CN109357587B - 一种水稻根系生长观测装置及观测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及水稻培育技术领域，且公开了一种水稻根系生长观察监测装置，包括承接底座，所述承接底座的底部固定安装有数量为两个的支撑脚，所述承接底座的顶部固定安装有箱体，所述箱体的外侧固定安装有安装架，所述安装架上固定安装有刻度尺，所述箱体的顶部固定安装有数量为两个的固定架，两个所述固定架的顶部均固定安装有固定底块。该水稻根系生长观察监测装置，通过设置在安装架上的刻度尺，便于肉眼观测水稻根系生长的情况，设置的压合块在支撑弹簧的作用下，使得压块压合定植板，实现了对定植板的固定，通过提取压合块，使得压合块绕插接杆转动，从而实现了压合块与定植板的分离，方便对其进行拆卸清洗。
Description
技术领域
本发明涉及水稻培育技术领域，具体为一种水稻根系生长观测装置及观测方法。
背景技术
水稻作为重要的粮食作物，是科研单位研究的主要实验对象，根系是水稻吸收营养元素的主要部位，不同的实验设置常需观察水稻的根系构型变化，根系空间分布和根系分泌物观察。
目前此类的观察常以土培和水培作为实验条件，土培条件下水稻完整根系不易获取，水培条件下不能直观观察水稻根系空间分布，不能直观观测水稻根系构型变化，故而提出一种水稻根系生长观测装置及观测方法。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种水稻根系生长观测装置及观测方法，其具备能直观观察水稻根系空间分布等优点，解决了土培条件下水稻完整根系不易获取，水培条件下不能直观观察水稻根系空间分布，不能直观观测水稻根系构型变化的问题。
(二)技术方案
为实现上述能直观观察水稻根系空间分布的目的，本发明提供如下技术方案：
一方面，提供了一种水稻根系生长观测装置，其包括：箱体，其上部开口，且为透明材料制成；
测量组件，其固定安装于所述箱体的外侧面，用于观测水稻根系的长度变化；
定植板，且靠近所述定植板的边缘处开设有用于容纳可定植水稻幼苗的第一固体培养基的第一通孔，所述定植板中心区域开设有用于定植水稻幼苗的第二通孔；所述箱体内、第二通孔内定植的水稻幼苗的下方放置有第二固体培养基，以供第二通孔内定植的水稻幼苗的根系延伸至其中；
以及固定组件，其用于将所述定植板固定于所述箱体的上部开口处，使得所述水稻幼苗的根系向所述箱体内部延伸。
优选的，每一所述第一通孔的中心距离所述定植板的边缘的距离均为5cm，且所述第一通孔的孔径均为1.5-3mm；所述第二通孔的孔径为2-5cm。
优选的，每一第一固体培养基均对应容纳于一第一通孔内。
优选的，若干第一固体培养基内含有铝元素，和/或，若干第一固体培养基P1内含有元素周期表中序号23-92的元素。
优选的，所述第二固体培养基包括按顺序叠放的若干分层，每一分层均含有同种水稻生长的必要营养元素，且从上至下，不同分层内的必要营养元素逐步减小/逐步增大。
优选的，所述水稻根系生长观测装置还包括：设于所述箱体内的、用于支撑所述第二固体培养基且高度可调的支撑组件。
优选的，所述支撑组件包括：用于支撑所述第二固体培养基的平台以及连接所述平台的可伸缩支脚。
优选的，所述支撑组件还包括：转动连接在所述平台的一侧/两侧的翻板，且所述翻板用于支撑放置于所述第一通孔下方的第三固体培养基。
优选的，所述固定组件装置包括：固定架，其安装在所述箱体的顶部，且所述固定架的顶面均用于支撑定植板；固定底块，其固定安装在所述固定架的顶面上，且所述固定底块的上部开设有凹槽；压合块，其位于所述固定底块的上方，且所述压合块的底部朝向所述固定底块延伸，以形成与所述凹槽配合的凸起部，所述压合块靠近所述箱体中心的一端连接有压块，且所述压块的底部向下延伸，以形成用于与所述定植板抵持的锥形部；插接杆以及支撑弹簧；所述插接杆的底端穿过所述压合块后与所述固定底块连接，且使得所述凸起部嵌设于所述凹槽内。
