CN114062599A - 一种植物根部毒理学研究的装置及毒理学研究方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种植物根部毒理学研究的装置及毒理学研究方法，所述的装置包括可拆卸连接的毒理测试室与培养室，将所述的培养室置于所述毒理测试室的上方进行毒理学测试，所述的毒理测试室包括本体，所述的本体内设置至少两个对接的第一隔板，所述的第一隔板将所述本体分为至少两个腔室，相互对接的第一隔板的对接处留有试样腔，所述的试样腔用于容纳植物根部。本发明具有简单、快速、方便且安全的特点，不仅适用于单因素影响的研究，还能够用于多元素组合效果的研究，减少了实验耗材，降低了实验风险，提高了实验效率。

Description

一种植物根部毒理学研究的装置及毒理学研究方法

技术领域

本发明属于毒理学研究技术领域，涉及一种植物根部毒理学研究的装置及毒理学研究方法。

背景技术

重金属(汞、镉、铅、砷等)已经成为农田土壤环境中最为常见的污染物。土壤中的重金属离子可以被植物根系吸收，并通过共质体和质外体转运到茎和叶片。重金属元素进入植物后，由于其与某些营养物质的化学相似性以及在抗氧化酶活性部位的错配，即使在低浓度下，也会引起植物细胞的氧化应激反应，产生强烈的毒害作用，导致植物生长抑制甚至死亡，进而降低各类农产品的产量和质量。尤其是重金属在植物根部的大量积累，影响了根部细胞分裂，诱发染色体畸变，严重抑制根系生长。此外，由于重金属的不可降解性，它通过作物转运到可食用部分并进入人体，从而引起潜在的健康风险。

不同的策略已经被用来缓解重金属污染对植物的有害影响，例如适当施肥、液泡隔离和添加外源离子。其中，微量元素硒(Se)由于其显著的抗氧化特性而受到广泛的研究。硒作为维持氧化还原稳态的酶的重要组成部分，是人类和动物所必需的微量营养素，不充分摄入这种营养素会导致与营养不良相关的健康问题。尽管硒没有被认为是植物的营养物质，但低浓度硒的供应已被证实可以刺激细胞防御系统，延缓衰老过程，并增强光合作用。更重要的是，国内外关于硒和重金属元素在植物体内的互作关系试验已经出现较多报道。不同的研究也表明，低浓度的硒可以降低土壤中各种金属的毒性并缓解植物中重金属引起的氧化应激反应，从而保护植物免受损害。大多数研究均采用盆栽或水培的试验方法，在生理、生化和营养层面分析和评价植物个体所受到的影响。然而，此类型实验周期长，且需要耗费大量的资源。

植物的根系是从土壤溶液中吸收水分和离子的器官，因此其结构的差异反映了这些吸收过程的特征的差异。研究表明，在重金属污染的土壤中，植物为了防止重金属在茎部组织中积累，其根部已经进化出各种机制来限制重金属进入木质部，而显现出与正常根部结构的不同。

CN104007252A公开了一种油脂类化学品水生态毒理学测试装置，包括支架、固定在所述支架下方的动力混合器、溶液制备室和毒性测试室，动力混合器下端位于溶液制备室内，毒性测试室底部与溶液制备室底部连通，溶液制备室处于毒性测试室之内；动力混合器包括顺次连接的动力源、传动单元和搅拌叶片，动力源的输出端连接传动单元的输入端。

CN113156071A公开了一种毒理实验装置及其用于农药毒性评价的方法，包括实验仓、控制器、进水管和出水管；实验仓内设置有多个烧杯，在每一条将进水管分别与一个烧杯连通的分管路上均设有自动电子阀门；在每一个烧杯的开口端下缘侧壁均设有带有滤网的排水孔；每一个烧杯的排水孔均通过分管路水管连通；在实验仓的底部设有自动电加热装置；在实验仓内还设有温度传感器。所述农药毒性评价方法以所述毒理实验装置为主要实验设备，以摇蚊幼虫为实验对象，以不同浓度的Bt蛋白对摇蚊幼虫的致死率为主要指标，评价农药毒性。

现有的毒理实验装置存在结构复杂，操作难度大，效率低等缺点，因此，如何简化实验装置结构，提高实验效率成为了重点关注的方向。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于一种植物根部毒理学研究的装置及毒理学研究方法，具有简单、快速、方便且安全的特点，适用于多元素组合效果的研究，减少了实验耗材，降低了实验风险，提高了实验效率。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种植物根部毒理学研究的装置，所述的装置包括可拆卸连接的毒理测试室与培养室，将所述的培养室置于所述毒理测试室的上方，所述的毒理测试室包括本体，所述的本体内设置至少两个对接的第一隔板，所述至少两个对接的第一隔板将所述本体分为至少两个腔室，相互对接的第一隔板的对接处留有试样腔，所述的试样腔用于容纳植物根部。

本发明提供的植物根部毒理学研究的装置，具有简单、快速、方便且安全的特点，将毒理测试室分为多个腔室，适用于单因素影响的研究多元素组合效果的研究，减少了实验耗材，降低了实验风险，提高了实验效率。

