CN208387514U - 一种用于植物根系二维原位动态观察和测定的植物栽培装置 - Google Patents

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赵彤
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Abstract

本实用新型公开了一种用于植物根系二维原位动态观察和测定的植物栽培装置。该装置包括外容器1和内栽培容器2；所述内栽培容器2由透明盖板21、底座22及两者之间的栽培基质层23组成，透明盖板21和透明底座22之间设有活动式扣合件24。本装置的设计可提供接近土壤的适宜的生长环境，保证植物根系在相对透明的生长环境中自然生长，该系统获得的根系呈二维分布，便于后继对其原位生长状况进行二维的可视化分析，直接反映根系的二维生长状况。而且能通过改变培养基的组分，结合植物根系生长状况的可视化分析，能直接反映环境因子对根系生长的影响，无破坏性地实现根系生长的动态观测。

Description

一种用于植物根系二维原位动态观察和测定的植物栽培装置
技术领域
本实用新型属于植物生理研究技术领域。更具体地，涉及一种用于植物根系二维原位动态观察和测定的植物栽培装置。
背景技术
根系是植物吸收养分和水分的主要器官，研究植物根系生长对于研究植物对养分和水分的吸收十分重要(Barber，1995；Bailey et al，2002 ；Lynch，2007)。在自然条件下，由于土壤介质不透明，因此根系的原位观察较困难。
目前，进行根系的原位观察有几种方法，包括：进行破坏性的采样，从土里直接挖取植物根系，将根系带回实验室分析；或者在地里沿着根系挖出一个剖面，在土壤剖面观察根系的生长；或者将透明的根管埋在植物旁边，利用照相机系统原位捕获图片，在实验室分析所得的图片。
然而，上述这些方法都存在着诸多不足之处。例如，大规模的挖根或建立土壤剖面，其工作量大成本高，而且容易受人为因素影响。而利用根管进行分析的方法则由于根管的密度有限，进行土壤根系原位观察所获得的图像和数据均不能正确反应植物根系的整个生长情况 (马新明等，2003；Zhu et al，2006)。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题是克服现有植物根系观察技术的缺陷和不足，提供一种能够实现动态原位的、非破坏性的根系生长的观察和测定的植物栽培装置，能很好的表征植物根系生长受土壤、水分等环境因子影响的状况。该装置可在不破坏植物根系及其周围生长环境的前提下，将植物根系原位生长状况进行二维可视化，并结合计算机图像分析，从而对根系的形态和构型进行原位观察和测定。
本实用新型的目的是提供一种用于植物根系二维原位动态观察和测定的植物栽培装置。
本实用新型上述目的通过以下技术方案实现：
一种用于植物根系二维原位动态观察和测定的植物栽培装置，包括外容器1和内栽培容器2；所述内栽培容器2由透明盖板21、底座22及两者之间的栽培基质层23组成，透明盖板21和透明底座22之间设有活动式扣合件。
该装置使用时，将植物培养液装入外容器中，另外将栽培基质平铺在底座上形成栽培基质层，将植物幼苗的根部平放在栽培基质层上，盖上透明盖板（或栽培基质层中用竹签挖一个洞，将幼苗种在洞里），用扣合件将底座和盖板扣合固定紧，然后放入外容器中，可直立、可倾斜，优选方式为倾斜放入，更利于植物根部对营养液的吸收。
利用该装置，种子萌发及出芽后移苗入透明栽培容器，保持植物根系在所述容器中的生长，可外接照相机拍照系统或二维根系扫描仪，以便于对根系进行扫描和观测，进行根系二维形态的原位观察和图像捕获。具体观察时可将内栽培容器取出，或将外容器也设计为透明容器，可直接观测。
另外，优选地最简单的一种实现方式，所述扣合件可为长尾夹。
优选地，底座22也是透明的。
优选地，所述底座22为一面开口的箱型容器。
优选地，底座22的底部设有若干个漏水孔。更优选地，内置相应大小的海绵软塞。