另一方面，还提供一种利用上述水稻根系生长观测装置实现的水稻根系生长观测方法，其包括如下步骤：
S1、制备第一固体培养基和/或第二固体培养基和/或第三固体培养基；
S2、利用固定组件将所述定植板固定于所述箱体的上部开口处，将一第一固体培养基对应容纳于一第一通孔内；和/或，在所述支撑组件上放置第二固体培养基，和/或，在所述支撑组件上放置第三固体培养基；
S3、在所述第一固体培养基上定植水稻幼苗，和/或，在第二通孔内定植水稻幼苗，并进行水稻幼苗根系生长情况的观测。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明提供了一种水稻根系生长观测装置及观测方法其，具备以下有益效果：
1、该水稻根系生长观察监测装置，通过设置在安装架上的刻度尺，便于肉眼观测水稻根系生长的情况，设置的压合块在支撑弹簧的作用下，使得压块压合定植板，实现了对定植板的固定，同时通过提起压合块实现了压合块与定植板的分离，方便对其进行拆卸清洗。
2、该水稻根系生长观测装置中，通过定植板的设置保证水稻幼苗的正常生长，使之能同时观察同种/不同水稻品种在不同胁迫环境和/或不同营养元素浓度下的根系生长情况，如可观测水稻根系伸长的变化和根系周围琼脂块颜色变化，从而得出不同水稻品种对铝的不同忍耐程度，以及可同时观测根系在不同磷含量的琼脂层中的分布，方便实验者获取水稻生长数据。
附图说明
图1为本发明实施例一中水稻根系生长观测装置的结构示意图；
图2为本发明实施例一固定组件固定定植板的示意图；
图3为本发明实施例一固定组件与定植板分离的示意图；
图4为本发明实施例一凸起部与凹槽的横截面图；
图5为本发明实施例一定植板的俯视图；
图6为本发明实施例一定植板(未容纳第一固体培养基)的纵截面图；
图7为本发明实施例一定植板(容纳第一固体培养基)的纵截面图。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅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做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。
实施例一：
如图1所示，本实施例中的水稻根系生长观测装置包括：承接底座1；两个支撑脚2，其固定安装于所述承接底座1的底部，且每一支撑脚2的高度可调；上部开口长方体状箱体3，其固定安装在所述承接底座1的顶部，且箱体3的长宽高尺寸分别为10-20cm(优选为15cm)、10-20cm(优选为15cm)和20-50cm(优选为30cm)，且所述箱体3由透明材料制成；测量组件，其固定安装于所述箱体3的外侧面，用于观测水稻根系的长度变化，具体的，所述测量组件包括：安装架4，其固定安装在所述箱体3的外侧面；刻度尺5，其固定安装在所述安装架4上，用于衡量水稻根系的长度变化，优选的，所述安装架4和刻度尺5的数量均为四个，长方体状的箱体3的每一侧面均安装有一安装架4和一刻度尺5，更为优选的，同一侧面的安装架4和刻度尺5均靠近相邻两侧面的连接处安装，由此便于在不同角度进行观察，且避免安装架4和刻度尺5挡住根系，影响观察；定植板8，其用于定植水稻幼苗；以及固定组件，其用于将所述定植板8固定于所述箱体3的上部开口处，使得所述水稻幼苗的根系向所述箱体3内部延伸。
进一步的，如图2所示，所述固定组件包括：两个L型固定架6，其固定安装在所述箱体3的顶部，且每一固定架6的顶面均用于支撑定植板8；固定底块7，其固定安装在所述固定架6的顶面上，且所述固定底块7的上部开设有凹槽71；压合块9，其位于所述固定底块7的上方，且所述压合块9的底部朝向所述固定底块7延伸，以形成与所述凹槽71配合的凸起部91，所述压合块9靠近所述箱体3中心的一端连接有压块12，且所述压块12的底部向下延伸，以形成用于与所述定植板8抵持的锥形部112，优选的，为便于加工，所述压合块9与所述压块12一体成型；插接杆10以