一种成熟植物根际土壤微域的研究装置及其方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种成熟植物根际土壤微域的研究装置，包括微流控芯片和根箱，微流控芯片包括基片和盖片，基片内表面刻有微通道，微通道与盖片的内表面围合形成微流控芯片的内腔，微流控芯片还设有进液孔、出液孔和植物根入口，进液孔、出液孔和植物根入口均与内腔连通，根箱的一侧壁底部设有通孔，根箱通过通孔连接有管道，管道的自由端设有连接头，管道通过连接头与植物根入口连通，管道和连接头内均填充有棉花、石英砂。本发明专利技术构建了对植物根际微域研究的完整体系，实现了化学环境原位动态研究、微生物原位动态研究，有利于对土壤

【技术实现步骤摘要】
一种成熟植物根际土壤微域的研究装置及其方法


[0001]本专利技术涉及植物根际微域
，尤其涉及一种成熟植物根际土壤微域的研究装置及其方法。

技术介绍

[0002]根际一般指离根表面数毫米范围之内，植物、土壤和各种环境因子形成的特定的微生态系统，它以植物的根系为中心聚集了大量的细菌、真菌等微生物和蚯蚓、线虫等土壤动物，形成了一个特殊的生物群落，是土壤
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根系微生物相互作用最活跃的区域。土壤是不透光的介质，土壤中的各自机制对我们来说更多是“黑箱”，研究根际土壤微域一直存在阻碍，有待新兴技术手段来揭开。传统上使用根箱，如通过三室多隔的根箱可进行毫米级采样，但这种破坏性采样对微生物群落结构的影响难以忽略。目前已有宏基因组等研究方法，对揭开微生物群落的变化提供了有效的工具，但是基于测序的方式在样品采集过程中丢失了微生物的空间信息。微流控技术为土壤研究提供了可供直接观察的光通道，为微生物原位动态研究提供了可能。目前的微流控芯片为使用具有独立微空间的芯片进行植物根际微域的研究，局限于对植物幼苗的研究，缺乏对成熟植株根际的研究体系；而同样在一定程度上模拟了土壤结构的微流控芯片，少有选择加入植物因素进行根际土壤微域的探索。