优选地，所述外容器1内部设置有内栽培容器2的固定卡座。
优选地，所述外容器1内部还设置有观察组件，以及观察组件的固定底座。
优选地，所述外容器1内还设有植物营养液层。
优选地，所述栽培基质层23由泥炭土与植物营养液组成。
优选地，所述内栽培容器2为方形有机玻璃容器，容器的正面为一块可以打开的透明有机玻璃盖板，底部有漏水孔。
优选地，所述外容器1内还设有观察组件，以及观察组件的固定座。
所述观察组件为照相机拍照系统或二维根系扫描仪。
本实用新型具有以下有益效果：
本装置的设计可提供接近土壤的适宜的生长环境，保证植物根系在相对透明的生长环境中自然生长，该系统获得的根系呈二维分布，便于后继对其原位生长状况进行二维的可视化分析，直接反映根系的二维生长状况。而且能通过改变培养基的组分，结合植物根系生长状况的可视化分析，能直接反映环境因子对根系生长的影响，无破坏性地实现根系生长的动态观测。
附图说明
图1为实施例1装置的结构示意图。
图2为实施例1装置的内栽培容器的结构示意图。
图3为实施例1装置的结构和组装示意图。
图4植物栽培示意图。
图中：1-外容器，2-内栽培容器，21-透明盖板，22-底座，23-栽培基质层，24-扣合件，25-漏水孔。
具体实施方式
本实用新型装置可实现原位观察和环境因子对植物根系生长的影响。以下结合附图和具体实施例来进一步说明本实用新型，但实施例并不对本实用新型做任何形式的限定。除非特别说明，本实用新型采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。
以下应用实施例不能一一赘述，下述实施例仅用于辅助说明本实用新型思路，并不因此将本实用新型的范围限定于大豆（Glycine max）。
实施例1一种用于植物根系二维原位动态观察和测定的植物栽培装置
如图1和2所示，一种用于植物根系二维原位动态观察和测定的植物栽培装置，包括外容器1和内栽培容器2；所述内栽培容器2由透明盖板21、透明底座22及两者之间的栽培基质层23组成，底座22为一面开口的箱型容器，透明盖板21和透明底座22之间设有活动式扣合件长尾夹。
其中，箱型底座的尺寸为：外长39cm，宽25cm，厚为6mm；内长38cm，宽23cm，厚3mm。底部设5-10个漏水孔，长宽比为1cm×1cm，厚度为3mm，内置相应大小的海绵软塞。根据不同的植物栽培容器大小有所不同。
盖板的尺寸为：长39cm、宽25cm，厚3mm。
所述长尾夹夹体长度为50mm。
所述外容器1为面包箱，尺寸为：长度50cm，宽度40cm，高度35cm。
另外，所述外容器1内部还可设置内栽培容器2的固定卡座。
所述外容器1内还设有植物营养液层。
所述栽培基质层23由泥炭土与植物营养液组成，所述泥炭土与植物营养液的质量体积比为1：10左右。
该装置使用时，将植物培养液装入外容器中，另外将栽培基质平铺在底座上形成栽培基质层，将植物幼苗的根部平放在栽培基质层上，盖上透明盖板，用扣合件将底座和盖板扣合固定紧，然后放入外容器中，可直立、可倾斜，优选方式为倾斜放入，更利于植物根部对营养液的吸收。
利用该装置，种子萌发及出芽后移苗入透明栽培容器，保持植物根系在所述容器中的生长，可外接照相机拍照系统或二维根系扫描仪，以便于对根系进行扫描和观测，进行根系二维形态的原位观察和图像捕获。具体观察时可将内栽培容器取出，或将外容器也设计为透明容器，可直接观测。
实施例2 植物栽培装置的使用案例
该装置的结构和组装示意图如图3，使用该装置进行植物栽培示意图如图4。
1、酸胁迫下大豆根系的形态构型的原位观察和测定：
（1）设计生长介质和可视的栽培系统：
将泥炭土和植物营养液分别在121℃灭菌30min；
取1000g基质，加入10L营养液，充分搅拌，使基质吸收营养液，呈悬浮态，调节pH值为5.8，作为对照处理；另取1000g基质，加入10L营养液，充分搅拌，使基质吸收营养液，呈悬浮态，调节pH值为4.2，作为酸处理；