及支撑弹簧11；所述插接杆10包括端帽102与和所述端帽102底面同轴连接的杆体101，且所述端帽102的底面直径大于所述杆体101的直径，所述杆体101的底端穿过所述压合块9后与所述固定底块7连接，且使得所述凸起部91嵌设于所述凹槽71内，优选的，所述插接杆10外周面开设有螺纹，所述固定底块7的凹槽71内开设有螺纹孔，所述插接杆10的底端穿过所述压合块9的凸起部91后与所述凹槽71内的螺纹孔螺纹连接；所述支撑弹簧11套接在所述插接杆10外部，且位于所述端帽102与所述压合块9之间，且所述支撑弹簧11的顶端与所述端帽102的底面抵持，底端与所述压合块9的上表面抵持；
使用时，如图3所示，先用手捏住所述压合块9向上提起，支撑弹簧11被压缩，再将所述定植板8的一端置于固定架6与锥形部112之间的区域，松开压合块9，支撑弹簧11恢复原状，压合块9在弹力作用下向下运动，并准确嵌设于所述凹槽71内，同时锥形部112与所述定植板8的上端面抵持，由此如图2所示，将定植板8牢固压持在所述固定架6上；需要取下定植板8时，则再次用手捏住所述压合块9向上提起，锥形部112与定植板8分离，由此即可取下定植板8，其使用方便，便于快速对定植板8进行拆卸和更换。
在上述内容的基础上，如图4所示，所述凹槽71以及凸起部91的横截面均为圆形，且所述压合块9可以所述杆体101为轴自由转动，由此所述凸起部91可在所述凹槽71内转动，因此，可通过凸起部91的转动带动压块12转动，便于根据需要将所述锥形部112牢固抵持在所述定植板8上端面的不同位置。
如图5-7所示，所述定植板8为长方形结构，且靠近所述定植板8的边缘处开设有若干第一通孔81，每一所述第一通孔81的中心距离所述定植板8的边缘的距离均为5cm，且所述第一通孔81的孔径为1.5-3mm(优选为2mm)；此外，所述定植板8中心区域开设有至少一个第二通孔82，其孔径为2-5cm(优选为3mm)；优选的，至少一个第一通孔81内容纳有一第一固体培养基P1，且所述第一固体培养基P1上定植有刚发芽的水稻幼苗，且为防止第一固体培养基P1从所述第一通孔81中掉出，所述第一通孔内81内设置有用于支撑所述第一培养基P1的台阶部811，进一步的，若有若干第一固体培养基P1，则每一固体培养基P1均对应容纳于一第一通孔81内，且部分第一固体培养基P1的组分组成(所述组分组成包括组分种类、配比、pH等)可以不同，第一固体培养基P1上定植的水稻种类也可不同，由此便于一次观察一个/多个品种水稻的根系在同种/不同第一固体培养基P1组分组成下的生长状况，以此可方便快捷的批量获取多种实验数据；所述第二通孔82内则定植有发芽后至少已生长7d的水稻幼苗，且同时，如图1所示，所述箱体3内、第二通孔82内定植的水稻幼苗的下方放置有第二固体培养基，以供第二通孔82内定植的水稻幼苗的根系延伸至其中。
本实施例中，若干第一固体培养基P1内含有铝元素，和/或，若干第一固体培养基P1内含有元素周期表中序号23-92的元素，铝元素的浓度相同/不同，元素周期表中序号23-92的元素的浓度相同/不同；由此，可在同一个定植板8内容纳含有同一浓度铝元素、不同浓度梯度铝元素、同一浓度元素周期表中序号23-92的元素、不同浓度梯度元素周期表中序号23-92的元素、同一浓度铝元素+同一浓度元素周期表中序号23-92的元素、不同浓度梯度铝元素+不同浓度梯度元素周期表中序号23-92的元素、同一浓度铝元素+不同浓度元素周期表中序号23-92的元素、不同浓度梯度铝元素+同一浓度梯度元素周期表中序号23-92的元素的第一固体培养基P1，一次即可以同时观察不同/相同金属胁迫对于同种/不同水稻幼苗根系生长的影响；
所述第二固体培养基包括按顺序叠放的若干分层，且每一分层的厚度均为5cm，例如，第一分层S1、第二分层S2…第五分层S5…则每一分层的组分组成均不同，例如，每一分层内均含有同种水稻生长的营养元素(如必要营养元素磷)，但每一分层内的营养元素浓度不同，此时，从上至下，不同分层内的营养元素逐步减小/逐步增大，并且所述第二通孔82也可以有若干个，由此同样可以定植不同品种的水稻幼苗，观察不同品种/相同品种水稻幼苗同一营养元素、不同浓度梯度条件下的生长状况。本实施例中，所述第一固定培养基以及第二固体培养基均为琼脂块。