需要说明的是，本发明中相互对接的第一隔板的对接处留有空隙，从而形成用于容纳植物根部的试样腔，将植物根部伸入试样腔内，以便观察植物根部生长变化。

作为本发明一个优选技术方案，所述的本体为敞开式结构，所述本体的开口处设置有密封件。

优选地，所述的密封件为密封薄膜。

优选地，所述第一隔板远离所述试样腔的一端无缝连接所述本体的内壁。

优选地，所述的试样腔内设置有中空柱体，所述的中空柱体可拆卸固定于所述本体的底部。

优选地，所述第一隔板的一端与所述中空柱体的外壁对接，另一端与所述本体内壁进行无缝连接。

优选地，所述本体中至少一个所述的腔室内设有培养基。

还需要说明的是，本领域技术人员可按照具体研究情况，可采取将植物根部直接置于试样腔的方式，也可采取在试样腔内设置中空柱体，再将植物根部插入中空柱体的方式进行实验；本发明提供的中空柱体起到隔离不同培养基的作用，将中空柱体置于相邻的两个第一隔板之间，再将液态的培养基分别倒入不同的腔室内，经过一段时间的冷凝固化，当培养基由液态转化为固态，不发生相对移动时，将中空柱体取出，随后对本体的开口处进行密封，再进行毒理测试。

优选地，所述的本体包括柱体结构。

优选地，所述本体的外壁设有第一刻度线。

优选地，所述第一刻度线靠近所述本体开口端的第一条水平线为“1”刻度线。

需要说明的是，本发明中的第一刻度线用于测量放入本体内的植物根部的生长长度。

优选地，所述的本体、第一隔板与中空柱体均采用透明的塑料材料。

作为本发明一个优选技术方案，所述的培养室包括壳体，沿所述壳体的内壁设有生长仓，在所述的生长仓内进行植物根部的培养。

优选地，所述的生长仓包括并排设置的至少两个第二隔板，所述的第二隔板竖立设置在所述壳体的内壁。

优选地，所述的壳体包括敞开式的圆台结构。

优选地，所述壳体横截面的直径由所述壳体的底部向所述壳体的顶部递增，所述壳体的顶部设置开口。

优选地，所述第二隔板的两端分别设有固定端与支撑端，所述的固定端为倾斜结构，所述的支撑端为圆弧结构。

优选地，所述第二隔板的支撑端靠近所述壳体的开口端设置。

优选地，所述的生长仓还包括密封斜板，所述第二隔板的固定端分别固定于所述密封斜板的表面。

优选地，所述的密封斜板与所述壳体内壁的夹角为30～60°，例如可以是30°、35°、40°、45°、50°、55°或60°，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

需要说明的是，本发明中第二隔板的固定端为倾斜结构，其倾斜角度与密封斜板和壳体内壁的夹角相等。

优选地，相邻的两个所述第二隔板之间设有供水组件，所述的供水组件紧贴所述壳体的内壁。

优选地，所述的供水组件包括湿润的海绵和/或纱布。

优选地，所述的第二隔板采用的材料包括硅胶。

优选地，所述壳体的外壁设有第二刻度线。

优选地，所述第二刻度线靠近所述壳体开口端的第一条水平线为“0”刻度线。

优选地，所述第二隔板支撑端的最低端点与所述的“0”刻度线平齐。

需要说明的是，本发明中将含有胚芽的植物种子置于生长仓内进行培养，其中植物种子位于相邻的两个第二隔板的支撑端，植物种子的根部则沿相邻的两个第二隔板之间生长，且植物种子与壳体表面的“0”刻度线平齐，即将植物种子的位置视为“0”，第二刻度线由壳体的开口端向壳体底部设置，用于测量植物种子生长的根部的长度。

作为本发明一个优选技术方案，所述的培养室还包括与所述壳体可拆卸连接的保护盖。

优选地，所述的保护盖为敞开式的圆台结构。

优选地，所述的保护盖横截面的直径由靠近所述壳体的一端向远离所述壳体的一端递减。

优选地，所述保护盖远离所述壳体的一侧表面开设第一通孔。

优选地，所述壳体的底部开设第二通孔，所述的第二通孔内插入尖锐组件，所述的尖锐组件伸出所述壳体的底部表面。

优选地，所述的尖锐组件为圆锥体结构，所述的尖锐组件的顶端伸入所述保护盖内。

优选地，所述的尖锐组件采用的材质包括金属材料。

优选地，所述壳体和保护盖的材质与所述本体的材质相同。

本发明充分考虑到实验成本和效果等问题，通过选取合适且价格低廉的透明的耗材进行制作，提高了实验结果的可观察性，并有效的降低了实验成本。

作为本发明一个优选技术方案，所述本体的直径为30～60mm，例如可以是30mm、32mm、35mm、38mm、40mm、42mm、45mm、50mm、55mm、58mm或60mm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

优选地，所述本体的高度为90～150mm，例如可以是90mm、95mm、100mm、110mm、115mm、120mm、125mm、130mm、135mm、140mm、145mm或150mm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

优选地，所述第一隔板的厚度为0.7～1.2mm，例如可以是0.7mm、0.8mm、0.9mm、1mm、1.1mm或1.2mm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

优选地，所述试样腔的直径为1～4mm，例如可以是1mm、1.2mm、1.5mm、1.8mm、2mm、2.2mm、2.5mm、2.6mm、2.7mm、2.8mm、2.9mm、3mm、3.1mm、3.2mm、3.3mm、3.4mm、3.5mm、3.6mm、3.8mm或4mm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

优选地，所述第一隔板的高度与所述本体的高度相同。

作为本发明一个优选技术方案，所述壳体的开口端的直径与所述本体的直径相同。

优选地，所述壳体底部的直径为25～45mm，例如可以是25mm、26mm、27mm、28mm、30mm、32mm、35mm、38mm、40mm、43mm或45mm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

