CN203998964U - 植物器官碳同位素光合标记co2制备装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于植物光合作用研究领域，公开了一种植物器官碳同位素光合标记CO₂制备装置，包括气体反应瓶、第一注射器、第一软管、第一夹子、第二注射器、气体储存瓶、第二软管、第二夹子和蒸馏水瓶；第一软管的一端插入气体反应瓶上的橡胶塞，第一软管的另一端以及第二软管的一端分别插入气体储存瓶上的橡胶塞，第二软管的另一端插入蒸馏水瓶；第一注射器用于向气体反应瓶中注射液体；第二注射器用于从气体储存瓶抽取液体；第一夹子用于夹住第一软管，第二夹子用于夹住第二软管。本实用新型能够有效保证产生植物特定器官¹⁴C等碳标记，且操作简单易行。

Description

植物器官碳同位素光合标记CO2制备装置

技术领域

本实用新型属于植物光合作用研究领域，具体涉及植物单一器官¹⁴C、 ¹³C、¹¹C光合标记过程中的CO₂制备装置。

技术背景

植物光合作用是世界上最大的将光能转化为化学能的一种化学反应。小麦是第二大粮食作物，在世界和我国粮食安全中具有重要地位。我国小麦主产区主要是北方冬小麦区，挖掘小麦自身光合碳同化物运筹规律，对于实现农业的优质高产意义重大。碳同位素示踪技术已被广泛应用于碳转化与循环方面的研究，植物碳同位素示踪技术是研究植物碳同化物转运的基础，也是研究植物碳同化物转运非常灵敏的方法，尤其被用于研究植物的光合作用特性以及植物吸收CO₂合成的有机碳在其体内的运转和分配。

叶片是小麦进行光合作用的主要器官，对产量的贡献已较为清楚。尽管绿色叶片是作物的主要光合器官，但许多作物的非叶器官或组织，如茎秆、花器、果实和某些气生根等，也能形成或含有叶绿素，并具有实际的或潜在的光合能力，作物的整株光合生产潜力有待充分挖掘。麦类作物的非叶器官的光合作用对籽粒产量具有重要贡献，特别是穗器官由于所处的空间位置有利于截获光合CO₂，其光合作用很早就受到人们的关注。魏爱丽等研究表明，穗是小麦光合产物的一个主要源，穗器官对籽粒的贡献率在10％-76％之间。田纪春研究不同光合器官对籽粒的贡献率，发现穗对籽粒的贡献率在10％以上，有的品种可达95％以上。

Jenkinson于1960年设计了在密闭标记箱内用水培方法成功生产了¹⁴C同位素标记黑麦草的¹⁴CO₂同位素标记装置。该,装置较为复杂，对一些植 物使用该装置与土培下得到的结果存在差异，且操作时Na₂ ¹⁴CO₃与HCl反应剧烈不便于控制。FAO/IAEA于2001年介绍了在密闭条件下以¹³C、¹⁴C、 ¹⁵N同位素标记土培的水稻、苜蓿和千斤拔(豆科)的方法，而该技术费用较高。肖和艾于2007年介绍了在密闭条件下以土壤为栽培基质进行植物¹⁴C同位素标记，该方法可根据植物生长需要缓慢加入¹⁴CO₂，但对于不规则器官(如穗)的一次标记或瞬时标记，该装置较为复杂。另外，由于CO₂易扩散，在进行植物碳同位素标记时存在一定的技术难度，并且对于植物不规则器官、特定器官(如农作物的穗、茎和鞘等)，目前尚无专门的标记装置，属于空缺。因此，¹⁴C等碳标记对植物特定器官碳同化物转运的研究是一个巨大障碍。

发明内容

为了克服现有技术中¹⁴C等碳标记操作繁琐的局限，本实用新型的目的在于，提供一种植物器官碳同位素光合标记CO₂制备装置，该装置能够有效保证产生植物特定器官(如作物穗)¹⁴C等碳标记，且操作简单易行。

为了实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案予以实现：

一种植物器官碳同位素光合标记CO₂制备装置，包括气体反应瓶、第一注射器、第一软管、第一夹子、第二注射器、气体储存瓶、第二软管、第二夹子和蒸馏水瓶；第一软管的一端插入气体反应瓶上的橡胶塞，第一软管的另一端以及第二软管的一端分别插入气体储存瓶上的橡胶塞，第二软管的另一端插入蒸馏水瓶；第一注射器用于向气体反应瓶中注射液体；第二注射器用于从气体储存瓶抽取液体；第一夹子用于夹住第一软管，第二夹子用于夹住第二软管。

