CN216771180U - 植物根系分泌物原位收集装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种植物根系分泌物原位收集装置，包括植物罩、盖板、种植箱、收集管、回水系统，种植箱、收集管和回水系统依次连通并由回水系统再连通至种植箱；植物罩上设有温湿度控制单元和光照控制单元；盖板上设有与种植箱连通的第一开口、第二开口、茎孔；种植箱底部设有第三开口，种植箱壁上设有温控装置；回水系统包括第一管路和蠕动泵；收集管第一端借由第一连接器与第三开口连通，收集管第二端借由第一管路与第一开口连通，收集管外设有温控箱，收集管内设有用于收集植物根系分泌物，收集管分别与第一连接器、第一管路呈可拆卸连接。采用该收集装置可精准实时地测定植物根系分泌物的含量和种类。

Description

植物根系分泌物原位收集装置

技术领域

本实用新型属于植物根系分泌物收集技术领域，特别涉及一种植物根系分泌物原位收集装置。

背景技术

根系分泌物是指植物生长过程中根系不同部位向生长介质中分泌或释放的种类繁多的物质，这些物质包括低相对分子质量的有机物质、高分子的黏胶物质、根细胞脱落物及其分解产物以及气体、质子和养分离子等。研究发现，根系分泌物在促进植物生长、养分活化、改善环境胁迫方面具有重要作用。因此，深入分析根系分泌物对植物生长的影响，有针对性的开发利于植物生长的根系分泌物产品，对于提高作物产量、维系生态环境的稳定具有重要意义。

目前，植物根系分泌物以养分胁迫、基质种植后淋洗、水培后提纯等方法为主。为充分模拟植物生长实际情况，有专利通过模拟植物生长实际状况，开发出了原位收集植物根系分泌物装置；也有专利基于同位素标记法，开发新型植物根系分泌物收集方法和装置。但是无论哪种方法，在收集根系分泌物过程中，都需要经过分离、提纯等过程，而此过程往往会与外部环境充分接触，导致根系分泌物成分因外部微生物入侵而分解，进而导致根系分泌物的成分难以准确测定和反应真实情况。

因此亟需一种植物根系分泌物原位收集装置，以解决现有技术问题的不足。

实用新型内容

本实用新型的发明人在研究过程中发现在不同环境条件下，尤其是光照、温度、湿度等变化，对植物影响不同，根系分泌物含量和性质在不同环境条件下亦不相同，难以精准的控制外部条件，导致根系分泌物实际产生和测定结果存在偏差；研究还发现外界温度发生变化，植物根系分泌物的性质和含量也会发生变化，但是目前针对不同温度条件下，植物根系分泌物收集装置较少，尤其是能够实时、精准反映外界环境条件变化对根系分泌物影响的植物根系分泌物收集装置更少。

本实用新型的目的是提供一种植物根系分泌物原位收集装置，该植物根系分泌物原位收集装置能准确的定性测定植物根系分泌物的种类，更能精准的定量测定根系分泌物的含量。

为实现以上目的，本实用新型提供了一种植物根系分泌物原位收集装置，包括植物罩、盖板、种植箱、收集管、回水系统，植物罩、盖板、种植箱从上至下依次连接，种植箱、收集管和回水系统依次连通并由回水系统再连通至种植箱；植物罩上设有温湿度控制单元和光照控制单元；盖板上设有与种植箱连通的第一开口、第二开口、茎孔，第二开口用于供外界液体注入，茎孔用于供植物的茎部穿设；种植箱底部设有第三开口，种植箱的壁上设有温控装置；回水系统包括第一管路和设于第一管路上的蠕动泵；收集管的第一端借由第一连接器与第三开口连通，收集管的第二端借由第一管路与第一开口连通，收集管外设有温控箱，收集管用于收集植物根系分泌物，收集管分别与第一连接器、第一管路呈可拆卸连接。

较佳地，本实用新型的光照控制单元设于植物罩的顶部，光照控制单元包括补光灯和用于控制补光灯开启或关闭的第一开关。

较佳地，本实用新型的温湿度控制单元设于植物罩的侧壁，温湿度控制单元包括第一控制器、通风装置、加湿装置、温湿度探头，第一控制器根据温湿度探头反馈的数据和预设的温湿度曲线而开闭通风装置和加湿装置。