优选地，所述圆台的母线的长度为80～100mm，例如可以是80mm、82mm、85mm、86mm、88mm、90mm、92mm、95mm、98mm或100mm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

优选地，所述第二隔板的厚度为0.7～1.2mm，例如可以是0.7mm、0.8mm、0.9mm、1mm、1.1mm或1.2mm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

优选地，所述第二隔板的宽度为5～10mm，例如可以是5mm、5.2mm、5.5mm、5.8mm、6mm、6.3mm、6.5mm、6.8mm、7mm、7.4mm、7.5mm、8mm、8.2mm、8.5mm、8.8mm、9mm、9.3mm、9.5mm、9.8mm或10mm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

优选地，相邻的两个所述第二隔板之间的距离与所述试样腔的直径相同。

优选地，所述供水组件的厚度为2～4mm，例如可以是2mm、2.1mm、2.2mm、2.3mm、2.4mm、2.5mm、2.6mm、2.7mm、2.8mm、2.9mm、3mm、3.1mm3.2mm、3.3mm、3.4mm、3.5mm、3.6mm、3.7mm、3.8mm、3.9mm或4mm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

作为本发明一个优选技术方案，所述保护盖开口端的直径与所述壳体的底部的直径相同。

优选地，所述尖锐组件的高度为4～7mm，例如可以是4mm、4.3mm、4.5mm、4.8mm、5mm、5.4mm、5.5mm、5.6mm、6mm、6.2mm、6.5mm、6.8mm或7mm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

优选地，所述尖锐组件的高度小于所述保护盖的高度。

优选地，所述尖锐组件底部的直径与所述本体内的中空柱体的直径相同。

需要说明的是，本发明提供的尖锐组件用于刺穿本体开口处的密封薄膜，且尖锐组件底部、试样腔的直径、相互对接的第一隔板对接处的空隙以及相邻的第二隔板之间的距离均相等，能够保证植物的根部顺利进入相互对接的第一隔板之间进行毒理检测研究。

第二方面，本发明提供了一种毒理学研究方法，所述的方法采用第一方面所述的装置进行实验，所述的方法包括：

在培养室中进行植物根部的培养，再将培养的植物根部放入毒理测试室的本体内，随后将培养室扣合在毒理测试室上方，进行毒理学研究。

本发明提供的毒理学研究方法，能够在较短的时间内就完成测试工作，且无需借助其他仪器，增加了实验效率，具有安全、方便、快捷且易于观察实验结果等特点。

作为本发明一个优选技术方案，所述的植物根部的培养包括：

将壳体的开口端朝上放置，再将植物种子置于壳体底部，加入水进行浸泡生成胚芽，结束浸泡后，将壳体内水倒出，随后取出植物种子，并放置于生长仓内，使得植物种子的根部在相邻的两个第二隔板之间的空隙中生长。

优选地，将所述的植物种子放置于相邻的两个第二隔板的支撑端。

优选地，所述的植物种子的最低端点与所述壳体表面的“0”刻度线平齐。

优选地，所述植物种子的胚芽朝向壳体底部放置。

优选地，所述植物的根部朝壳体的底部方向伸长。

优选地，所述的水为超纯水。

优选地，所述加入水后的水面高于所述植物种子。

优选地，将所述壳体内的水沿远离所述生长仓一侧的内壁倒出。

优选地，将植物种子置于生长仓后，向供水组件中添加超纯水，使得所述供水组件完全湿润。

需要说明的是，本发明中植物种子根部的生长通常需要1～3天的时间才能达到所需的长度，本发明的供水组件为植物种子的生长提供水分，在其培养期间需要不断地向供水组件补充水，使其保持完全湿润，保证植物种子的正常生长。

作为本发明一个优选技术方案，所述的毒理学研究具体包括以下步骤：

(Ⅰ)打开培养室的保护盖，采用壳体底部的尖锐组件在与试样腔相对应的位置，将本体开口处的密封件击破，再取出尖锐组件，将保护盖与壳体进行固定；

(Ⅱ)随后取出壳体内的植物种子，将植物种子的根部伸入试样腔中；

(Ⅲ)植物种子的根部暴露于本体的腔室内，随后将培养室扣合在本体上方进行观察。

需要说明的是，将培养室扣合在毒理测试室上方后，形成笔状结构，将其放置在正常光照、通风的阴凉处，待植物种子生长两到三天后，观察植物根的生长状况。本发明提供的毒理学研究的整个过程均在超净工作台中完成，液体培养基也是经过高温灭菌处理后，再与其他元素的母液混合，确保固体培养基形成后，不会有空气中的微生物或者灰尘进入，防止发生污染。

优选地，步骤(Ⅱ)中，所述的植物种子放置于相邻的两个第一隔板的上方。

优选地，步骤(Ⅲ)中，所述壳体的开口端朝向所述本体进行扣合。

优选地，步骤(Ⅲ)中，所述本体内至少一个所述的腔室内设置有培养基。

优选地，所述的培养基中包括硒、汞、镉、砷和铅中的任意一种或至少两种组合的元素。

需要说明的是，采用本发明提供的毒理学研究方法时，本领域技术人员可根据所研究的具体情况对培养基中含有的元素进行多种组合。示例性地，当采用两个第一隔板将本体分为两个腔室时，其中一个腔室中放置含有镉元素的培养基，另一个腔室中放置含铅元素的培养基；或一个腔室中放置含有硒与汞元素混合的培养基，另一个腔室中放置含汞元素的培养基。