进一步的，如图1所示，为便于调节第二固体培养基在箱体3内的高度，使得水稻根系正常延伸至其中，所述箱体3内还设有用于支撑所述第二固体培养基的、且高度可调的支撑组件，具体的，所述支撑组件包括：用于支撑所述第二固体培养基的平台13以及连接所述平台13的可伸缩支脚，本实施例中，所述可伸缩的支脚包括相互套接的若干节筒状件14以及紧固件15(如紧固螺栓等)，且最内层的筒状件14与所述平台13固定连接，最外层的筒状件14与箱体3底面连接；通过抽拉所述筒状件14来调整平台13的高度，高度确定后，通过紧固件15固定筒状件14的位置即可；优选的，支撑组件还包括：转动连接在所述平台13的一侧/两侧的翻板16，所述翻板16可相对于所述平台13向上/向下翻转90°；当所述翻板16的下表面翻转至与所述平台13的下表面平齐时，固定所述翻板16的位置，且在所述翻板16上、所述第一通孔81的正下方放置第三固体培养基P2，以使得从所述第一通孔81中向下穿出的水稻根系延伸至所述第三固体培养基P2中，其中，为保证实验的严谨性，某一第一通孔81内的第一固体培养基P1与位于该第一通孔81正下方的第三固体培养基P2的组分组成相同；本实施例中，所述第三固体培养基P2中可含有指示剂(如溴甲酚绿等)，由此可通过指示剂显示水稻根际周围pH的变化，类似的，所述第三固体培养基P2为琼脂块。
本实施例中，第二固体培养基和第三固体培养基P2可同时放置，由此可同时进行水稻根系在不同营养元素浓度梯度中的分布以及铝毒条件下根际周围pH变化的观察，一次即可获得多种实验数据，也可仅放置第二固体培养基或第三固体培养基P2进行单项实验观察，由此可极大的提高实验设计的便利程度。
实施例二：
本实施例提供了一种利用实施例一中的装置实现的水稻根系生长观测方法，其包括如下步骤：
S1、制备第一固体培养基和/或第二固体培养基和/或第三固体培养基；
S2、利用固定组件将所述定植板固定于所述箱体的上部开口处，将一第一固体培养基对应容纳于一第一通孔内；和/或，在所述箱体内的支撑组件上放置第二固体培养基，且不同分层的营养元素的浓度从上至下依次减小/增大(减小/增大根据该水稻品种对于某一必需营养元素的需求量而定)，和/或，在所述支撑组件上放置第三固体培养基；优选的，在放置第二固体培养基和/或第三固体培养基之前，根据水稻幼苗的苗龄调整所述支撑组件的高度；
S3、在所述第一固体培养基上定植水稻幼苗，和/或，在第二通孔内定植水稻幼苗，并进行水稻幼苗根系生长情况的观测。
优选的，步骤S1中，第一固体培养基/第三固体培养基的制备过程包括：用含0.5mM氯化钙的超纯水配制0.7％(按重量比例计)的琼脂，在121℃下灭菌20分钟；将配置好的氯化铝母液以及溴甲酚绿母液用0.22μM的滤头过滤除菌；在铝处理组的液态琼脂中加入溴甲酚绿母液(pH5.4时变成蓝色，pH3.8时变成黄色)，使溴甲酚绿的最终浓度为60mg/L，以及加入氯化铝母液，使最终铝含量为30μM；对照组的液态琼脂中仅加入溴甲酚绿母液(pH5.4时变成蓝色，pH3.8时变成黄色)，且同样使溴甲酚绿的最终浓度为60mg/L；在超净工作台内将对照组以及铝处理组的培养基pH调至4.5，将液态琼脂趁热导入成型装置，以形成琼脂块。
将已经发芽的不同/相同水稻品种定植在第一通孔的琼脂块中，围绕所述箱体3外围设置遮光部件(如锡箔纸)，再将水稻在光照条件下(如在光照培养箱中)培养3天，然后直接观测水稻根系伸长的变化，从而得出不同水稻品种对铝的不同忍耐程度。
第二固体培养基的制备过程包括：配置不同磷含量(0、30μM、60μM、90μM、120μM、150μM、180μM磷(正常磷浓度))的水稻专用营养液，且在每一水稻专用营养液中加入0.7％(按重量比例计)琼脂，分别灭菌后在超净工作台调pH5.6，趁热导入成型装置，以形成琼脂块。
