CN109042275A - 一种拟南芥水培装置及水培方法 - Google Patents

一种拟南芥水培装置及水培方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种拟南芥水培装置和水培方法，所述拟南芥水培装置包括培养盒和盒盖，所述培养盒为不透光盒体，所述培养盒内装有营养液，所述盒盖为一块中间设有缝隙的不透光弹性材料，所述缝隙用于固定拟南芥。本发明的水培装置结构简单，耗材少，所有部件经过紫外灭菌后均可重复利用，节约成本。基于本发明水培装置的拟南芥水培方法相应操作简单，可有效避免藻类和真菌的污染，获得高一致性的植株，有利于拟南芥的植物营养学和根系等方面的研究。

Description

一种拟南芥水培装置及水培方法
技术领域
本发明涉及植物栽培技术领域，尤其涉及一种拟南芥水培装置及水培方法。
背景技术
根系是植物吸收矿物质养分的主要器官，在植物的生长发育中起着重要的作用，近年来植物根系的研究成为国际的热点。拟南芥具有易培养、生长周期短、自花授粉、基因高度纯合、基因组测序已经完成等优点，常作为分子生物学研究中重要的模式植物。
目前，拟南芥的培养方法有水培法、土培法和琼脂培法。土培法植株较瘦弱，不能严格控制培养介质的营养成分，易受菌类、藻类的影响，不利于植株整个生长周期的观察和根系的研究；琼脂培法适用于短期的研究，若生长周期长则容易受菌类、藻类的影响，并且植株较瘦弱，给研究工作造成诸多障碍；水培法能严格控制营养液的成分，并且操作相对简单，可培养整齐一致的植株，适用于拟南芥养分的研究。
拟南芥水培法目前多采用直播法，将种子点播在筛网上进行水培，但是该方法存在种子难以固定易飘走，生长界面不平稳导致发芽不整齐，且易受藻类等微型生物污染、灵活性不够等问题；也有报道在水培装置中设置支撑板、大小中空管等用于固定和隔离各拟南芥植株，存在装置较复杂，成本较高，重复利用性差的问题。
因此，有必要建立一种高重复性、低成本的拟南芥水培装置和水培方法，为拟南芥根系与养分的研究提供参考依据。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种拟南芥水培装置及水培方法，该水培装置可重复利用率高，操作简便，成本低，且该方法有利于拟南芥的根系研究。
本发明提供的一种拟南芥水培装置，包括培养盒和盒盖，所述培养盒为不透光盒体，所述培养盒内装有营养液，所述盒盖为一块中间设有缝隙的不透光弹性材料，所述缝隙用于固定拟南芥。
上述技术方案中，水培装置包括培养盒和盒盖，且盒盖为一不透光弹性材料，结构简单，部件少，成本低。所设缝隙可用于固定拟南芥，比现有的装置设置中空管或带孔洞的支撑板更简便，要观察根系时，也只需将盒盖提起，操作简单。培养盒为不透光盒体，以及盒盖为不透光弹性材料，有效避光，避免了藻类和真菌的污染。另外，所述水培装置的各部件经过紫外灭菌后，均可重复利用，降低实验成本。
优选地，所述培养盒的高度为7～10cm，所述培养盒的内直径为10～16cm。
上述技术方案中，为了避免拟南芥不同植株根系间的干扰，优选每个装置中只水培1株，因此，设计培养盒的高度和内直径在上述范围内，既能满足拟南芥生长需要，又节约材料。
优选地，所述不透光弹性材料为黑色海绵，厚度为1～2.5cm。
上述技术方案中，海绵价廉易获得，当黑色海绵厚度为1～2.5cm时，既能较好地固定住拟南芥，又不会完全包住拟南芥的根部，使其无法吸收营养液。
优选地，所述培养盒为圆柱形，所述黑色海绵的长度和宽度均与所述培养盒的外直径相等。
上述技术方案中，所用海绵体积相对较少，且四个边角便于实验者着力，以提起海绵观察拟南芥根部。
本发明还提供一种基于上述水培装置的拟南芥水培方法，包括：将长出3～4对真叶的拟南芥移至所述不透光弹性材料的所述缝隙中固定，然后将所述不透光弹性材料盖于所述培养盒上方，使拟南芥根系吸收营养液，每5～7天更换一次营养液，直至整个生命周期完成。
上述技术方案为基于本发明水培装置的拟南芥水培方法，操作简便，可有效避免藻类和真菌的污染，获得高一致性的植株，有利于拟南芥的植物营养学和根系等方面的研究。
优选地，每个所述水培装置中拟南芥为1株。
