CN201894089U

CN201894089U - 用稳定性碳同位素气体标记植物的装置

Info

Publication number: CN201894089U
Application number: CN2010206089694U
Authority: CN
Inventors: 李凤兰; 李鸣光; 谭凤仪; 昝启杰
Original assignee: Shenzhen Research Institute of CityU
Current assignee: Shenzhen Research Institute of CityU
Priority date: 2010-11-16
Filing date: 2010-11-16
Publication date: 2011-07-13
Anticipated expiration: 2020-11-16

Abstract

本实用新型公开了一种用稳定性碳同位素气体标记植物的装置，它包括底盆、透明罩、标记平台、¹³CO₂生成单元、二氧化碳稀释单元；底盆包括至少一个进水口和至少一个出水口，透明罩的下部开口扣于所述底盆中，底盆中具有的水面高于透明罩下部开口底缘的水将所述透明罩封闭成一个密闭的用于标记植物的空间，透明罩下部开口底缘与底盆的内底面之间留有间隙；标记平台设置于密闭空间中并位于水面以上。所述¹³CO₂生成单元包括有设置于标记平台上的反应瓶；所述二氧化碳稀释单元包括设置于标记平台上的抽气泵和设置于密闭空间外部的吸附瓶。这种同位素标记装置结构简单、操作方便，可以标记较大株植物，标记时碳同化率高、标记成功率高。

Description

用稳定性碳同位素气体标记植物的装置

技术领域

本实用新型涉及一种同位素示踪装置，尤其是一种用稳定性碳同位素气体标记植物的装置。

背景技术

同位素示踪法是指用示踪剂（标记原子或标记化合物）研究被追踪物质在实验系统内运动、转化规律的方法。它可以作为一种工具，用于科学实验，研究物质的运动，转化历程，揭露客观规律。目前生物学上通常采用同位素示踪法来研究物质或元素在生物体内的运转规律。稳定性同位素示踪法相比放射性同位素示踪法有如下优点：无放射性（对生物体及人体安全）、没有放射性衰变（试验周期不受限制）、不污染环境以及可以进行某些放射性同位素难以进行的示踪试验。但是，稳定性同位素示踪是依靠核素在天然界丰度的确定性以及通过富集的办法改变其丰度来预测该同位素的运动规律的，而该核素本身在天然界又是存在的，因此，在实验过程中常常不易标记成功或是检测不到。

发明内容

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种结构简单、操作方便、标记成功率高的用稳定性碳同位素气体标记植物的装置。

本实用新型采用如下的技术方案：一种用稳定性碳同位素气体标记植物的装置，包括底盆、透明罩、标记平台、¹³CO₂生成单元、二氧化碳稀释单元；所述底盆包括至少一个进水口和至少一个出水口，所述透明罩的下部开口扣于所述底盆中，底盆中具有的水面高于透明罩下部开口底缘的水将所述透明罩封闭成一个密闭的用于标记植物的空间，所述透明罩下部开口底缘与所述底盆的内底面之间留有间隙；所述标记平台设置于所述密闭空间中并位于水面以上；所述¹³CO₂生成单元包括反应瓶、输液管、输液调节阀和输液器，所述反应瓶为设置于标记平台上的上部敞口容器，输液调节阀和输液器设置于所述密闭空间的外部，输液管通过输液调节阀将输液器与反应瓶连通；所述二氧化碳稀释单元包括抽气泵、排气管、排气调节阀、吸附瓶、回气管、回气调节阀，所述抽气泵设置于标记平台上，排气调节阀、吸附瓶和回气调节阀设置于所述密闭空间的外部，吸附瓶为密闭瓶，排气管通过排气调节阀将抽气泵与吸附瓶的下部连通，回气管通过回气调节阀将吸附瓶的上部与所述密闭空间的上部连通。