进一步的，所述第一软管和第二软管与橡胶塞均通过密封胶密封。

进一步的，所述蒸馏水瓶采用烧杯、量筒或其他开口容器。

进一步的，所述第一透明玻璃瓶和第二透明玻璃瓶选用500mL。

进一步的，所述第一软管和第二软管内径为0.7mm。

进一步的，所述第一注射器和第二注射器的规格为10mL。

进一步的，所述第一夹子和第二夹子采用软管夹。

进一步的，所述气体反应瓶、气体储存瓶和蒸馏水瓶位于同一水平高度。

进一步的，所述蒸馏水瓶置于升降台上。

进一步的，所述升降台采用小型手动升降台。

与现有技术相比，本实用新型的优点如下：

本实用新型的密封性、安全性好；气体发生瓶和气体储存瓶规格可选择性强，可根据需求略加改造；结构简单，产生CO₂量稳定，操作方便；适用于¹⁴C、¹³C、¹¹C等植物单一器官，适用于微示踪标记。

附图说明

图1为本实用新型的装置的结构示意图。

下面通过具体实施方式对本实用新型做进一步详细说明。

具体实施方式

如图1所示，本实施例的植物器官碳同位素光合标记CO₂制备装置，包括气体反应瓶1、第一注射器2、第一软管3、第一夹子4、第二注射器5、气体储存瓶6、第二软管7、第二夹子8、蒸馏水瓶9和升降台10；第一软管3的一端插入气体反应瓶1上的橡胶塞并通过密封胶密封，第一软管3的另一端以及第二软管7的一端分别插入气体储存瓶6上的橡胶塞并通过密封胶密封，第二软管7的另一端插入蒸馏水瓶9；第一注射器2用于向气体反应瓶1中注射液体；第二注射器5用于从气体储存瓶6抽取液体；第一夹子4用于夹住第一软管3，第二夹子8用于夹住第二软管7。蒸馏水瓶 9置于升降台10上，气体反应瓶1、气体储存瓶6和蒸馏水瓶9位于同一水平高度。

气体反应瓶1和气体储存瓶6可选用500mL或其它规格，材质为硅酸盐，其瓶塞为橡胶塞；第一软管3和第二软管7材质为硅胶，内径为0.7mm；第一注射器2和第二注射器的规格为10mL；第一夹子4和第二夹子8采用实验室用普通软管夹；蒸馏水瓶9可选用1.0L或其他规格的烧杯、量筒或者其他开口容器，材质为硅酸盐；升降台10采用小型手动升降台；密封胶采用真空脂或凡士林。

使用本实用新型的装置进行植物器官碳同位素光合标记CO₂制备的具体操作如下：

首先，将第一注射器2中装入质量分数为50％的HClO₄，将第二注射器5中装入蒸馏水，将气体反应瓶1中盛装含有标记用量Ba¹⁴CO₃(含载体BaCO₃)的蒸馏水。其次，由第一注射器2向气体反应瓶1中注入20mL质量分数为50％的HClO₄，此时气体反应瓶1被充满；产生的¹⁴CO₂通过第一软管3进入空的气体储存瓶6中储存，同时用第二夹子8夹住第二软管7；最后，用第一注射器2注入少量蒸馏水赶净第一软管3中残余CO₂气体至第一软管3的中段，用第一夹子4夹住用第一软管3，备用。

待使用时，松开第二夹子8，用第二注射器5从气体储存瓶6中抽取相应CO₂用量，同时通过第二软管7从蒸馏水瓶9(装蒸馏水约800mL，根据液面下降量及时补加蒸馏水)中倒吸入蒸馏水，保持¹⁴CO₂气体储存瓶中的气压与外界相等，将第二注射器5中的¹⁴CO₂注入植物标记器官的套袋中。