上述技术方案中，为了避免拟南芥不同植株根系间的干扰，因此每个水培装置中只水培1株拟南芥。
优选地，上述水培方法还包括：先将长出3～4对真叶的拟南芥移至装有营养液的敞口系统中培养3～4天，再将其移至所述水培装置中水培。
上述技术方案中，先将长出3～4对真叶的拟南芥移至装有营养液的敞口系统中培养3～4天，有利于拟南芥植株尽快服盆，进而可以选择长势整齐一致的拟南芥植株移至各所述水培装置中，可获得良好的重复性，并且避免个别植株移至所述水培装置中后死亡，浪费水培资源。所述敞口系统可以选择蓝色面包箱。
优选地，所述营养液配方为：硝酸钾5mM、硝酸钙2mM、硫酸镁2mM、硫酸锰0.014mM、硫酸锌0.001mM、硫酸铜0.0005mM、钼酸铵0.0002mM、氯化钴0.00001mM、EDTA-铁盐0.05mM和磷酸二氢钾2.5mM，用0.1M氢氧化钠或者0.1M盐酸调节pH至5.8。
经过多次实验，发现使用上述营养液配方水培拟南芥，植株长势最好。
优选地，所述拟南芥水培前的培育方法包括：将灭菌后的种子在4℃冰箱春化3天，播于蛭石上，放入人工温室，光周期为16h光照/8h黑暗，光照时温度22℃，黑暗时温度18℃，光强为100～110μmol·m-2·s-1，直至长出3～4对真叶。
在拟南芥水培前，采用上述培育方法获得的植株长势较好，移栽后成活率高。
优选地，对种子进行灭菌包括：无菌水浸泡30～40min，然后依次用5％次氯酸钠灭菌5～10min，无菌水清洗，再用75％酒精灭菌10～15min，无菌水清洗。
本发明的水培装置结构简单，耗材少，所有部件均可重复利用，节约成本。基于本发明水培装置的拟南芥水培方法相应操作简单，可有效避免藻类和真菌的污染，获得高一致性的植株，有利于拟南芥的植物营养学和根系等方面的研究。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中提供的拟南芥水培装置；
图2为本发明实施例中拟南芥移至水培装置后的照片；
图3为本发明实施例中拟南芥移至水培装置后某一阶段的长势图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例提供一种拟南芥水培装置，如图1所示，包括培养盒1和盒盖2，培养盒1为黑色不透光盒体，培养盒1用于盛装营养液，盒盖2为一块中间设有缝隙3的不透光弹性材料，缝隙3用于固定拟南芥。
进一步地，本实施例中培养盒1为一薄壁圆柱形塑料盒，敞口处的外直径×高度为12cm×7cm；盒盖2为一块黑色海绵，长×宽×厚为12cm×12cm×2cm；缝隙3的长度为5～6cm。
本实施例中培养盒1内装有拟南芥水培营养液，将拟南芥固定于缝隙3中后，将黑色海绵盖于培养盒1上方，黑色海绵的底面与营养液液面刚好接触，拟南芥根部吸收营养继续生长，如图2所示。
本发明利用黑色塑料盒和黑色海绵组成拟南芥水培装置，其结构简单，节约了成本和耗材，且可有效避免藻类和真菌的污染；可重复利用率高，只需将各部件经过灭菌，即可重复使用；灵活性高，易于观察生长情况和更换水培营养液，可为拟南芥根系研究以及植物营养学研究提供方便。
实施例2
本实施例提供一种基于实施例1中水培装置的拟南芥水培方法，包括以下步骤：
(1)对人工温室以及水培装置需要的黑色塑料盒和黑色海绵进行灭菌，紫外灯灭菌2天，然后换气彻底通风，防止残余臭氧对幼苗的伤害；
(2)将拟南芥种子在超净工作台上无菌水浸泡30min，然后用5％次氯酸钠灭菌5min，无菌水清洗3遍，然后用75％酒精灭菌10min，无菌水清洗6遍，在4℃冰箱春化3天，均匀播于蛭石上，放入人工温室内，温度为22℃/18℃day/night，光周期为16h/8h day/night，光强为110μmol·m-2·s-1；
(3)拟南芥播种2周后长出3～4对真叶，将其从蛭石中移出，不要伤到根系，移至水培装置中，每个水培装置中养殖拟南芥1株，每周更换1次营养液，直至生命周期完成；
其中，营养液的配方为硝酸钾5mM、硝酸钙2mM、硫酸镁2mM、硫酸锰0.014mM、硫酸锌0.001mM、硫酸铜0.0005mM、钼酸铵0.0002mM、氯化钴0.00001mM、EDTA-铁盐0.05mM和磷酸二氢钾2.5mM，用0.1M氢氧化钠或者0.1M盐酸调节pH至5.8。
