【技术实现步骤摘要】
本申请涉及海洋科学或微生物学，尤其涉及一种深海微生物原位培养系统及控制方法。
技术介绍
1、海洋微生物生态学是研究微生物与海洋环境之间相互作用的科学，海洋微生物介导着众多生源要素的转化。这些生源要素转换过程是深海微生物在深海环境中生存和繁殖的关键机制。它们参与了深海生态系统中能量流动和物质循环的重要步骤，对维持深海生态系统的稳定性和功能具有重要作用。真实、准确的计算生源要素的转换通量，明确元素、物质间的耦合关系，对于生命起源、生态系统功能、资源开发和生物技术应用等方面具有重要意义，有助于我们更好地理解和利用深海生态系统的独特价值。
2、受制于国内外现有的深海原位装置的作业能力，目前这些深海生地化速率的定量工作几乎都是通过采集原位海水后在实验室培养实现的。但深海是一个低温高压的极端环境，实验室培养无法真实的反应微生物在极端深海条件下的实际代谢情况，所以无法真正的体现生源要素循环的原位速率和通量。非原位，不真实，是深海生物地球化学循环研究急需解决的难题。
3、目前国际上用于水下生物自动采样的设备主要有四种：(1)仅仅收集和/或过滤颗粒物的采样器，多用于rov和锚定等定点采样；(2)原位固定保存型采样器，原位过滤或收集水样并固定回收后通过转录和/或蛋白定量对关键功能群的活性进行量化；(3)生态基因组传感器，直接在海洋中进行核酸分析(定量dna扩增和rna杂交分析)，对浮游动物、有害藻类和细菌等进行相关分析；(4)深海原位培养系统，可利用泵阀系统进行深海海水的收集、培养、转移与固定，实现异养生产力单个指标的原位分
4、为了解决深海生物地球化学循环研究中存在的非原位，不真实问题，满足对深海微生物各种生源要素转换真实准确的计算，亟需设计一种集成了多参数的深海微生物原位培养系统。
技术实现思路
1、鉴于此，本申请实施例提供一种深海微生物原位培养系统及控制方法，以解决深海生物地球化学循环研究中存在的非原位，不真实的问题。可以将不同生地化参数指标划分成对应模块后，通过对不同模块进行组装合并以满足黑暗固碳、硝化、有机质代谢酶活、异养生产力、细菌呼吸速率、固氮等多种参数的测量。
2、根据本申请实施例的第一方面，提供一种深海微生物原位培养系统，包括：第一深水泵、第一阀门、第二深水泵、至少一个培养单元、控制单元，所述第一阀门连接在所述第一深水泵的出口，所述培养单元连接在所述第一阀门和第二深水泵之间，所述培养单元包括一个培养腔和至少一个固定腔，所有所述固定腔并联且进水端分别通过第一水管与培养腔相连，每个第一水管上设置有第二阀门，所述培养腔内预置有示踪剂，腔内有封闭且可左右滑动的第一活塞，尾端有开口，与环境海水联通，所述固定腔内预置有固定剂或滤膜，腔内有封闭且可左右滑动的第二活塞，尾端与所述第二深水泵相连，所述第一深水泵负责将海水吸入培养腔，第二深水泵负责将培养腔内海水转移至固定腔；所述控制单元分别与所述第一深水泵、第二深水泵、第一阀门和第二阀门电连接。
3、可选的，所述培养腔和固定腔采用高密度聚乙烯(hdpe)或聚碳酸(pc)。
4、可选的，所述示踪剂根据实验内容选取，固碳实验优选14c同位素溶液，硝化实验优选15nh4溶液，酶活实验优选荧光底物，异养生产力实验优选3h-亮氨酸溶液，细菌呼吸速率实验优选int试剂，固氮实验优选15n2饱和海水溶液。
5、可选的，所述固定腔内的固定剂或滤膜根据实验内容选取，固碳实验使用固定剂，优选多聚甲醛，硝化实验使用滤膜，优选0.22μm gf膜，酶活实验使用固定剂，优选氯化汞，异养生产力实验使用固定剂，优选tca溶液，细菌呼吸速率实验使用固定剂，优选甲醛，固氮实验不需要固定腔，直接使用滤膜过滤，优选0.3μm gf75滤膜。
6、可选的，所述第一水管材料优选硅胶管。
7、可选的，所述第一水管中设置有过滤器。
8、可选的，当进行细菌呼吸实验时，所述第一水管上需添加筛绢过滤器，筛绢孔径优选20μm。
9、可选的，当进行固氮实验时，所述固定腔替换为分子膜过滤器，还包括人工海水腔，所述人工海水腔通过第二水管连接到第一水管上，连接处位于所述第二阀门和分子膜过滤器之间，所述第二水管上设置有第三阀门。
10、可选的，还包括第三水管，所述第三水管连接在培养单元的两端，所述第三水管上设置有第四阀门。
11、根据本申请实施例的第二方面，提供上述的深海微生物原位培养系统的控制方法，该方法包括以下步骤：
12、步骤1：打开第一深水泵与第一阀门，采集环境海水至培养腔；
13、步骤2：关闭第一深水泵和第一阀门，立即打开第二深水泵与第二阀门，收集培养前样品；
14、步骤3：关闭第二深水泵与第二阀门，等待培养结束；
15、步骤4：打开第二水泵与第二阀门，收集培养后样品；
16、步骤5：关闭所有水泵与阀门，实验结束。
17、本申请的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