其进一步改进是，所述用稳定性碳同位素气体标记植物的装置还包括二氧化碳检测单元，该二氧化碳监测单元包括二氧化碳监测传感器、二氧化碳监测仪和连接导线，二氧化碳监测传感器设置于所述密闭空间的上部，二氧化碳监测仪设置于所述密闭空间的外部并通过连接导线与二氧化碳传感器电连接。

进一步的改进是，所述用稳定性碳同位素气体标记植物的装置还包括风扇，所述风扇悬挂设置于所述密闭空间的顶部。

进一步的改进是，所述用稳定性碳同位素气体标记植物的装置还包括温湿度计，所述温湿度计设置于所述标记平台上。

更进一步的改进是，所述输液管、排气管和连接导线从所述透明罩下部开口底缘与底盆内底面之间的间隙进出所述密闭空间。

所述透明罩的材质为有机玻璃或者PC板。

所述输液管、排气管为软质塑料管。

所述标记平台设有至少三个支脚，支脚支撑于所述底盆的内底面上。

所述底盆的进水口高于或者低于出水口。

所述透明罩至少由三块支撑块支撑于所述底盆的内底面上。

用本实用新型的装置进行植物标记的方法如下：

1、稀释空间内CO₂的浓度

此过程的主要目的是有意让被标记的植物“饥饿”一段时间，以提高标记开始后的碳同化率。具体方法是：用抽气泵抽出放有被标记植物的密闭空间的气体，经由排气管通入密闭吸附瓶的NaOH溶液中，瓶内反应式为：2NaOH + CO₂→ Na₂CO₃+ H₂O，被吸掉CO₂的气体通过回气管道被送回密闭空间。这样，不断的循环抽气→过NaOH溶液→送气回密闭空间，便将空间的CO₂浓度稀释下来。密闭空间CO₂浓度下降到一定程度后，停止抽气，并关掉排气调节阀和回气调节阀，CO₂稀释过程结束。

2、标记气体（¹³CO₂）生成，标记正式开始

此过程在CO₂稀释过程结束后进行。将配制好的HCl溶液用输液器通过输液管缓慢注射到装有碳标记物（如Ba¹³CO₃）的反应瓶内，瓶内反应式为：Ba¹³CO₃ + 2HCl → BaCl₂ + H₂O + ¹³CO₂↑。随着反应的进行，密闭空间内CO₂浓度不断上升，直至达到设定浓度后，调节输液调节阀，控制HCl溶液的注入量，以维持密闭空间一定的CO₂浓度。被标记植物便在设定CO₂浓度的密闭空间内进行光合作用，固定CO₂。此过程持续1～2小时。

密闭空间内温度和湿度由温湿计监测，其温度由放入和流出底盆的流动水温度、高度和流速来控制；密闭空间内CO₂浓度由CO₂监测仪监测，标记气体的浓度（即生成¹³CO₂的速度）由单位时间内注入的反应物的量来控制；密闭空间内的气体由风扇搅动均匀；风扇及抽气泵开关均在标记室外自由控制。