较佳地，本实用新型的第三开口处设有第一防漏网，第二端上设有第二防漏网。

较佳地，本实用新型的盖板由第一盖板体和第二盖板体相互嵌合连接构成，第一盖板体和第二盖板体的连接处设有弹性橡胶。

较佳地，本实用新型的温控箱的一端部设有供温控剂进入的第一温控剂进口，温控箱的另一端部设有供温控剂流出的第一温控剂出口。

较佳地，本实用新型的种植箱的壁上还设有进口、出口，温控装置包括第二控制器、设置于种植箱内部的温度传感器及环绕设置于种植箱内周壁上的温控管，温控管的两端分别与进口、出口连通，第二控制器根据温度传感器反馈的数据而控制温控管中温控剂的温度。较佳地，本实用新型还包括根系分泌物浓缩器，根系分泌物浓缩器上设有与第二端相匹配的连接口，根系分泌物浓缩器内部设有可于打开和闭合之间转化的连接件，借由连接件的闭合而将根系分泌物浓缩器分隔成第一部分和第二部分，借由连接件的打开而将第一部分和第二部分连通。

较佳地，本实用新型的根系分泌物浓缩器外设有浓缩器温控装置。具体地，浓缩器温控装置包括内腔、第二温控剂进口、第二温控剂出口及供温控剂循环流动的控温腔，根系分泌物浓缩器置于内腔中。

较佳地，本实用新型的种植箱设有向上敞开的第四开口，盖板与第四开口的接触处采用橡胶材料密封。

较佳地，本实用新型的植物罩底部借由固定器连接于盖板上。

较佳地，本实用新型的收集管呈螺旋状。

与现有技术相比，本实用新型的植物根系分泌物原位收集装置的有益效果为：

1.本实用新型的植物根系分泌物原位收集装置为封闭的种植环境，这能最大化的保障植物根系分泌物不会因为微生物入侵分解导致根系分泌物的损耗；同时收集管外设有温控箱，可使得植物根系分泌物在收集过程中处于低温条件，低温条件下微生物活性较降低，即便有外部环境带入的微生物，也能大大削弱微生物对根系分泌物的分解作用，进而能够较为准备测定植物根系分泌物的种类、含量及真实反应植物根系分泌物的情况；

2.种植箱上方有植物罩，植物罩上设有温湿度控制单元和光照控制单元，同时种植箱上设有温控装置，这可控制植物地上部的环境温度、湿度、光照以及控制植物地下部的温度，进而能够较为精准、实时地测定植物根系分泌物的种类、含量及反应不同环境条件下植物根系分泌物的变化情况。

附图说明

图1为本实用新型的植物根系分泌物原位收集装置的结构示意图。

图2为本实用新型的第一盖板体和第一盖板体连接后的结构示意图。

图3为本实用新型的第一盖板体和第一盖板体拆卸后的结构示意图。

图4为本实用新型的种植箱的结构示意图。

图5为图4沿A-A线的剖视图。

图6为本实用新型的根系分泌物浓缩器的结构示意图。

图7为本实用新型的浓缩器温控装置的结构示意图。

具体实施方式

为详细说明本实用新型的技术内容、构造特征、实现的技术效果，以下结合具体实施例并配合附图详予说明。

请参看图1，本实用新型的植物根系分泌物原位收集装置100包括植物罩7、盖板1、种植箱2、收集管8、回水系统4，植物罩7、盖板1、种植箱2从上至下依次连接，种植箱2、收集管8和回水系统4依次连通并由回水系统4再连通至种植箱2；植物罩7上设有温湿度控制单元71和光照控制单元72，盖板1上设有与种植箱2连通的第一开口16、第二开口14、茎孔12，第二开口14用于供外界液体注入，茎孔12用于供植物的茎部穿设，种植箱2底部设有第三开口215，种植箱2的壁上设有温控装置24，回水系统4包括第一管路41和设于第一管路41上的蠕动泵43，收集管8的第一端81借由第一连接器31与第三开口215连通，收集管8的第二端82借由第一管路41与第一开口16连通，收集管8外设有温控箱3，收集管8用于收集植物根系分泌物，收集管8分别与第一连接器31、第一管路41呈可拆卸连接。本实用新型的植物根系分泌物原位收集装置100为封闭的种植环境，这能最大化的保障植物根系分泌物不会因为微生物入侵分解导致根系分泌物的损耗；同时收集管8外设有温控箱3，可使得植物根系分泌物在收集过程中处于低温条件，低温条件下微生物活性较降低，即便有外部环境带入的微生物，也能大大削弱微生物对根系分泌物的分解作用，进而能够较为准备测定植物根系分泌物的含量、种类及真实反应植物根系分泌物的情况；种植箱2上方有植物罩7，植物罩7上设有温湿度控制单元71和光照控制单元72，同时种植箱2上设有温控装置24，这可控制植物地上部的环境温度、湿度、光照以及控制植物地下部的温度，进而能够较为精准、实时地测定植物根系分泌物的含量、种类及反应不同环境条件下植物根系分泌物的变化情况。因此，本实用新型的植物根系分泌物原位收集装置100能够精准、实时地测定植物根系分泌物的含量和种类。

