CN205584987U - 一种植物水培装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种植物水培装置。本实用新型提供的植物水培装置，包括水培板(1)和若干培育腔(2)；培育腔由腔体(2‑1)和支持介质(2‑2)组成；所述腔体为上下均开口的中空管状；所述支持介质一部分填充于所述腔体，另一部分从所述腔体的下开口延伸出来；所述水培板的板体上设置有若干通孔；所述水培板的边缘设有高出所述水培板的板体平面的悬挂支撑部件；每个所述培育腔插设于一个所述通孔中。采用本实用新型提供的植物水培装置进行植物培养，具有低成本、易操作等特点。本实用新型提供的植物水培装置方法和装置可协助科研顺利进行，对于植物学、植物生理学及分子生物学提供一定的帮助，适于大量推广应用。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种植物水培装置。
背景技术
拟南芥具有生长周期短、基因组小、易于转化等特点，因此被作为一种模式植物广泛用于高等植物的分子生物学研究中。拟南芥生长受到光照、温度、水分、营养等外界条件的制约，其生长状态直接影响科研进展。由于研究目的不同，各种各样的培养系统用于拟南芥的研究，例如琼脂粉平板、正常土培、沙培以及水培等。
水培是一种规范统一、可重复性高的培养系统，由于其具有养分高利用率及营养成分可控性而被广泛用于拟南芥根系和营养成分分析及互作研究中。在水培过程中，拟南芥幼苗多被置于石棉等介质中，依靠介质吸收营养液进而生长发育。然而，大部分水培系统的装置用水量大、易生菌，一方面难以保证根的正常伸长和生长，另一方面很难保证其完成完整的生长周期。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种植物水培装置。
本实用新型提供的植物水培装置，包括水培板1和若干培育腔2；
培育腔由腔体2-1和支持介质2-2组成；所述腔体为上下均开口的中空管状；所述支持介质一部分填充于所述腔体，另一部分从所述腔体的下开口延伸出来；
所述水培板的板体上设置有若干通孔；所述水培板的边缘设有高出所述水培板的板体平面的悬挂支撑部件；
每个所述培育腔插设于一个所述通孔中。
具体来说，所述水培板的两个边缘各设有一个悬挂支撑部件。所述悬挂支撑部件具体可为倒L型。
所述水培板为一体成型的中间下沉式结构(凹型结构)，由两端的两个平台部和中间的下沉部组成；所述通孔以阵列的方式均匀分散设置于所述下沉部。
所述腔体的形状为倒圆台型；所述腔体的上底面的直径大于所述通孔的直径，所述腔体的下底面的直径小于所述通孔的直径。
所述支持介质为海绵。
所述水培板的材质为不透明材质。所述水培板的材质为不透明塑料材质。
所述腔体的形状为倒圆台型；所述腔体的上底面的直径大于所述通孔的直径，所述腔体的下底面的直径小于所述通孔的直径。
所述腔体的上底面内径为0.4cm、外径为0.6cm，所述腔体的下底面内径为0.3cm、外径为0.5cm，所述腔体的高度为0.5cm。
所述支持介质从所述腔体下开口延伸出来的长度为0.5cm。
所述水培板的平台部和下沉部的宽度均为11.5cm，每个平台部的长度为1.5cm，下沉部的长度为13cm，下沉部的高度为1cm。
所述通孔的直径为0.55cm，每两个所述通孔的间距为2cm。
所述水培板中以5乘以6的阵列方式均匀分散设置有30个通孔。
所述水培板的厚度为0.2cm。
本实用新型还保护一种植物水培系统，包括以上任一所述的植物水培装置以及与所述水培板的形状和大小匹配的黑色水培容器。
所述水培容器的容量约为3L。
所述水培容器的形状为矩形、尺寸为长15cm，宽12cm，深度17cm。
所述植物为小籽粒植物，例如拟南芥、水稻。