本实用新型的有益效果是：

1、标记装置设置有二氧化碳稀释单元，可稀释空间内CO₂浓度，有意让被标记的植物“饥饿”一段时间，有利于提高标记时的碳同化率；

2、二氧化碳稀释单元的抽气泵设置在透明罩内密闭的标记空间，稀释空间内CO₂浓度时，抽出的气体去除CO₂后直接送回密闭空间，保证空间内气体密度、压强一致；

3、标记装置进出密闭标记空间的线、管均由水体内进出，保证空间的密封状态良好，提高标记效率；

4、本实用新型的标记装置可以标记整株较大的植株，不局限于植株上的几片叶子。

5、本实用新型的标记装置，结构简单、实用，可以就地取材自行制作，进行植物标记时操作方便；

6、使用本实用新型的标记装置进行植物的同位素标记，标记成功率高。

附图说明

图1为本实用新型优选的一种标记装置的结构示意图；

图2为图1所示标记装置放置有标记植物时的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图作详细说明。参考图1，底盆1具有进水口11和出水口12，进水口11可以高于出水口12也可以低于出水口12 ,进水口11和出水口12分别位于底盆1相对的两个面上。底盆1的横截面可以是圆形或者方形或者其他形状，高度以30～50厘米为宜。透明罩2的下部开口扣于底盆1中，其底缘与底盆1内底面之间用均布的六块垫块垫起，底盆1中加有水位高于透明罩2下部底缘的水13时，水面将透明罩2封闭成一个密闭的空间，装置内的水13呈连通的状态，这样可以通过控制加入水13的温度、流速来调节密闭空间的气温和空气相对湿度。透明罩2 可以是有机玻璃材质或者是用聚碳酸酯（PC）板或者透明PE膜制成，其高度以1米左右为宜，外形与底盆1相适配。标记平台3通过四个支脚架于上述密闭空间中，平台面高于水面，其上用于放置被标记植物。¹³CO₂生成单元4包括反应瓶41、输液管42、输液调节阀43和输液器44，反应瓶41为设置于标记平台3上的上部敞口容器，其中装有碳标记物（如Ba¹³CO₃）411，输液调节阀43和输液器44设置于密闭空间的外部，输液器44中装有HCl溶液441，输液管42通过输液调节阀43将输液器44与反应瓶41连通，可以用医用注射器作输液器44，也可以使用医用输液瓶悬挂于高于标记平台3的位置依靠重力输入HCl溶液441，输液调节阀43可以是旋塞阀或球阀，输液管42为塑料软管，如PVC软管，也可以是硬管通过管接头连接。二氧化碳稀释单元5包括抽气泵51、排气管52、排气调节阀521、吸附瓶53、回气管54、回气调节阀541，抽气泵51设置于标记平台3上，排气调节阀521、吸附瓶53和回气调节阀541设置于所述密闭空间的外部，吸附瓶53为密闭瓶，其中装有NaOH溶液，装入量以瓶高的1/2～2/3为宜，排气管52通过排气调节阀521将抽气泵51与吸附瓶53的下部连通并使排气管52伸入到NaOH溶液中，回气管54通过回气调节阀541将吸附瓶的上部与所述密闭空间的上部连通，吸附瓶53中的回气管54进口高于NaOH溶液液面，回气管54与透明罩2连接的部位保证密封不漏气，回气管54为塑料软管，如PVC软管，也可以是硬管通过管接头连接。排气调节阀521、回气调节阀541可以是旋塞阀或球阀。

该标记装置还包括有二氧化碳检测单元7，二氧化碳监测单元7包括二氧化碳监测传感器71、二氧化碳监测仪72和连接导线73，二氧化碳监测传感器71设置于密闭空间的上部，二氧化碳监测仪72设置于密闭空间的外部并通过连接导线73与二氧化碳传感器71电连接。另外在密闭空间的顶部还悬挂设置有低速小风扇6，通过小风扇6的搅动使密闭空间的空气成分和温度均匀。在标记平台上3上还设置有温湿度计8，用于监测密闭空间的温湿度。因为透明罩2下部开口底部与底盆1的内底面有一定间隙，输液管42、排气管52和连接导线73以及风扇6和抽气泵51的电源线、控制线均从透明罩2下部开口底缘与底盆内底面之间的间隙进出密闭空间，减少了在透明罩2上开口，使密闭空间的气密效果更好。

参考图2，进行同位素标记时，标记植物9置于标记平台3的上面。随机选取一组不同侵染等级的薇甘菊和田野菟丝子寄生结合体放入标记装置内。密闭空间（标记室）尺寸为：直径60cm×高100cm，室外周围通入经降温的自来水，通过控制水流流量和水位高度控制标记室内的温度。标记前先稀释CO₂浓度（用碱溶液吸收CO₂）30min使植物饥饿一段时间再进行¹³CO₂标记以提高¹³CO₂的吸收同化率。标记开始时，在标记室内放入盛有约8.0gBa¹³CO₃（原子丰度为98%）的反应瓶41，密封标记室后用输液器（注射器）44注入3mol/L的HCl溶液直至Ba¹³CO₃完全溶解释放出¹³CO₂气体，控制加入HCl溶液的量使标记室内CO₂浓度约1000μmol·mol^-1。CO₂浓度由CO₂浓度滥测单元4监测；光照强度由Digital Light Meter照度计测定，温度和湿度由温湿计8监测。标记时间为2h（上午9∶00～11∶00）。