技术实现思路

[0003]本专利技术意在提供一种成熟植物根际土壤微域的研究装置及其方法，以解决现有技术未有利用微流控芯片对成熟植株进行根际的研究的问题。
[0004]为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0005]一种成熟植物根际土壤微域的研究装置，包括微流控芯片和根箱，所述微流控芯片包括基片和盖片，所述基片内表面刻有微通道，所述微通道与盖片的内表面围合形成微流控芯片的内腔，所述微流控芯片还设有进液孔、出液孔和植物根入口，所述进液孔、出液孔和植物根入口均与内腔连通，所述根箱的侧壁底部设有通孔，所述根箱通过通孔连接有管道，所述管道的自由端设有连接头，所述管道通过连接头与植物根入口连通，所述管道和连接头内均填充有棉花、石英砂。
[0006]优选的，所述微流控芯片的内腔，于微流控芯片长度方向的中心线的两侧分别设置有左微柱群和右微柱群，所述左微柱群和右微柱群均由若干个微柱组成，所述微柱为实心微柱，相邻微柱的间距为50
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150μm，所述微柱的直径为50
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300μm，所述微柱的高度为50
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100μm；所述左微柱群和右微柱群之间的空隙自然形成了供根系生长的植物通道，所述植物根入口的出口对应植物通道。
[0007]优选的，相邻微柱的间距为100μm，所述微柱的高度为100μm，所述植物通道的直径为2mm
[0008]优选的，所述管道为蠕动泵管，所述连接头为移液枪枪头，所述蠕动泵管与移液枪枪头的连接处位于植物根入口的进口，所述蠕动泵管与移液枪枪头连接处的四周、移液枪
枪头与植物根入口的四周均通过AB胶粘接固定、密封。
[0009]优选的，所述基片为刻有微通道的PDMS基片，所述盖片为载玻片，所述PDMS基片和载玻片通过PMMA夹具封装。
[0010]优选的，所述基片为刻有微通道的PMMA基片，所述盖片为PMMA板，所述PMMA基片和PMMA板通过夹具封装。
[0011]本专利技术的另一目的，在于提供一种成熟植物根际土壤微域的研究方法，利用上述研究装置对成熟植物根际土壤微域进行研究，包括以下步骤：
[0012]S1、利用根箱培养植物植株至植株成熟；
[0013]S2、选择一条较为粗壮、生长良好且较少弯折的根作为实验对象，洗去部分土壤，再将选择的根从根箱的通孔引出并穿入管道，在管道与根的间隙填充棉花、石英砂，当根穿过连接头后，使用AB胶进行封堵连接头与根之间的间隙，在管道、连接头和微流控芯片的交接处，使用AB胶进行胶结固定；
[0014]S3、将根引入芯片后，使用PMMA夹具将芯片的PDMS基片和载玻片进行封装；
[0015]S4、从进液孔注入培养用营养液，进行根系培养，根系在植物通道内生长，进而伸入微柱间的间隙；
[0016]S5、使用进液通道对根系进行微生物接种，并进行后续观察；
[0017]S6、使用进液通道对根系、微生物以及根际分泌物使用各种荧光染料进行染色，在荧光显微镜下对各种物质分布、微生物生长情况、运动模式、以及根的生长状况进行原位的量化分析。
[0018]相比现有技术，本专利技术的有益效果：
[0019]本专利技术将根箱和微流控芯片相结合，构建了对植物根际微域研究的完整体系，通过微流控芯片精准控制实验条件，解决了土壤“黑箱”带来的研究障碍，实现了化学环境原位动态研究、微生物原位动态研究；通过构建成熟植物根际土壤微域，更加真实的反应自然条件下的根际土壤微域的环境状况，有利于对土壤
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根系微生物相互作用做进一步的探索。
附图说明
[0020]图1为本专利技术实施例提供的一种成熟植物根际土壤微域的研究装置的结构示意图；
[0021]图2为本专利技术实施例提供的微流控芯片的俯视图的剖视图；
[0022]图3为本专利技术实施例提供的微流控芯片的主视图的剖视图。
具体实施方式
[0023]下面结合附图和实施方式对本专利技术作进一步的详细说明：
[0024]说明书附图中的附图标记包括：根箱1、微流控芯片2、基片21、盖片22、内腔3、进液孔4、出液孔5、植物根入口6、进液通道7、管道8、微柱9、植物通道10。
[0025]如图1、图2和图3所示的，一种成熟植物根际土壤微域的研究装置，包括用于培养和观察植物根系的微流控芯片2和用于种植成熟植物植株的根箱1，微流控芯片2包括基片21和盖片22，基片21内表面刻有微通道，微通道与盖片22的内表面围合形成微流控芯片2的内腔3，微流控芯片2还设有进液孔4、出液孔5、植物根入口6和进液通道7，进液孔4、出液孔
5、植物根入口6和进液通道7均与内腔3连通，根箱1的外侧壁底部设有通孔，根箱1通过通孔连接有管道8，管道8采用硅橡胶蠕动泵管，管道8的自由端螺纹连接有连接头，连接头为移液枪枪头，管道8通过移液枪枪头与植物根入口6连通，移液枪枪头与植物根入口6的四周通过AB胶固定，将根穿过管道8后，在管道8与根之间的孔隙填充棉花、石英砂，来保证其水分湿度和紧贴的物理结构接近土壤环境。
[0026]微流控芯片2的内腔3，于微流控芯片2长度方向的中心线的两侧分别设置有左微柱群和右微柱群，左微柱群和右微柱群均由若干个微柱9组成，微柱9为实心微柱9，微柱9的横截面可以是方形、三角形和圆形等，本实施例选用圆形，可减少液体流动和微生物活动的阻力，构建模拟的根际土壤微域的物理孔隙结构；相邻微柱9的间距为50
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150μm，微柱9的间距可以在此范围内随机分布，也可以选用范围内的某一定值，本实施例选用100μm，微柱9的直径为50
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300μm，本实施例选用150μm，微柱9的高度为50
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100μm，本实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种成熟植物根际土壤微域的研究装置，其特征在于：包括微流控芯片和根箱，所述微流控芯片包括基片和盖片，所述基片内表面刻有微通道，所述微通道与盖片的内表面围合形成微流控芯片的内腔，所述微流控芯片还设有进液孔、出液孔和植物根入口，所述进液孔、出液孔和植物根入口均与内腔连通，所述根箱的侧壁底部设有通孔，所述根箱通过通孔连接有管道，所述管道的自由端设有连接头，所述管道通过连接头与植物根入口连通，所述管道和连接头内均填充有棉花、石英砂。2.根据权利要求1所述的一种成熟植物根际土壤微域的研究装置，其特征在于：所述微流控芯片的内腔，于微流控芯片长度方向的中心线的两侧分别设置有左微柱群和右微柱群，所述左微柱群和右微柱群均由若干个微柱组成，所述微柱为实心微柱，相邻微柱的间距为50
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150μm，所述微柱的直径为50
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300μm，所述微柱的高度为50
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100μm；所述左微柱群和右微柱群之间的空隙自然形成了供根系生长的植物通道，所述植物根入口的出口对应植物通道。3.根据权利要求2所述的一种成熟植物根际土壤微域的研究装置，其特征在于：相邻微柱的间距为100μm，所述微柱的高度为100μm，所述植物通道的直径为2mm。4.根据权利要求3所述的一种成熟植物根际土壤微域的研究装置，其特征在于：所述管道为蠕动泵管，所述连接头为移液枪枪头，所述蠕动泵管与移液枪枪头的连接处位于植物根入口的进口，所述蠕动泵管与移液枪枪...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴恒毅，马斌，吴禹，徐建明，
申请(专利权)人：浙江大学杭州国际科创中心，
类型：发明
国别省市：