请继续参看图1，本实用新型的光照控制单元72设于植物罩7的顶部，光照控制单元72包括补光灯和用于控制补光灯开启或关闭的第一开关，温湿度控制单元71设于植物罩7的侧壁，温湿度控制单元71包括第一控制器714、通风装置711、加湿装置712、温湿度探头713，第一控制器714根据温湿度探头713反馈的数据和预设的温湿度曲线而开闭通风装置711和加湿装置712，进而可控制植物地上部的环境温度、湿度、光照。通风装置711包括控温出风口7111和控温通道7112，控温通道7112用于与外部空调连接，这可向植物罩7中输送暖风或冷风进而控制植物罩7内的温度。加湿装置712包括加湿口7121和加湿通道7122，加湿通道7122用于与外部加湿器连接，这可调节植物罩7内的湿度。更具体地，植物罩7底部借由固定器73连接于盖板1上。

请参看图1-图3，本实用新型的盖板1由第一盖板体113和第二盖板体114相互嵌合连接构成，第一盖板体113和第二盖板体114的连接处设有弹性橡胶115。更具体地，第一盖板体113和第二盖板体114中的一者于连接处设有卡头110，第一盖板体113和第二盖板体114中的另一者于连接处设有与卡头110相匹配的槽孔111，借由卡头110与槽孔111的相卡合而使第一盖板体113和第二盖板体114相互嵌合连接,即第一盖板体113和第二盖板体114既可拆卸又可密封连接，该设置方便植物的茎部从茎孔12中穿设出来，卡头110可由橡胶材料制成。种植箱2设有向上敞开的第四开口214，盖板1与第四开口214的接触处采用橡胶材料密封，更具体地，盖板1上设有与第四开口214相匹配的第二密封圈18，同时种植箱2上靠近种植箱2的第四开口214边缘处还设有密封环25，该密封环25可调整松紧程度，因此第二密封圈18和密封环25的存在可保证盖板1与第四开口214的接触处呈密封状；具体地，茎孔12处设有可活动的密封件121，密封件121由橡胶材料制成，这可使得植物的茎部和茎孔12呈密封状，因此种植箱2可保持几乎完全封闭的种植环境。当然，本实用新型的盖板1上还可开设若干个供植物穿设的茎孔12，对于不需要的茎孔12可采用橡胶材料进行密封。更具体地，盖板1上的第二开口14处设有第七阀门15。

请参看图4-图5，本实用新型的种植箱2的壁上还设有进口28、出口29，温控装置24包括第二控制器212、设置于种植箱2内部的温度传感器211及环绕设置于种植箱2内周壁上的温控管210，温控管210的两端分别与进口28、出口29连通，第二控制器212根据温度传感器211反馈的数据而控制温控管210中温控剂的温度，更具体地，温控剂可根据外界条件的变化而做适应地选择，若外界温度过低，可选择升温剂(如温水)做为温控剂，若外界温度过高，可选择降温剂(如冷水)做为温控剂。

请继续参看图4-图5，本实用新型的种植箱2上还设有气体出口21、气体入口22和循环泵23。植物种植前，在种植箱2内部分别铺设粒径为0.5-0.85mm、0.8-1.2mm、2-5mm的石英砂，然后放入蒸馏水，植物根部可正常生长于水中，更具体地，气体出口21不与水连接，而气体入口22与水接触但不与石英砂接触，循环泵23一般情况下不与外部环境进行气体交换，循环泵23外设通气口，当需要长时间种植植物时，可外接纯氧，将种植箱2内气体进行置换。为了防止石英砂漏出种植箱2，第三开口215处设有第一防漏网26。更具体地，第三开口215上位于第一防漏网26的下方还设有第一阀门27。请继续参看图1，本实用新型的收集管8内置放吸附物质83用于收集植物根系分泌物，吸附物质83可以为树脂，更具体地，收集管8的上部分置放阳离子交换树脂，收集管8的下部分置放阴离子吸附树脂，这可更好地对植物根系分泌物进行收集。同时收集管8的第一端81上设有第二阀门32，收集管8的第二端82上设有第三阀门310。为了防止收集管8内的吸附物质83漏掉，收集管8的第二端82上还设有第二防漏网39，第二防漏网39位于第三阀门310的上方。更具体地，本实用新型的收集管8呈螺旋状结构，螺旋状结构不仅提高了收集管8与温控箱3的接触面积，更有利于温控效果；而且增加了液体通过路径，进而可延长根系分泌物与吸附物质83的接触时间，进而最大化地提高了植物根系分泌物的富集效果，进而能够精准地测定植物根系分泌物的含量和种类。

