一种用于原位测定植物-土壤系统中根际挥发性有机化合物的高效静态采样方法

《Plant Methods》：An efficient static sampling method for in situ measurement of rhizosphere volatile organic compounds in plant–soil systems

　　

摘要

背景

挥发性有机化合物在调节植物与其环境之间的相互作用中起着关键作用。目前的研究大多集中在地上部分的VOCs上，而地下部分的排放物——尤其是在未受干扰的植物-土壤系统中——仍基本未被探索。本研究旨在开发一种利用静态采样方法对根际VOCs进行原位捕获的方法。苹果树（Malus domestica Borkh.）幼苗被种植在装有土壤的带孔根箱中。这些孔中嵌入了基于硅胶的聚合物材料（Sorb-Stars^?），用于收集VOCs。采样工作以一周为间隔重复进行了四次。由于根际中的VOCs可能源自多种来源，因此还采用了其他捕获装置，分别用于获取来自根部（水培植物）、地上部分（地上VOC收集）以及土壤（仅含土壤的根箱）的排放物。

结果

通过热解吸结合气相色谱/质谱分析，共在根际样本中检测到12种VOCs。其中7种已被成功鉴定：2-呋喃甲醇、长叶烯、2-(2-羟基丙氧基)-1-丙醇、α-二氢松油醇、α-松油醇、3(2H)-苯并呋喃酮以及丁基羟基甲苯。这些物质在之前的研究中被记录为生物系统中会释放的VOCs。其余5种VOCs则无法被鉴定。在所有捕获装置中都存在的6种VOCs可被归类为“核心挥发组”，而其他种类的出现则更具特定性。值得注意的是，3(2H)-苯并呋喃酮是唯一仅在根际样本中检测到的VOC，这表明其生成离不开植物与土壤之间的相互作用。不同化合物出现相对浓度最高的捕获装置和采样时间差异很大，这体现了地下VOC排放的动态特性。因此，尚未能确定最佳的采样时间。

结论

我们证明了所提出的方法是一种适用于无创采集植物-土壤系统根际VOCs的有效手段。同时研究也表明，通过设置专门针对地下和地上部分的独立捕获装置，有助于确定具体的VOC释放源。