18、由上述实施例可知，本申请可利用深水泵、阀门及控制单元等，在1000-4000米的深海直接对微生物进行培养，并且能实现深海水样的采集、同位素示踪剂添加、培养结束后水样的转移和固定等一系列原位自动操作。通过深水泵在海底原位将海水泵入培养腔进行培养，并在培养结束后，利用深水泵将培养腔中的溶液泵入固定腔，完成对微生物的固定，避免了因实验室培养所造成的非原位，不真实等问题，使实验结果更具说服性与可靠性。并且本系统集成了多参数的深海微生物原位培养系统，可以根据实验需求对培养单元的数量、示踪剂类型、固定剂或滤膜的选取进行调整，组成不同的模块，进而实现对多种参数的测量。模块包括但不限于：黑暗固碳、硝化、有机质代谢酶活、异养生产力、细菌呼吸速率、固氮等。对定量海洋能力，评估海洋潜力，甚至是海洋视角下我国“碳中和”的实现提供了更加科学可靠的支撑。
19、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。
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1.一种深海微生物原位培养系统，其特征在于，包括：第一深水泵、第一阀门、第二深水泵、至少一个培养单元、控制单元，所述第一阀门连接在所述第一深水泵的出口，所述培养单元连接在所述第一阀门和第二深水泵之间，所述培养单元包括一个培养腔和至少一个固定腔，所有所述固定腔并联且进水端分别通过第一水管与培养腔相连，每个第一水管上设置有第二阀门，所述培养腔内预置有示踪剂，腔内有封闭且可左右滑动的第一活塞，尾端有开口，与环境海水联通，所述固定腔内预置有固定剂或滤膜，腔内有封闭且可左右滑动的第二活塞，尾端与所述第二深水泵相连，所述第一深水泵负责将海水吸入培养腔，第二深水泵负责将培养腔内海水转移至固定腔；所述控制单元分别与所述第一深水泵、第二深水泵、第一阀门和第二阀门电连接。
2.根据权利要求1所述的一种深海微生物原位培养系统，其特征在于，所述培养腔和固定腔采用高密度聚乙烯(HDPE)或聚碳酸(PC)。
3.根据权利要求1所述的一种深海微生物原位培养系统，其特征在于，所述示踪剂根据实验内容选取，固碳实验优选14C同位素溶液，硝化实验优选15NH4溶液，酶活实验优选荧光底物，异养生
4.根据权利要求1所述的一种深海微生物原位培养系统，其特征在于，所述固定腔内的固定剂或滤膜根据实验内容选取，固碳实验使用固定剂，优选多聚甲醛，硝化实验使用滤膜，优选0.22μm GF膜，酶活实验使用固定剂，优选氯化汞，异养生产力实验使用固定剂，优选TCA溶液，细菌呼吸速率实验使用固定剂，优选甲醛，固氮实验不需要固定腔，直接使用滤膜过滤，优选0.3μmGF75滤膜。
5.根据权利要求1所述的一种深海微生物原位培养系统，其特征在于，所述第一水管材料优选硅胶管。
6.根据权利要求1所述的一种深海微生物原位培养系统，其特征在于，所述第一水管中设置有过滤器。
7.根据权利要求1所述的一种深海微生物原位培养系统，其特征在于，当进行细菌呼吸实验时，所述第一水管上需添加筛绢过滤器，筛绢孔径优选20μm。
8.根据权利要求1所述的一种深海微生物原位培养系统，其特征在于，当进行固氮实验时，所述固定腔替换为分子膜过滤器，还包括人工海水腔，所述人工海水腔通过第二水管连接到第一水管上，连接处位于所述第二阀门和分子膜过滤器之间，所述第二水管上设置有第三阀门。
9.根据权利要求1所述的一种深海微生物原位培养系统，其特征在于，还包括第三水管，所述第三水管连接在培养单元的两端，所述第三水管上设置有第四阀门。
10.如权利要求1-9任一项所述的深海微生物原位培养系统的控制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种深海微生物原位培养系统，其特征在于，包括：第一深水泵、第一阀门、第二深水泵、至少一个培养单元、控制单元，所述第一阀门连接在所述第一深水泵的出口，所述培养单元连接在所述第一阀门和第二深水泵之间，所述培养单元包括一个培养腔和至少一个固定腔，所有所述固定腔并联且进水端分别通过第一水管与培养腔相连，每个第一水管上设置有第二阀门，所述培养腔内预置有示踪剂，腔内有封闭且可左右滑动的第一活塞，尾端有开口，与环境海水联通，所述固定腔内预置有固定剂或滤膜，腔内有封闭且可左右滑动的第二活塞，尾端与所述第二深水泵相连，所述第一深水泵负责将海水吸入培养腔，第二深水泵负责将培养腔内海水转移至固定腔；所述控制单元分别与所述第一深水泵、第二深水泵、第一阀门和第二阀门电连接。
2.根据权利要求1所述的一种深海微生物原位培养系统，其特征在于，所述培养腔和固定腔采用高密度聚乙烯(hdpe)或聚碳酸(pc)。
3.根据权利要求1所述的一种深海微生物原位培养系统，其特征在于，所述示踪剂根据实验内容选取，固碳实验优选14c同位素溶液，硝化实验优选15nh4溶液，酶活实验优选荧光底物，异养生产力实验优选3h-亮氨酸溶液，细菌呼吸速率实验优选int试剂，固氮实验优选15n2饱和海水溶液。
4.根据权利要求1所述的一种深海微生物原位培养系统，其特征在于，所述固定腔内的固...
【专利技术属性】
技术研发人员：樊炜，何宇翔，刘硕，张瑶，赵永刚，温彩宁，张冀远，潘依雯，陈鹰，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：
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