优选地，所述的观察包括观察植物根部低端伸长长度和/或根尖的弯曲指向。

需要说明的是，本发明中采用本体外壁的第一刻度线测量植物种子根部的伸长长度，当植物种子根部相对于培养室时的长度有所伸长，则表明本体内的培养基能够促进植物种子根部的生长，进而判断培养基对于根部生长的促进或抑制作用。植物种子根部的根尖向具有促进生长作用或促进生长效果强的一侧弯曲，因此当本体内腔室中培养基各不相同时，可根据植物种子根部的弯曲指向，判断不同培养基对根部生长的促进或抑制作用，也可判断不同培养基对于根部生长的促进效果的强弱。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明提供的一种植物根部毒理学研究的装置及毒理学研究方法，具有简单、快速、方便且安全的特点，将毒理测试室分为多个腔室，不仅适用于单因素影响的研究，还能够用于多元素组合效果的研究，减少了实验耗材，降低了实验风险，提高了实验效率。

附图说明

图1为本发明实施例1提供的植物根部毒理学研究的装置的结构示意图；

图2为本发明实施例1提供的毒理测试室的结构示意图；

图3为本发明实施例1提供的培养室的结构示意图；

图4为本发明应用例1提供的玉米种子根部伸长量与培养基的关系图；

图5为本发明应用例1提供的培养室内玉米种子的照片；

图6为本发明应用例1提供的玉米根部切片经荧光黄088染色后的荧光显微照片。

其中，1-本体；2-壳体；3-第一刻度线；4-第一隔板；5-培养基；6-试样腔；7-密封薄膜；8-尖锐组件；9-保护盖；10-第二刻度线；11-第二隔板；12-密封斜板；13-海绵。

具体实施方式

需要理解的是，在本发明的描述中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

在一个具体实施方式中，本发明提供了一种植物根部毒理学研究的装置，包括可拆卸连接的毒理测试室与培养室，将培养室置于所述毒理测试室的上方进行毒理学测试，所述的毒理测试室包括本体1，所述的本体1内设置至少两个第一隔板4，所述的第一隔板4将所述本体1分为至少两个腔室，至少两个对接的第一隔板4的对接处留有试样腔6，所述的试样腔6用于容纳植物根部。

进一步地，所述的本体1为敞开式结构，所述本体1的开口处设置有密封件。所述的密封件为密封薄膜7。

所述第一隔板4远离试样腔6的一端无缝连接所述本体1的内壁。所述的试样腔6内设置有中空柱体，所述的中空柱体可拆卸固定于所述本体1的底部。所述第一隔板4的一端与所述中空柱体的外壁对接，另一端与所述本体1内壁进行无缝连接。

所述本体1中至少一个所述的腔室内设有培养基5。

本发明中的中空柱体起到隔离不同培养基5的作用，将中空柱体置于相邻的两个第一隔板4之间，再将液态的培养基5分别倒入不同的腔室内，经过一段时间的冷凝固化，当培养基5由液态转化为固态，不发生相对移动时，可将中空柱体取出，随后对本体1的开口处进行密封，再并进行毒理测试。

所述的本体1包括柱体结构。

所述本体1的外壁设有第一刻度线3。所述第一刻度线3靠近所述本体1开口端的第一条水平线为“1”刻度线。第一刻度线3用于测量放入本体1内的植物根部的生长长度。

所述的本体1、第一隔板4与中空柱体均采用透明的塑料材料。

进一步地，所述的培养室包括壳体2，沿所述壳体2的内壁设有生长仓，所述的生长仓内进行植物根部的培养。

所述的生长仓包括并排设置的至少两个第二隔板11，所述的第二隔板11竖立设置在所述壳体2的内壁。

所述的壳体2包括敞开式的圆台结构。所述壳体2横截面的直径由所述壳体2的底部向所述壳体2的开口端递增。

所述第二隔板11的两端分别设有固定端与支撑端，所述的固定端为倾斜结构，所述的支撑端为圆弧结构。所述第二隔板11的支撑端靠近所述壳体2的开口端设置。

所述的生长仓还包括密封斜板12，所述第二隔板11的固定端分别固定于所述密封斜板12的表面。所述的密封斜板12与所述壳体2内壁的夹角为30～60°。

相邻的两个所述第二隔板11之间设有供水组件，所述的供水组件紧贴所述壳体2的内壁。所述的供水组件包括湿润的海绵13和/或纱布。

所述的第二隔板11采用的材料包括硅胶。

所述壳体2的外壁设有第二刻度线10。所述第二刻度线10靠近所述壳体2开口端的第一条水平线为“0”刻度线。所述第二隔板11支撑端的最低端点与所述的“0”刻度线平齐。本发明中将含有胚芽的植物种子置于生长仓内进行培养，其中植物种子位于第二隔板11的支撑端，植物种子的根部则沿相邻的两个第二隔板11之间生长，且植物种子与壳体2表面的“0”刻度线平齐，即将植物种子的位置视为“0”，第二刻度线10由壳体2的开口端向壳体2底部设置，用于测量植物种子生长的根部的长度。

进一步地，所述的培养室还包括与所述壳体2可拆卸连接的保护盖9。所述的保护盖9为敞开式的圆台结构。所述的保护盖9横截面的直径由所述保护盖9的底部向所述保护盖9的开口端递增。所述保护盖9的开口端靠近所述壳体2的底部设置。所述保护盖9的底部开设第一通孔。