实施例3
本实施例提供一种基于实施例1中水培装置的拟南芥水培方法，包括以下步骤：
(1)对人工温室以及水培装置需要的黑色塑料盒、黑色海绵及蓝色面包箱进行灭菌，紫外灯灭菌2天，然后换气彻底通风，防止残余臭氧对幼苗的伤害；
(2)将拟南芥种子在超净工作台上无菌水浸泡30min，然后用5％次氯酸钠灭菌5min，无菌水清洗3遍，然后用75％酒精灭菌10min，无菌水清洗6遍，在4℃冰箱春化3天，均匀播于蛭石上，放入人工温室内，温度为22℃/18℃day/night，光周期为16h/8h day/night，光强为110μmol·m-2·s-1；
(3)拟南芥播种2周后长出3～4对真叶，将其从蛭石中移出，不要伤到根系，移至装有营养液的蓝色面包箱中水培3～4天，服盆后选择长势整齐一致的植株，分别移至水培装置中，每个水培装置中养殖拟南芥1株，每周更换1次营养液，直至生命周期完成；
其中，营养液的配方为硝酸钾5mM、硝酸钙2mM、硫酸镁2mM、硫酸锰0.014mM、硫酸锌0.001mM、硫酸铜0.0005mM、钼酸铵0.0002mM、氯化钴0.00001mM、EDTA-铁盐0.05mM和磷酸二氢钾2.5mM，用0.1M氢氧化钠或者0.1M盐酸调节pH至5.8。
本实施例中，将拟南芥先移至装有营养液的蓝色面包箱中水培3～4天，利于拟南芥尽快服盆，进而选择长势整齐一致的植株分别移至水培装置中，可获得良好的重复性，实验结果可比性更强；而且避免拟南芥移至水培装置后死亡，浪费水培资源或耽误实验进度，图3为拟南芥移植后某一阶段的长势图，可以看出长势良好。
综上所述，本发明提供了一种适用于拟南芥根系研究的简易水培装置及水培方法，利用其进行拟南芥或者转基因拟南芥植物营养学、根系生长发育及开展与根系相关的生理与分子机理的试验具有一定优势。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种拟南芥水培装置，其特征在于，包括培养盒和盒盖，所述培养盒为不透光盒体，所述培养盒内装有营养液，所述盒盖为一块中间设有缝隙的不透光弹性材料，所述缝隙用于固定拟南芥。
2.根据权利要求1所述的水培装置，其特征在于，所述培养盒的高度为7～10cm，所述培养盒的内直径为10～16cm。
3.根据权利要求1或2所述的水培装置，其特征在于，所述不透光弹性材料为黑色海绵，厚度为1～2.5cm。
4.根据权利要求3所述的水培装置，其特征在于，所述培养盒为圆柱形，所述黑色海绵的长度和宽度均与所述培养盒的外直径相等。
5.一种基于权利要求1～4任一项所述水培装置的拟南芥水培方法，其特征在于，包括：将长出3～4对真叶的拟南芥移至所述不透光弹性材料的所述缝隙中固定，然后将所述不透光弹性材料盖于所述培养盒上方，使拟南芥根系吸收营养液，每5～7天更换一次营养液，直至整个生命周期完成。
6.根据权利要求5所述的拟南芥水培方法，其特征在于，每个所述水培装置中拟南芥为1株。
7.根据权利要求5所述的拟南芥水培方法，其特征在于，还包括：先将长出3～4对真叶的拟南芥移至装有营养液的敞口系统中培养3～4天，再将其移至所述水培装置中水培。
8.根据权利要求5所述的拟南芥水培方法，其特征在于，所述营养液配方为：硝酸钾5mM、硝酸钙2mM、硫酸镁2mM、硫酸锰0.014mM、硫酸锌0.001mM、硫酸铜0.0005mM、钼酸铵0.0002mM、氯化钴0.00001mM、EDTA-铁盐0.05mM和磷酸二氢钾2.5mM，用0.1M氢氧化钠或者0.1M盐酸调节pH至5.8。
9.根据权利要求5～8任一项所述的拟南芥水培方法，其特征在于，所述拟南芥水培前的培育方法包括：将灭菌后的种子在4℃冰箱春化3天，播于蛭石上，放入人工温室，光周期为16h光照/8h黑暗，光照时温度22℃，黑暗时温度18℃，光强为100～110μmol·m-2·s-1，直至长出3～4对真叶。
10.根据权利要求9所述的拟南芥水培方法，其特征在于，对种子进行灭菌包括：无菌水浸泡30～40min，然后依次用5％次氯酸钠灭菌5～10min，无菌水清洗，再用75％酒精灭菌10～15min，无菌水清洗。
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