请继续参看图1，本实用新型的温控箱3的一端部设有供温控剂进入的第一温控剂进口34，温控箱3的另一端部设有供温控剂流出的第一温控剂出口37，相对应地，第一温控剂进口34处设有第四阀门35，第一温控剂出口37设有第五阀门38，将温控剂选择冰水可使得收集管8中的根系分泌物处于低温状态，进而不会因为微生物入侵分解而导致根系分泌物的损耗。

请继续参看图1，收集管8的第二端82与第一管路41之间采用第二连接器42连接，即通过操作第二连接器42与第一连接器31可将收集管8取下来，同时第一管路41与第一开口16借由第三连接器44连接，对应地，第一开口16处还设有第六阀门45。在植物种植过程中，打开蠕动泵43，种植箱2中的水依次通过收集管8、第一管路41后又回流到种植箱2中。

请参看图6-图7，本实用新型的还包括根系分泌物浓缩器5，采用根系分泌物浓缩器5可对收集管8内的吸附物质83进行洗脱。根系分泌物浓缩器5上设有与第二端82相匹配的连接口51，根系分泌物浓缩器5内部设有可于打开和闭合之间转化的连接件54，借由连接件54的闭合而将根系分泌物浓缩器5分隔成第一部分53和第二部分55，借由连接件54的打开而将第一部分53和第二部分55连通，其中连接口51处设有第八阀门52。更具体地，根系分泌物浓缩器5外设有浓缩器温控装置6，浓缩器温控装置6包括内腔62、第二温控剂进口61、第二温控剂出口63及供温控剂循环流动的控温腔64，根系分泌物浓缩器5置于内腔62中，这可使得在洗脱过程中根系分泌物浓缩器5处于低温状态(2～10℃)，进而避免因微生物入侵分解导致根系分泌物的损耗。

水稻种子消毒后，置于灭菌后的石英砂上育苗。待两叶一心时期，幼苗转移到2L塑料盒中生长，每3天更换一次营养液。1月后，可采用本实用新型的植物根系分泌物原位收集装置100收集水稻幼苗的根系分泌物。具体实施过程为：

(1)取2份石英砂，用10％盐酸浸泡过夜，再采用75％酒精浸泡，之后用蒸馏水冲洗、晾干，在无菌操作台上将石英砂放到种植箱2中，添加10份蒸馏水，同时将根系消毒干净后的水稻幼苗种植于种植箱2中；

(2)将盖板1连接到种植箱2的第四开口214处，水稻幼苗的茎部从茎孔12中穿设出来并采用密封件121对茎部密封，通过第二开口14向种植箱2中注入营养液，关闭第七阀门15，开启循环泵23(气流量为5cm³/min)；

(3)利用固定器73将植物罩7连接于盖板1上，通过温湿度控制单元71和光照控制单元72调节植物罩7内的温湿度(温度为4-40℃、湿度为20％-100％)及光度(每天处于光照下12h、处于黑暗中12h，光照强度为200～360μmol/(m2·s))，同时通过温控装置24调整植物地下部生长环境温度处于2-30℃；

(4)水稻幼苗培养1～20天后，将收集管8内上部装满732阳离子交换树脂，下部装满714阴离子吸附树脂，通过第一连接器31将第三开口215和收集管8的第一端81连通，同时通过第一管路41将收集管8的第二端82和第一开口16连通，将温控箱3置于收集管8外，打开第四阀门35和第五阀门38，向温控箱3中通入冰水，再依次打开第一阀门27、第二阀门32、第三阀门310、第六阀门45，然后再打开蠕动泵43将种植箱2中的液体依次通过收集管8、第一管路41后再回流至种植箱2中；