所述植物水培装置的使用方法如下：将以上任一所述植物水培装置架设于所述水培容器中；所述水培容器中装有水培液，植物水培装置的支持介质的底部保持浸润于水培液中；将拟南芥种子播种在植物水培装置的培育腔中，进行全生长周期的培养。
所述培养过程中，种子生根后每隔1-3天更换新鲜的水培液。
所述水培液为Hoagland营养液或低氮营养液。
每个所述培育腔中播种2-3粒拟南芥种子。
所述培养的培养条件：先在黑暗、22℃条件下培育至胚轴伸长1cm，然后在长日照(16小时光照/8小时黑暗)、22℃条件下培养。
本实用新型提供的装置和方法不仅可以用于拟南芥全生长周期的培养，还可用于小籽粒植物(例如水稻、拟南芥)幼苗期的培养。
本实用新型的优点如下：
(1)低成本：用于制备装置的材料价格合理，经济实惠，无需大量经济投入；
(2)无菌无水藻：没有采用常规方法中的琼脂糖，而是采用疏松的海绵作为支持介质，可有效防止细菌的产生；水培板的材质为不透明材质，水培容器的材质为黑色材质，可以有效防止藻类生长；
(3)易于控制：可保证植株充足的生长空间，并且可以根据需要调整孔间距，具有一定灵活性；如果植株需要更大的生长空间，可以隔孔种植；由于拟南芥等小籽粒植物根系较少，通过缩短营养液更换周期即可保证根部氧分充足，也可以避免营养液pH值的较大浮动对根造成的损伤；此外，可以根据植株生长时期不同及根系的长短不同更换桶容器的容量和深度，从而节约空间和水分；
(4)在研究与根生长有关的实验过程中，可以方便地将水培板拿起来观察，数侧根数、测主根长等，而不影响植株正常生长；
(5)可以方便地进行各种化学物质处理(化学物质可为盐、PEG、重金属、激素和激素抑制剂等；直接向水培液中加入相应化学物质即可)，方便进行营养突变体的筛选；水培不仅可以精确控制各种营养成分，而且筛选后的突变体不需移栽，筛选出的苗子能全部存活继而完成生长周期。
本实用新型提供了一种植物水培装置。采用本实用新型提供的植物水培装置进行植物培养，具有低成本、易操作等特点。本实用新型提供的植物水培装置方法和装置可协助科研顺利进行，对于植物学、植物生理学及分子生物学提供一定的帮助，适于大量推广应用。
附图说明
图1为微量移液器枪头的结构示意图。
图2为腔体的结构示意图。
图3为培育腔的结构示意图。
图4为水培板的结构示意图。
图5为植物水培装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步说明，但本实用新型并不局限于以下实施例。
哥伦比亚生态型拟南芥(Col-0，用WT表示)：http://abrc.osu.edu/resources。
nla单突变体拟南芥(简称nla拟南芥，用nla表示)：Peng,M.,Hannam,C.,Gu,H.,Bi,Y.M.,and Rothstein,S.J.(2007).A mutation in NLA，which encodesa RING-type ubiquitin ligase,disrupts the adaptability of Arabidopsis tonitrogen limitation.The Plant Journal 50,320-337.；Lin,W.Y.,Huang,T.K.,and Chiou,T.J.(2013).NITROGEN LIMITATION ADAPTATION,a target of microRNA827,mediates degradation of plasma membrane-localized phopsphate transporters tomaintain phosphate homeostasis in Arabidopsis.The Plant Cell 25,4061-4074.；http://abrc.osu.edu/resources。nla拟南芥对低氮敏感，低氮条件培养下会出现老叶失绿、枯黄等表型。