所述壳体2的底部开设第二通孔，所述的第二通孔内插入尖锐组件8，所述的尖锐组件8伸出所述壳体2的底部表面。所述的尖锐组件8为圆锥体结构，所述的尖锐组件8的顶端伸入所述保护盖9内。所述的尖锐组件8采用的材质包括金属材料。

所述壳体2和保护盖9的材质与所述本体1的材质相同。

进一步地，所述本体1的直径为30～60mm。所述本体1的高度为90～150mm。所述第一隔板4的厚度为0.7～1.2mm。所述试样腔6的直径为1～4mm。所述第一隔板4的高度与所述本体1的高度相同。

进一步地，所述壳体2的开口端的直径与所述本体1的直径相同。所述壳体2的底部的直径为25～45mm。所述壳体2的母线的长度为80～100mm。所述第二隔板11的厚度为0.7～1.2mm。所述第二隔板11的宽度为5～10mm。相邻的两个所述第二隔板11之间的距离与所述试样腔6的直径相同。所述供水组件的厚度为2～4mm。

进一步地，所述保护盖9开口端的直径与所述壳体2的底部的直径相同。所述尖锐组件8的高度为4～7mm。所述尖锐组件8的高度小于所述保护盖9的高度。所述尖锐组件8底部的直径与所述本体1内的试样腔6的直径相同。本发明提供的尖锐组件8用于刺穿本体1表面的密封薄膜7，且尖锐组件8底部、试样腔6的直径、相邻的第一隔板4之间的距离以及相邻的第二隔板11之间的距离均相等，能够保证植物的根部顺利进入相邻的两个第一隔板4之间进行毒理检测研究。

在另一个具体实施方式中，本发明提供了一种毒理学研究方法，所述的方法采用一个具体实施方式提供的装置进行实验，所述的方法包括：

在培养室中进行植物根部的培养，再将培养的植物根部放入毒理测试室的本体1内，随后将培养室扣合在毒理测试室上方，进行毒理学研究。

进一步地，所述的植物根部的培养包括：

将壳体2的开口端朝上放置，再将植物种子置于壳体2底部，加入水进行浸泡生成胚芽，结束浸泡后，将壳体2内水倒出，随后取出植物种子，并放置于生长仓内，使得植物种子的根部在相邻的两个第二隔板11之间的空隙中生长。

将所述的植物种子放置于相邻的两个第二隔板11的支撑端。

所述的植物种子的最低端点与所述壳体2表面的“0”刻度线平齐。

所述植物种子的胚芽朝向壳体2底部放置。所述植物的根部朝壳体2的底部方向伸长。

所述的水为超纯水。所述加入水后的水面高于所述植物种子。将所述壳体2内的水沿远离所述生长仓一侧的内壁倒出。将植物种子置于生长仓后，向供水组件中添加超纯水，使得所述供水组件完全湿润。

进一步地，所述的毒理学研究具体包括以下步骤：

(Ⅰ)打开培养室的保护盖9，采用壳体2底部的尖锐组件8在与试样腔6相对应的位置，将本体1开口处的密封件击破，再取出尖锐组件8，将保护盖9与壳体2进行固定；

(Ⅱ)随后取出壳体2内的植物种子，将植物种子的根部伸入中试样腔6内；

(Ⅲ)植物种子的根部暴露于本体1的腔室内，随后将培养室扣合在本体1上方进行观察。

步骤(Ⅱ)中，所述的植物种子放置于相邻的两个第一隔板4的上方。

步骤(Ⅲ)中，所述壳体2的开口端朝向所述本体1进行扣合。

步骤(Ⅲ)中，所述本体1内至少一个所述的腔室内设置有培养基5。

所述的培养基5中包括硒、汞、镉、砷和铅中的任意一种或至少两种组合的元素。

所述的观察包括观察植物根部低端伸长长度和/或根尖的弯曲指向。

实施例1

本实施例中提供了一种植物根部毒理学研究的装置，包括可拆卸连接的毒理测试室与培养室，如图1所示，将培养室置于毒理测试室的上方进行毒理学测试，其中毒理测试室包括敞开式圆柱体结构的本体1，培养室包括圆台结构的壳体2。

如图2所示，本体1的直径为50mm，高度为100mm。本体1内设置两个相同的厚度为1mm的第一隔板4，第一隔板4将本体1分为第一腔室与第二腔室，两个第一隔板4的对接处形成试样腔6。第一隔板4远离试样腔6的一端与本体1内壁进行无缝连接，本体1的开口处设置密封薄膜7。其中第一腔室底部设置有含有硒元素的固体培养基5，第二腔室中的固体培养基5中含有硒元素与镉元素。本体1的外壁设有第一刻度线3，第一刻度线3靠近本体1开口端的第一条水平线为“1”刻度线。本体1与第一隔板4均采用透明的塑料材料。

