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根系分泌物檢測

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發(fā)布時間：2025-03-12 15:14:05 更新時間：2025-03-11 15:16:34

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作者：中科光析科學技術研究所檢測中心

根系分泌物是植物與土壤環(huán)境互作的關鍵媒介，檢測需圍繞 成分分析、代謝組學、時空動態(tài)監(jiān)測 等核心方向展開，適用于植物生理、土壤生態(tài)及微生物互作研究。以下是基于 代謝組學技術 和 ISO/TS 23194:2021（植物根系分泌物采樣指南） 的系統(tǒng)化檢測方案：

一、核心檢測項目

檢測類別	目標物質(zhì)	檢測方法	應用場景
有機酸	檸檬酸、蘋果酸、草酸	高效液相色譜（HPLC-UV/DAD）	磷鐵活化機制研究
糖類	葡萄糖、果糖、蔗糖	液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（LC-MS/MS）	根際碳分配分析
氨基酸	谷氨酸、脯氨酸、色氨酸	超高效液相色譜（UHPLC-FLD）	氮素代謝與脅迫響應
酚類化合物	黃酮、酚酸、木質(zhì)素前體	氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（GC-MS）	化感作用與抗病性研究
信號分子	獨腳金內(nèi)酯、水楊酸、茉莉酸甲酯	超靈敏質(zhì)譜（Q-TOF/MS）	植物-微生物通訊
酶活性	磷酸酶、脫氫酶、過氧化物酶	微孔板分光光度法（酶標儀）	根際養(yǎng)分循環(huán)評估

二、標準化檢測流程

1. 樣品采集與處理

無菌收集系統(tǒng)：
1. 水培法：營養(yǎng)液循環(huán)收集（無土干擾，適合代謝組學）；
2. 土培法：根箱分隔+離心管吸附（模擬自然土壤環(huán)境，需避免微生物污染）。
預處理：
- 過濾（0.22μm濾膜去除微生物）；
- 冷凍干燥（-80℃保存，避免降解）；
- 衍生化（GC-MS分析前硅烷化處理）。

2. 儀器分析條件（以HPLC為例）

色譜柱：C18反相柱（2.1×150mm, 1.7μm）；
流動相：A相（0.1%甲酸水），B相（乙腈）；
梯度洗脫：0~20min，B相5%→95%；
檢測器：DAD（210nm/260nm雙波長監(jiān)測有機酸與酚酸）。

3. 數(shù)據(jù)處理與代謝通路分析

軟件工具：
- 定性定量：MassHunter（Agilent）、Compound Discoverer（Thermo）；
- 通路富集：KEGG、MetaboAnalyst；
- 統(tǒng)計分析：SIMCA-P（PLS-DA模型）。

三、檢測設備推薦

設備/工具	用途	推薦型號/品牌
超高效液相色譜儀	高分辨率分離有機酸、糖類	Agilent 1290 Infinity II（UHPLC）
三重四極桿質(zhì)譜	靶向代謝物定量（如氨基酸、激素）	SCIEX QTRAP 6500+
氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀	揮發(fā)性代謝物（VOCs）全譜分析	Thermo ISQ 7000（GC-MS）
酶標儀	高通量酶活性檢測（96/384孔板）	BioTek Synergy H1

四、國際與行業(yè)標準參考

參數(shù)	ISO/TS 23194:2021	學術指南
采樣時間窗口晨間（光合產(chǎn)物分泌高峰）	建議光照后4~6小時	依方法而定（如HPLC：0.1μg/mL）
無菌控制微生物污染≤1 CFU/mL	陰性對照（無植物空白）	N/A
數(shù)據(jù)重復性 RSD≤15%（同批次樣本）	至少3次生物學重復	N/A

五、注意事項與優(yōu)化策略

避免污染：
- 使用滅菌根箱、超純水配制營養(yǎng)液；
- 操作全程佩戴無粉手套，防止角質(zhì)污染。
動態(tài)監(jiān)測：
- 時間分辨采樣（如晝夜節(jié)律、脅迫前后）；
- 空間分層（根尖、成熟區(qū)、根毛區(qū)分泌物差異）。
代謝組學深度：
- 結(jié)合非靶向（全譜掃描）與靶向（MRM）分析；
- 整合宏基因組數(shù)據(jù)（解析分泌物-微生物功能關聯(lián)）。

六、應用案例

磷高效作物育種：篩選檸檬酸分泌量高的基因型（HPLC定量）；
重金屬修復植物：檢測草酸、蘋果酸對Cd/Pb的螯合效應（ICP-MS驗證）；
根際工程微生物：追蹤獨腳金內(nèi)酯誘導的固氮菌趨化性（Q-TOF/MS成像）。

通過系統(tǒng)化檢測，可解析根系分泌物在植物適應逆境、驅(qū)動根際微生物組組裝中的核心作用。建議結(jié)合多組學技術（代謝組+轉(zhuǎn)錄組+微生物組）構(gòu)建調(diào)控網(wǎng)絡，并建立標準化數(shù)據(jù)庫（如RMRS：根系代謝物參考譜庫）以提升可比性。