海绵：每100cm3的最大吸水量为98g。
移液器枪头(10μl规格，白色)：axygen,T-300，cat:301-03-051。
Hoagland营养液：K2SO4 0.20mM、MgSO4 0.10mM、KH2PO4 0.20mM、H3BO4 1×10-3mM、MnSO4·H2O 0.20×10-3mM、CuSO4·5H2O 0.05×10-3mM、ZnSO4·7H2O 0.2×10-3mM、Na2MoO40.05×10-3mM、EDTA-Fe 0.04mM、Ca(NO3)21.5mM，余量为水；用2M氢氧化钾调pH至5.8-6.0。
低氮营养液：与Hoagland营养液的差异仅在于：Ca(NO3)2浓度为0.05mM，加入CaCl2以实现与Hoagland营养液的Ca2+浓度相同。
实施例1、植物水培装置的制备
1、用微量移液器枪头和海绵制备培育腔。
培育腔的结构示意图见图3。由腔体2-1和支持介质2-2组成。
培育腔的制备方法具体如下：
(1)微量移液器枪头的结构示意图见图1，由基部和尖头部组成。取微量移液器枪头，剪除尖头部，保留基部，即为腔体。腔体的结构示意图见图2。腔体为倒置的圆台型，上底面内径为0.4cm、外径为0.6cm，下底面内径为0.3cm、外径为0.5cm，高度为0.5cm。
(2)向腔体中填充海绵，海绵一部分填充于腔体中、另一部分从腔体下开口延伸出来，从腔体下开口延伸出来的海绵的长度为0.5cm。
2、水培板
水培板的结构示意图见图4。
水培板是将长度为18cm、宽度为11.5cm、厚度为0.2cm的灰色不透明长方形塑料板进行一体成型式加工得到的。水培板由两端的两个平台部和中间的下沉部组成。平台部和下沉部的宽度均为11.5cm，每个平台部的长度为1.5cm，下沉部的长度为13cm，下沉部的高度为1cm。下沉部以5乘以6的阵列方式均匀分散设置有30个通孔。通孔的直径为0.55cm，每两个所述通孔的间距(孔心间距)为2cm。
3、取步骤2的水培板，在每个通孔中插设一个步骤1的培育腔，得到植物水培装置。植物水培装置的结构示意图见图5。
4、取步骤3得到的插设有培育腔的水培板，置于1/2Hoagland营养液中抽真空，使1/2Hoagland营养液浸润海绵并去除海绵中的气泡。
实施例2、植物水培装置的应用
实施例1制备的植物水培装置培养拟南芥(哥伦比亚生态型拟南芥或nla单突变体拟南芥，分别培养)，试验第1至23天采用Hoagland营养液作为水培液(即步骤2)，从试验第24天开始分组培养(一组采用Hoagland营养液作为水培液，另一组采用低氮营养液作为水培液)(即步骤3)，具体步骤如下：
1、种子灭菌及春化
取拟南芥的成熟种子，先用75％(体积比)乙醇水溶液冲洗，然后用无菌水冲洗，然后用1.5％(体积比)次氯酸钠水溶液冲洗，然后用无菌水冲洗，然后春化处理(4℃放置2-4天)。
2、取实施例1制备的植物水培装置，架设于水培容器(水培容器为黑色长方形塑料桶，长度为15cm、宽度为12cm、高度为17cm，容量为3L)中，水培容器中装有Hoagland营养液，植物水培装置的海绵的底部保持浸润于Hoagland营养液中，每个培育腔中播种2-3粒拟南芥种子，培养23天(种子生根后每隔1-3天更换新鲜的Hoagland营养液)。
3、完成步骤2后，进行分组处理(每组100株)：
第一组(正常处理)：将水培液更换为低氮营养液，植物水培装置的海绵的底部保持浸润于低氮营养液中，培养(每隔1-3天更换新鲜的低氮营养液)；
第二组(低氮处理)：继续采用Hoagland营养液作为水培液，植物水培装置的海绵的底部保持浸润于Hoagland营养液中，培养(每隔1-3天更换新鲜的Hoagland营养液)；