如图3所示，壳体2横截面的直径由壳体2的底部向壳体2的开口端递增，壳体2的开口端的直径为50mm，底部的直径为30mm，母线的长度为90mm。沿壳体2的内壁设有生长仓，包括并排设置的两个硅胶的第二隔板11，第二隔板11竖立设置在壳体2的内壁。第二隔板11的厚度为1mm，第二隔板11的宽度为5mm，相邻的两个第二隔板11之间的距离为3mm。第二隔板11的两端分别设有固定端与支撑端，固定端为倾斜结构，支撑端为圆弧结构，第二隔板11的支撑端靠近壳体2的开口端设置。生长仓还包括密封斜板12，第二隔板11的固定端分别固定于密封斜板12的表面。密封斜板12与壳体2内壁的夹角为45°。相邻的两个第二隔板11之间设有湿润的海绵13，海绵13紧贴壳体2的内壁，其厚度为2mm。壳体2的外壁设有第二刻度线10，其靠近壳体2开口端的第一条水平线为“0”刻度线。

培养室还包括与壳体2可拆卸连接的敞开式的圆台结构的保护盖9。保护盖9横截面的直径由保护盖9的底部向保护盖9的开口端递增，保护盖9的开口端靠近壳体2的底部设置，保护盖9的底部开设第一通孔。壳体2的底部开设第二通孔，第二通孔内插入圆锥体结构的尖锐组件8，其伸出壳体2的底部表面，并伸入保护盖9内，尖锐组件8的高度为6mm，底部直径为3mm。壳体2与保护盖9均采用透明的塑料材料。

实施例2

本实施例中提供了一种植物根部毒理学研究的装置，包括可拆卸连接的毒理测试室与培养室，将培养室置于毒理测试室的上方进行毒理学测试，其中毒理测试室包括敞开式圆柱体结构的本体1，培养室包括圆台结构的壳体2。

本体1的直径为40mm，高度为90mm。本体1内设置两个相同的厚度为0.7mm的第一隔板4，第一隔板4将本体1分为第一腔室与第二腔室，两个第一隔板4的对接处形成试样腔6。本体1的开口处设置密封薄膜7。试样腔6内设置有可拆卸固定于本体1的底部的中空柱体。中空柱体的直径为2.5mm，高度为90mm。第一隔板4的一端与中空柱体的外壁对接，另一端与本体1内壁进行无缝连接。其中第一腔室底部设置有含有硒元素的固体培养基5，第二腔室中的固体培养基5中含有汞元素。本体1的外壁设有第一刻度线3，第一刻度线3靠近本体1开口端的第一条水平线为“1”刻度线。本体1、第一隔板4与中空柱体均采用透明的塑料材料。

壳体2横截面的直径由壳体2的底部向壳体2的开口端递增，壳体2的开口端的直径为40mm，底部的直径为25mm，母线的长度为80mm。沿壳体2的内壁设有生长仓，包括并排设置的两个硅胶的第二隔板11，第二隔板11竖立设置在壳体2的内壁。第二隔板11的厚度为0.7mm，第二隔板11的宽度为6mm，相邻的两个第二隔板11之间的距离为2.5mm。第二隔板11的两端分别设有固定端与支撑端，固定端为倾斜结构，支撑端为圆弧结构，第二隔板11的支撑端靠近壳体2的开口端设置。生长仓还包括密封斜板12，第二隔板11的固定端分别固定于密封斜板12的表面。密封斜板12与壳体2内壁的夹角为30°。相邻的两个第二隔板11之间设有湿润的海绵13，海绵13紧贴壳体2的内壁，其厚度为3mm。壳体2的外壁设有第二刻度线10，其靠近壳体2开口端的第一条水平线为“0”刻度线。

培养室还包括与壳体2可拆卸连接的敞开式的圆台结构的保护盖9。保护盖9横截面的直径由保护盖9的底部向保护盖9的开口端递增，保护盖9的开口端靠近壳体2的底部设置，保护盖9的底部开设第一通孔。壳体2的底部开设第二通孔，第二通孔内插入圆锥体结构的尖锐组件8，其伸出壳体2的底部表面，并伸入保护盖9内，尖锐组件8的高度为4mm，底部直径为2.5mm。壳体2与保护盖9均采用透明的塑料材料。

实施例3

本实施例中提供了一种植物根部毒理学研究的装置，包括可拆卸连接的毒理测试室与培养室，将培养室置于毒理测试室的上方进行毒理学测试，其中毒理测试室包括敞开式圆柱体结构的本体1，培养室包括圆台结构的壳体2。

本体1的直径为60mm，高度为150mm。本体1内设置两个相同的厚度为1.2mm的第一隔板4，第一隔板4将本体1分为第一腔室与第二腔室，两个第一隔板4的对接处形成试样腔6。本体1的开口处设置密封薄膜7。试样腔6内设置有可拆卸固定于本体1的底部的中空柱体。中空柱体的直径为4mm，高度为150mm。第一隔板4的一端与中空柱体的外壁对接，另一端与本体1内壁进行无缝连接。其中第一腔室与第二腔室中的固体培养基5中均含有铅元素。本体1的外壁设有第一刻度线3，第一刻度线3靠近本体1开口端的第一条水平线为“1”刻度线。本体1、第一隔板4与中空柱体均采用透明的塑料材料。

壳体2横截面的直径由壳体2的底部向壳体2的开口端递增，壳体2的开口端的直径为60mm，底部的直径为45mm，母线的长度为100mm。沿壳体2的内壁设有生长仓，包括并排设置的两个硅胶的第二隔板11，第二隔板11竖立设置在壳体2的内壁。第二隔板11的厚度为1.2mm，第二隔板11的宽度为10mm，相邻的两个第二隔板11之间的距离为4mm。第二隔板11的两端分别设有固定端与支撑端，固定端为倾斜结构，支撑端为圆弧结构，第二隔板11的支撑端靠近壳体2的开口端设置。生长仓还包括密封斜板12，第二隔板11的固定端分别固定于密封斜板12的表面。密封斜板12与壳体2内壁的夹角为60°。相邻的两个第二隔板11之间设有湿润的海绵13，海绵13紧贴壳体2的内壁，其厚度为4mm。壳体2的外壁设有第二刻度线10，其靠近壳体2开口端的第一条水平线为“0”刻度线。