从下往上分别为不含磷的琼脂块、30μM磷的琼脂块、60μM磷的琼脂块、90μM磷的琼脂块、120μM磷的琼脂块、150μM磷的琼脂块、180μM磷(正常磷浓度)的琼脂块。
在第二通孔中定植发芽7天后的水稻幼苗，用锡箔纸围住装置，将水稻在光照培养箱中培养2周，去掉锡箔纸直接观测水稻在生长过程中，根系在不同磷含量的琼脂层中的分布。
综上所述，本发明通过设置在安装架上的刻度尺，便于肉眼观测水稻根系生长的情况，设置的压合块在支撑弹簧的作用下，使得压块压合定植板，实现了对定植板的固定，同时通过提起压合块实现了压合块与定植板的分离，方便对其进行拆卸清洗；通过定植板的设置保证水稻幼苗的正常生长，能之能同时观察同种/不同水稻品种在不同胁迫环境和/或不同营养元素浓度下的根系生长情况，如可观测水稻根系伸长的变化和根系周围琼脂块颜色变化，从而得出不同水稻品种对铝的不同忍耐程度，以及可同时观测根系在不同磷含量的琼脂层中的分布，方便实验者获取水稻生长数据。
上述实施例一、二中的技术特征可进行任意组合，且组合而成的技术方案均属于本发明的保护范围。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (1)
1.一种利用水稻根系生长观测装置实现的水稻根系生长观测方法，其特征在于，所述水稻根系生长观测装置包括：箱体，其上部开口，且为透明材料制成；
测量组件，其固定安装于所述箱体的外侧面，用于观测水稻根系的长度变化；
定植板，且靠近所述定植板的边缘处开设有用于容纳可定植水稻幼苗的第一固体培养基的第一通孔，所述定植板中心区域开设有用于定植水稻幼苗的第二通孔；所述箱体内、第二通孔内定植的水稻幼苗的下方放置有第二固体培养基，以供第二通孔内定植的水稻幼苗的根系延伸至其中；
固定组件，其用于将所述定植板固定于所述箱体的上部开口处，使得所述水稻幼苗的根系向所述箱体内部延伸；
以及设于所述箱体内的、用于支撑所述第二固体培养基且高度可调的支撑组件；
每一所述第一通孔的中心距离所述定植板的边缘的距离均为5cm，且所述第一通孔的孔径均为1.5-3mm；所述第二通孔的孔径为2-5cm；
每一第一固体培养基均对应容纳于一第一通孔内；
若干第一固体培养基内含有铝元素，和/或，若干第一固体培养基P1内含有元素周期表中序号23-92的元素；
所述第二固体培养基包括按顺序叠放的若干分层，每一分层均含有同种水稻生长的必要营养元素，且从上至下，不同分层内的必要营养元素逐步减小/逐步增大；
所述支撑组件包括：用于支撑所述第二固体培养基的平台以及连接所述平台的可伸缩支脚；以及转动连接在所述平台的一侧/两侧的翻板，且所述翻板用于支撑放置于所述第一通孔下方的第三固体培养基；
所述固定组件装置包括：固定架，其安装在所述箱体的顶部，且所述固定架的顶面均用于支撑定植板；固定底块，其固定安装在所述固定架的顶面上，且所述固定底块的上部开设有凹槽；压合块，其位于所述固定底块的上方，且所述压合块的底部朝向所述固定底块延伸，以形成与所述凹槽配合的凸起部，所述压合块靠近所述箱体中心的一端连接有压块，且所述压块的底部向下延伸，以形成用于与所述定植板抵持的锥形部；插接杆以及支撑弹簧；所述插接杆的底端穿过所述压合块后与所述固定底块连接，且使得所述凸起部嵌设于所述凹槽内；
所述水稻根系生长观测方法包括如下步骤：
S1、制备第一固体培养基、第二固体培养基和第三固体培养基；
S2、利用固定组件将所述定植板固定于所述箱体的上部开口处，将一第一固体培养基对应容纳于一第一通孔内，在所述支撑组件上放置第二固体培养基，以及在所述支撑组件上放置第三固体培养基；
S3、在所述第一固体培养基上定植水稻幼苗，以及在第二通孔内定植水稻幼苗，并进行水稻幼苗根系生长情况的观测。
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