步骤2和步骤3过程中的培养条件：先在黑暗、22℃条件下培育至胚轴伸长1cm，然后在长日照(16小时光照/8小时黑暗)、22℃条件下培养。
试验第28天，正常培养条件下，nla突变株与哥伦比亚生态型拟南芥的表型无差异。试验第28天，低氮培养条件下，nla突变株中95％表现出了典型的缺氮表型(即老叶早衰、枯黄等)，哥伦比亚生态型拟南芥中只有10％表现出了缺氮表型。
试验第28天，正常培养条件下，nla突变株与哥伦比亚生态型拟南芥的表型无差异。试验第28天，低氮培养条件下，nla突变株出现早花现象(nla对氮胁迫敏感的重要表型)，哥伦比亚生态型拟南芥没有出现相应表型。
试验第35天，正常培养条件下，哥伦比亚生态型拟南芥的表型和nla突变株无差异，均能够正常抽薹和开花。
试验第20天，正常培养条件下，哥伦比亚生态型拟南芥和nla突变株的根系发达，根系生长正常，无褐化等营养不良或者供氧不足的现象发生。
试验第28天，低氮培养条件下，与哥伦比亚生态型拟南芥相比nla突变株干重减少。
种子从萌发到幼苗到成年的整个培养过程中，植株均生长良好。表明本实用新型提供的装置用于植物培养，可以提供充足的营养和水分，产生大小一致的植株。在水培中几乎没有介质对根系生长的机械限制，所以根系较为发达。以上结果表明，本实用新型提供的装置能够对营养成分可以进行精确控制，可用于植物营养缺陷研究。
Claims (10)
1.一种植物水培装置，包括水培板(1)和若干培育腔(2)；
培育腔由腔体(2-1)和支持介质(2-2)组成；所述腔体为上下均开口的中空管状；所述支持介质一部分填充于所述腔体，另一部分从所述腔体的下开口延伸出来；
所述水培板的板体上设置有若干通孔；所述水培板的边缘设有高出所述水培板的板体平面的悬挂支撑部件；
每个所述培育腔插设于一个所述通孔中。
2.如权利要求1所述的植物水培装置，其特征在于：所述水培板的两个边缘各设有一个悬挂支撑部件。
3.如权利要求2所述的植物水培装置，其特征在于：所述悬挂支撑部件为倒L型。
4.如权利要求1所述的植物水培装置，其特征在于：所述水培板为一体成型的中间下沉式结构，由两端的两个平台部和中间的下沉部组成；所述通孔以阵列的方式均匀分散设置于所述下沉部。
5.如权利要求1所述的植物水培装置，其特征在于：所述腔体的形状为倒圆台型；所述腔体的上底面的直径大于所述通孔的直径，所述腔体的下底面的直径小于所述通孔的直径。
6.如权利要求1所述的植物水培装置，其特征在于：所述支持介质为海绵。
7.如权利要求1所述的植物水培装置，其特征在于：所述水培板的材质为不透明材质。
8.如权利要求4所述的植物水培装置，其特征在于：所述腔体的形状为倒圆台型；所述腔体的上底面的直径大于所述通孔的直径，所述腔体的下底面的直径小于所述通孔的直径。
9.如权利要求8所述的植物水培装置，其特征在于：
所述腔体的上底面内径为0.4cm、外径为0.6cm，所述腔体的下底面内径为0.3cm、外径为0.5cm，所述腔体的高度为0.5cm；
所述支持介质从所述腔体下开口延伸出来的长度为0.5cm；
所述水培板的平台部和下沉部的宽度均为11.5cm，每个平台部的长度为1.5cm，下沉部的长度为13cm，下沉部的高度为1cm；
所述通孔的直径为0.55cm，每两个所述通孔的间距为2cm。
10.一种植物水培系统，包括权利要求1至9中任一所述的植物水培装置以及与所述水培板的形状和大小匹配的黑色水培容器。
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| CN105794622A (zh) * | 2016-04-20 | 2016-07-27 | 中国农业科学院作物科学研究所 | 一种植物水培方法及其专用装置 |
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