(5)蠕动泵43工作4～6小时后关闭蠕动泵43、第一阀门27、第二阀门32、第三阀门310、第六阀门45，将收集管8取下；

(6)在无菌操作台通过连接口51将收集管8的第二端82与根系分泌物浓缩器5连接，将浓缩器温控装置6置于根系分泌物浓缩器5外，并向浓缩器温控装置6的控温腔64中添加冰水，用浓度为1mol/L的盐酸洗脱液反复冲洗收集管8内的吸附物质83，观察根系分泌物浓缩器5中液体存储状态，当液体达到根系分泌物浓缩器5的第二部分55时，闭合连接件54将第一部分53和第二部分55分隔，将第二部分55的冲洗液进行冻干，得到水稻幼苗根系分泌物，将冻干样品用代用紫外-可见光检测器的高效液相色谱分析。

以上揭露的仅为本实用新型的优选实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型申请专利范围所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种植物根系分泌物原位收集装置，其特征在于，包括植物罩、盖板、种植箱、收集管、回水系统，所述植物罩、所述盖板、所述种植箱从上至下依次连接，所述种植箱、所述收集管和所述回水系统依次连通并由所述回水系统再连通至所述种植箱；所述植物罩上设有温湿度控制单元和光照控制单元；所述盖板上设有与所述种植箱连通的第一开口、第二开口、茎孔，所述第二开口用于供外界液体注入，所述茎孔用于供植物的茎部穿设；所述种植箱底部设有第三开口，所述种植箱的壁上设有温控装置；所述回水系统包括第一管路和设于所述第一管路上的蠕动泵；所述收集管的第一端借由第一连接器与所述第三开口连通，所述收集管的第二端借由所述第一管路与所述第一开口连通，所述收集管外设有温控箱，所述收集管用于收集植物根系分泌物，所述收集管分别与所述第一连接器、所述第一管路呈可拆卸连接。

2.如权利要求1所述的植物根系分泌物原位收集装置，其特征在于，所述光照控制单元设于所述植物罩的顶部，所述光照控制单元包括补光灯和用于控制所述补光灯开启或关闭的第一开关。

3.如权利要求1所述的植物根系分泌物原位收集装置，其特征在于，所述温湿度控制单元设于所述植物罩的侧壁，所述温湿度控制单元包括第一控制器、通风装置、加湿装置、温湿度探头，所述第一控制器根据所述温湿度探头反馈的数据和预设的温湿度曲线而开闭所述通风装置和所述加湿装置。

4.如权利要求1所述的植物根系分泌物原位收集装置，其特征在于，所述第二开口处设有第一防漏网，所述第二端上设有第二防漏网。

5.如权利要求1所述的植物根系分泌物原位收集装置，其特征在于，所述温控箱的一端部设有供温控剂进入的第一温控剂进口，所述温控箱的另一端部设有供所述温控剂流出的第一温控剂出口。

6.如权利要求1所述的植物根系分泌物原位收集装置，其特征在于，所述种植箱的壁上还设有进口、出口，所述温控装置包括第二控制器、设置于所述种植箱内部的温度传感器及环绕设置于所述种植箱周壁上的温控管，所述温控管的两端分别与所述进口、出口连通，所述第二控制器根据所述温度传感器反馈的数据而控制所述温控管中温控剂的温度。

7.如权利要求1所述的植物根系分泌物原位收集装置，其特征在于，还包括根系分泌物浓缩器，所述根系分泌物浓缩器上设有与所述第二端相匹配的连接口，所述根系分泌物浓缩器内部设有可于打开和闭合之间转化的连接件，借由所述连接件的闭合而将所述根系分泌物浓缩器分隔成第一部分和第二部分，借由所述连接件的打开而将所述第一部分和所述第二部分连通。

8.如权利要求7所述的植物根系分泌物原位收集装置，其特征在于，所述根系分泌物浓缩器外设有浓缩器温控装置，所述浓缩器温控装置包括内腔、第二温控剂进口、第二温控剂出口及供温控剂循环流动的控温腔，所述根系分泌物浓缩器置于所述内腔中。

9.如权利要求1所述的植物根系分泌物原位收集装置，其特征在于，所述种植箱设有向上敞开的第四开口，所述盖板与所述第四开口的接触处采用橡胶材料密封。

10.如权利要求1所述的植物根系分泌物原位收集装置，其特征在于，所述植物罩底部借由固定器连接于所述盖板上。

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