培养室还包括与壳体2可拆卸连接的敞开式的圆台结构的保护盖9。保护盖9横截面的直径由保护盖9的底部向保护盖9的开口端递增，保护盖9的开口端靠近壳体2的底部设置，保护盖9的底部开设第一通孔。壳体2的底部开设第二通孔，第二通孔内插入圆锥体结构的尖锐组件8，其伸出壳体2的底部表面，并伸入保护盖9内，尖锐组件8的高度为7mm，底部直径为4mm。壳体2与保护盖9均采用透明的塑料材料。

应用例1

本应用例中采用实施例1提供的植物根部毒理学研究的装置进行玉米种子根部重金属镉与硒互作后的毒理反应研究，具体如下所述：

(1)将培养室倒放在桌面，选取饱满的玉米种子，放置在培养室底部，加入超纯水，浸泡10个小时后生成胚根，将超纯水倒出后，将培养室重新放回桌面；

(2)采用镊子小心夹取玉米种子，将玉米种子紧靠内壁放置在两个第二隔板11的支撑端上，其中玉米种子含有胚根的一侧朝向培养室底部放置，以保证玉米的根部生长笔直；

(3)然后向海绵13中滴加超纯水至海绵13完全湿润，玉米种子在温度为23℃，进行18个小时的光照，随后再阴凉处静置6个小时，生长两到三天达到标准后，借助外壁刻度线记录种子根部长度。

(4)随后，打开保护盖9，用尖锐组件8刺穿密封薄膜7，用镊子缓慢的夹出玉米种子，并将玉米种子的根部放入试样腔6内，使得玉米种子的根部暴露于第一腔室与第二腔室之间，再将培养室扣合在本体1上方进行观察。

本应用例中设置有两个对照组和三个实验组，且每组实验均设置三个重复实验。对于对照组，第一隔板4两侧均为含有100μm/L的Cd²⁺离子的固体培养基5。而对于实验组中隔板两侧的固体培养基5，其中一块均为含100μm/L的Cd²⁺离子的培养基5，另外一块分别含有不同比例的Cd²⁺和Se⁴⁺离子的培养基5，如表1所示：

表1

根部伸长量变化结果如图4所示，两个对照组之间相比，受到重金属镉的胁迫，玉米根部伸长量显著降低(P<0.05)，验证了重金属镉对玉米植物根部生长的抑制效应。更重要的是，与受到镉胁迫的对照组2相比，三个实验组中玉米根部的伸长量变化显著高于对照组(P<0.05)，表明了微量元素硒有助于缓解重金属镉对于玉米根部的毒害作用，促进根部的生长。且三个实验组之间伸长量的几何趋势，也表征了硒镉摩尔比的差异对缓解效应的影响，即硒镉比值为1：1时毒害作用最小。

三组实验组中植物根尖处的弯曲方向如图5所示(将玉米种子在培养室内取出进行拍摄以更好的观察弯曲变化)，均指向硒-镉互作的组分。

为了进一步验证实验结论，对玉米种子的根部进行切片并用荧光黄088染色，在荧光显微镜下观察根部木质素沉积变化(尤以内皮层细胞变化显著)，以反应根部老化的差异。荧光结果表明，实验组中玉米根部两侧木质素沉积变化均不同步，且差异明显。如图6所示，与单镉一侧相比，加入硒之后，玉米根部老化出现的位置与根尖的间隔距离更远，表明微量元素硒有助于延缓植物根部的衰老。

本发明提供的一种植物根部毒理学研究的装置及毒理学研究方法，具有简单、快速、方便且安全的特点，不仅适用于单因素影响的研究，还能够用于多元素组合效果的研究，减少了实验耗材，降低了实验风险，提高了实验效率。

申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种植物根部毒理学研究的装置，其特征在于，所述的装置包括可拆卸连接的毒理测试室与培养室，将所述的培养室置于所述毒理测试室的上方，所述的毒理测试室包括本体，所述的本体内设置至少两个对接的第一隔板，所述至少两个对接的第一隔板将所述本体分为至少两个腔室，相互对接的第一隔板的对接处留有试样腔，所述的试样腔用于容纳植物根部。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的本体为敞开式结构，所述本体的开口处设置有密封件；

优选地，所述的密封件为密封薄膜；

优选地，所述第一隔板远离所述试样腔的一端无缝连接所述本体的内壁；

优选地，所述的试样腔内设置有中空柱体，所述的中空柱体可拆卸固定于所述本体的底部；

优选地，所述第一隔板的一端与所述中空柱体的外壁对接，另一端与所述本体的内壁进行无缝连接；

优选地，所述本体中至少一个所述的腔室内设有培养基；

优选地，所述的本体包括柱体结构；

优选地，所述本体的外壁设有第一刻度线；

优选地，所述第一刻度线靠近所述本体开口端的第一条水平线为“1”刻度线；

优选地，所述的本体、第一隔板与中空柱体均采用透明的塑料材料。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述的培养室包括壳体，沿所述壳体的内壁设有生长仓，在所述的生长仓内进行植物根部的培养；