所述营养液可选择改良的1/2 Hoagland营养液，组成为（mM）：KNO3 2.5×103，MgSO4·7H2O 1×103，Ca(NO3)2 2.5×103，ZnSO4·7H2O 0.38，K2SO4 0.25×103，CuSO4·5H2O0.57，Fe-EDTA(Na)82，H3BO3 23.13，MnCl2·4H2O 4.57，(NH4)6Mo7O24·4H2O 0.09，KH2PO40.25×103。
用烧杯量取适量基质，均匀地平整铺在栽培容器的底座。将盖板盖上，用长尾夹夹持固定，分别在左右两侧各夹3个，底端夹2个长尾夹，完成装置；
（2）植物种子灭菌和催芽，出芽后移苗到步骤(1) 所述的栽培容器，保持植物在所述的生长介质中发芽生长：
植物种子灭菌和催芽方法是将植物种子用10%次氯酸钠浸泡5～10分钟进行灭菌；再用无菌水将次氯酸钠冲洗干净，然后将灭菌后的植物种子参照本领域技术人员常规技术，用清洗干净的砂子或滤纸催芽。待种子萌发至种子根长3～4cm后，在备好的栽培容器中的栽培基质层中用竹签挖一个洞，将幼苗种在洞里，培上培养基压紧；
将栽培容器倾斜30°放入面包箱内，面包箱内加入10L配置好的营养液，再放置到温室培养。
（3）所得根系采用照相机拍照系统，体式显微镜和扫描仪对根系进行扫描，进行根系二维的原位观察和图像捕获，测定其总根长，根表面积和根系直径。
从移苗处理后第1 天到第7天每24小时利用照相机拍照系统或扫描仪扫描植株根系一次。植株处理7天后，进行破坏性采样，将大豆植株的根系从泥炭土中清洗出来测试。
2、结果显示，在酸胁迫处理第7天后，大豆根系的生长受酸毒害明显抑制；其根系总长，根表面积和根直径均明显小于对照处理。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对本实用新型保护范围的限制，对于本领域的普通技术人员来说，在上述说明及思路的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。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权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于植物根系二维原位动态观察和测定的植物栽培装置，其特征在于，包括外容器（1）和内栽培容器（2）；所述内栽培容器（2）由透明盖板（21）、底座（22）及两者之间的栽培基质层（23）组成，透明盖板（21）和透明底座（22）之间设有活动式扣合件（24）。
2.根据权利要求1所述装置，其特征在于，所述底座（22）为一面开口的箱型容器。
3.根据权利要求2所述装置，其特征在于，底座（22）的底部设有若干个漏水孔（25）。
4.根据权利要求3所述装置，其特征在于，所述漏水孔内置相应大小的海绵软塞。
5.根据权利要求1所述装置，其特征在于，所述外容器（1）内部设置有内栽培容器（2）的固定卡座。
6.根据权利要求1所述装置，其特征在于，所述外容器（1）内部还设置有观察组件，以及观察组件的固定底座。
7.根据权利要求1所述装置，其特征在于，所述外容器（1）为方形有机玻璃容器，容器的正面为一块可以打开的透明有机玻璃盖板，底部有漏水孔。
8.根据权利要求1所述装置，其特征在于，所述外容器（1）内还设有植物营养液层。
9.根据权利要求1所述装置，其特征在于，所述外容器（1）内还设有观察组件，以及观察组件的固定座。
10.根据权利要求9所述装置，其特征在于，所述观察组件为照相机拍照系统或二维根系扫描仪。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN111781223A (zh) * 2020-07-14 2020-10-16 贵州省山地资源研究所 一种原位观察真菌菌丝形态的方法
CN115152477A (zh) * 2022-08-24 2022-10-11 江西省农业科学院植物保护研究所 一种用于观察土培植物地下部分的装置与方法

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