测量室的实施例：

于2012年10月17日在西北农林科技大学北校区网室中进行盆栽试验。试验用上口直径24cm，下口直径17cm，高24cm的聚乙烯塑料桶，桶重 0.210千克，供试土壤采自西北农林科技大学大田耕作层土，最大田间持水量为29％，风干后过筛，播种时盆栽中每盆用土7kg，覆土1kg。同时施用肥料尿素0.447g/kg土，磷酸二氢钾0.2g/kg土。土壤含水量14.7％，土壤最大田间持水量使土壤净含水量为29％，每盆撒20粒小麦种子，选用品种为普冰143和郑引1号。

每盆定苗15株，拔节期除分蘖，只留主茎。本试验采用两种水分处理即：正常供水(CK)和水分亏缺处理(MD)，土壤水分分别保持在最大田间持水量的70％-75％和45％-50％(表1)。拔节期后期开始控水，水分处理期间每天通过称重法按控水标准灌水，每处理重复15盆。

表1不同水分亏缺处理土壤含水量

¹⁴CO₂标记试验于花后10d进行，选择长势一致的小麦挂牌进行¹⁴C标记，每个品种标记30株，分别于花后10d、15d、20d、25d和30d采样，每次采样6株。标记方法：上午9：00用聚乙烯塑料袋套住穗部并封口，用注射器注入5mL的¹⁴CO₂，标记比活度81.77×10⁴Bq/L CO₂，立即胶封。光合1h后用NaOH溶液回收残留于袋中的¹⁴CO₂，除去塑料袋。

取样后植株按籽粒、颖片、外稃、内稃和轴分开，105℃杀青15min，在70℃烘箱中烘干至恒重粉碎。从磨碎的样品中称取50mg，加入60％HClO₄和30％H₂O₂。70℃水浴锅中消化，加入10mL闪烁液(Ready-Solv,Beckman)，暗处过夜，测定总放射性活度。以上操作均重复4次。¹⁴C含量测定采用多功能液体闪烁计数系统(LS-6500，美国Beckman公司，计数效率≥95％)。

小麦花后6d标记，不同时间段采样，穗器官¹⁴C放射性活度如下：

表1小麦花后穗器官¹⁴C放射性活度(dpm/g)

Claims (10)

1.一种植物器官碳同位素光合标记CO₂制备装置，其特征在于，包括气体反应瓶(1)、第一注射器(2)、第一软管(3)、第一夹子(4)、第二注射器(5)、气体储存瓶(6)、第二软管(7)、第二夹子(8)和蒸馏水瓶(9)；第一软管(3)的一端插入气体反应瓶(1)上的橡胶塞，第一软管(3)的另一端以及第二软管(7)的一端分别插入气体储存瓶(6)上的橡胶塞，第二软管(7)的另一端插入蒸馏水瓶(9)；第一注射器(2)用于向气体反应瓶(1)中注射液体；第二注射器(5)用于从气体储存瓶(6)抽取液体；第一夹子(4)用于夹住第一软管(3)，第二夹子(8)用于夹住第二软管(7)。

2.如权利要求1所述的植物器官碳同位素光合标记CO₂制备装置，其特征在于，所述第一软管(3)和第二软管(7)与橡胶塞均通过密封胶密封。

3.如权利要求1所述的植物器官碳同位素光合标记CO₂制备装置，其特征在于，所述蒸馏水瓶(9)采用烧杯、量筒或其他开口容器。

4.如权利要求1所述的植物器官碳同位素光合标记CO₂制备装置，其特征在于，所述气体反应瓶(1)和气体储存瓶(6)选用500mL。

5.如权利要求1所述的植物器官碳同位素光合标记CO₂制备装置，其特征在于，所述第一软管(3)和第二软管(7)内径为0.7mm。

6.如权利要求1所述的植物器官碳同位素光合标记CO₂制备装置，其特征在于，所述第一注射器(2)和第二注射器的规格为10mL。

7.如权利要求1所述的植物器官碳同位素光合标记CO₂制备装置，其特征在于，所述第一夹子(4)和第二夹子(8)采用软管夹。

8.如权利要求1所述的植物器官碳同位素光合标记CO₂制备装置，其 特征在于，所述气体反应瓶(1)、气体储存瓶(6)和蒸馏水瓶(9)位于同一水平高度。

9.如权利要求1所述的植物器官碳同位素光合标记CO₂制备装置，其特征在于，所述蒸馏水瓶(9)置于升降台(10)上。

10.如权利要求9所述的植物器官碳同位素光合标记CO₂制备装置，其特征在于，所述升降台(10)采用小型手动升降台。