优选地，所述的生长仓包括并排设置的至少两个第二隔板，所述的第二隔板竖立设置在所述壳体的内壁；

优选地，所述的壳体包括敞开式的圆台结构；

优选地，所述壳体横截面的直径由所述壳体的底部向所述壳体的顶部递增，所述壳体的顶部设置开口；

优选地，所述第二隔板的两端分别设有固定端与支撑端，所述的固定端为倾斜结构，所述的支撑端为圆弧结构；

优选地，所述第二隔板的支撑端靠近所述壳体的开口端设置；

优选地，所述的生长仓还包括密封斜板，所述第二隔板的固定端分别固定于所述密封斜板的表面；

优选地，所述的密封斜板与所述壳体内壁的夹角为30～60°；

优选地，相邻的两个所述第二隔板之间设有供水组件，所述的供水组件紧贴所述壳体的内壁；

优选地，所述的供水组件包括湿润的海绵和/或纱布；

优选地，所述的第二隔板采用的材料包括硅胶；

优选地，所述壳体的外壁设有第二刻度线；

优选地，所述第二刻度线靠近所述壳体开口端的第一条水平线为“0”刻度线；

优选地，所述第二隔板支撑端的最低端点与所述的“0”刻度线平齐。

4.根据权利要求1-3任一项所述的装置，其特征在于，所述的培养室还包括与所述壳体可拆卸连接的保护盖；

优选地，所述的保护盖为敞开式的圆台结构；

优选地，所述的保护盖横截面的直径由靠近所述壳体的一端向远离所述壳体的一端递减；

优选地，所述保护盖远离所述壳体的一侧表面开设第一通孔；

优选地，所述壳体的底部开设第二通孔，所述的第二通孔内插入尖锐组件，所述的尖锐组件伸出所述壳体的底部表面；

优选地，所述的尖锐组件为圆锥体结构，所述的尖锐组件的顶端伸入所述保护盖内；

优选地，所述的尖锐组件采用的材质包括金属材料；

优选地，所述壳体和保护盖的材质与所述本体的材质相同。

5.根据权利要求1-4任一项所述的装置，其特征在于，所述本体的直径为30～60mm；

优选地，所述本体的高度为90～150mm；

优选地，所述第一隔板的厚度为0.7～1.2mm；

优选地，所述试样腔的直径为1～4mm；

优选地，所述第一隔板的高度与所述本体的高度相同。

6.根据权利要求3或4所述的装置，其特征在于，所述壳体的开口端的直径与所述本体的直径相同；

优选地，所述壳体底部的直径为25～45mm；

优选地，所述圆台的母线的长度为80～100mm；

优选地，所述第二隔板的厚度为0.7～1.2mm；

优选地，所述第二隔板的宽度为5～10mm；

优选地，相邻的两个所述第二隔板之间的距离与所述试样腔的直径相同；

优选地，所述供水组件的厚度为2～4mm。

7.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述保护盖开口端的直径与所述壳体的底部的直径相同；

优选地，所述尖锐组件的高度为4～7mm；

优选地，所述尖锐组件的高度小于所述保护盖的高度；

优选地，所述尖锐组件底部的直径与所述本体内的试样腔的直径相同。

8.一种毒理学研究方法，所述的方法采用权利要求1-7任一项所述的装置进行实验，其特征在于，所述的方法包括：

在培养室中进行植物根部的培养，再将培养的植物根部放入毒理测试室的本体内，随后将培养室扣合在毒理测试室上方，进行毒理学研究。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述的植物根部的培养包括：

将壳体的开口端朝上放置，再将植物种子置于壳体底部，加入水进行浸泡生成胚芽，结束浸泡后，将壳体内水倒出，随后取出植物种子，并放置于生长仓内，使得植物种子的根部在相邻的两个第二隔板之间的空隙中生长；

优选地，将所述的植物种子放置于相邻的两个第二隔板的支撑端；

优选地，所述的植物种子的最低端点与所述壳体表面的“0”刻度线平齐；

优选地，所述植物种子的胚芽朝向壳体底部放置；

优选地，所述植物的根部朝壳体的底部方向伸长；

优选地，所述的水为超纯水；

优选地，所述加入水后的水面高于所述植物种子；

优选地，将所述壳体内的水沿远离所述生长仓一侧的内壁倒出；

优选地，将植物种子置于生长仓后，向供水组件中添加超纯水，使得所述供水组件完全湿润。

10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述的毒理学研究具体包括以下步骤：

(Ⅰ)打开培养室的保护盖，采用壳体底部的尖锐组件在与试样腔相对应的位置，将本体开口处的密封件击破，再取出尖锐组件，将保护盖与壳体进行固定；

(Ⅱ)随后取出壳体内的植物种子，将植物种子的根部伸入试样腔中；

(Ⅲ)植物种子的根部暴露于本体的腔室内，随后将培养室扣合在本体上方进行观察；

优选地，步骤(Ⅱ)中，所述的植物种子放置于相邻的两个第一隔板的上方；

优选地，步骤(Ⅲ)中，所述壳体的开口端朝向所述本体进行扣合；

优选地，步骤(Ⅲ)中，所述本体内至少一个所述的腔室内设置有培养基；

优选地，所述的培养基中包括硒、汞、镉、砷和铅中的任意一种或至少两种组合的元素；

优选地，所述的观察包括观察植物根部低端伸长长度和/或根尖的弯曲指向。

Images