中，得到次级代谢产物粗提取液，向收集瓶中添加二氯甲烷，在39~42℃下蒸发得到植物次级代谢产物粉末，将该粉末与检测试剂混匀后，通过分光光度计对待检液中生物碱含量进行测定。本发明装置结构简单，操作简单，携带便捷，适用于多种生态类型的原位土壤提取，能有效避免因时间的迁移造成的数据误差，使得检测数据更为精确。

技术研发人员：白炜,王子龙,马群,牟国旭
受保护的技术使用者：兰州交通大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/1