标记前CO₂浓度由360±20μmol·mol^-1稀释至170±20μmol·mol^-1；标记开始后，CO₂浓度缓慢上升直至1000μmol·mol^-1，控制HCl溶液注入量，维持CO₂浓度在1000±20μmol·mol^-1；标记过程中标记室内的温度均保持在28～30℃；湿度保持在80～90%；光照强度为1000～1200μmol·m^-2·s^-1。碳同化率达到2.8～13.6%，标记成功率为100%。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种用稳定性碳同位素气体标记植物的装置，其特征在于：其包括底盆、透明罩、标记平台、¹³CO₂生成单元、二氧化碳稀释单元；所述底盆包括至少一个进水口和至少一个出水口，所述透明罩的下部开口扣于所述底盆中，底盆中具有的水面高于透明罩下部开口底缘的水将所述透明罩封闭成一个密闭的用于标记植物的空间，所述透明罩下部开口底缘与所述底盆的内底面之间留有间隙；所述标记平台设置于所述密闭空间中并位于水面以上；所述¹³CO₂生成单元包括反应瓶、输液管、输液调节阀和输液器，所述反应瓶为设置于标记平台上的上部敞口容器，输液调节阀和输液器设置于所述密闭空间的外部，输液管通过输液调节阀将输液器与反应瓶连通；所述二氧化碳稀释单元包括抽气泵、排气管、排气调节阀、吸附瓶、回气管、回气调节阀，所述抽气泵设置于标记平台上，排气调节阀、吸附瓶和回气调节阀设置于所述密闭空间的外部，吸附瓶为密闭瓶，排气管通过排气调节阀将抽气泵与吸附瓶的下部连通，回气管通过回气调节阀将吸附瓶的上部与所述密闭空间的上部连通。

2.如权利要求1所述的用稳定性碳同位素气体标记植物的装置，其特征在于：其还包括二氧化碳检测单元，该二氧化碳监测单元包括二氧化碳监测传感器、二氧化碳监测仪和连接导线，二氧化碳监测传感器设置于所述密闭空间的上部，二氧化碳监测仪设置于所述密闭空间的外部并通过连接导线与二氧化碳传感器电连接。

3.如权利要求1或2所述的用稳定性碳同位素气体标记植物的装置，其特征在于：其还包括风扇，所述风扇悬挂设置于所述密闭空间的顶部。

4.如权利要求1或2所述的用稳定性碳同位素气体标记植物的装置，其特征在于：其还包括温湿度计，所述温湿度计设置于所述标记平台上。

5.如权利要求1或2所述的用稳定性碳同位素气体标记植物的装置，其特征在于：所述输液管、排气管和连接导线从所述透明罩下部开口底缘与底盆内底面之间的间隙进出所述密闭空间。

6.如权利要求1或2所述的用稳定性碳同位素气体标记植物的装置，其特征在于：所述透明罩的材质为有机玻璃。

7.如权利要求1或2所述的用稳定性碳同位素气体标记植物的装置，其特征在于：所述输液管、排气管为软质塑料管。

8.如权利要求1或2所述的用稳定性碳同位素气体标记植物的装置，其特征在于：所述标记平台设有至少三个支脚，支脚支撑于所述底盆的内底面上。

9.如权利要求1或2所述的用稳定性碳同位素气体标记植物的装置，其特征在于：所述底盆的进水口高于出水口。

10.如权利要求1或2所述的用稳定性碳同位素气体标记植物的装置，其特征在于：所述透明罩至少由三块支撑块支撑于所述底盆的内底面上。