一种拟南芥水培装置及水培方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种适用于直播法的拟南芥水培装置及水培方法。
【背景技术】
[0002]拟南芥作为遗传学和分子生物学研究中的重要模式植物，在阐明植物的基因功能、调控机制等研究中发挥了重要的作用。随着拟南芥全基因组测序工作的完成，植物生物学研究已进入了“后基因组时代”。研究者们现在可以有效地利用多种手段去研究基因的功能和表达调控乃至整个调控网络。这对大量、快速、整齐地培育拟南芥幼苗的方法提出了更高的要求。
[0003]目前，拟南芥幼苗的培育方法主要有土培法(营养土或各种介质混合)与水培法两种。土培法因操作简便而被广泛采用，但是由于不能严格控制固体介质中的营养成分，土培法给一些研究工作带来了诸多不便；同时也不利于根系生长状态的观察和取样研究。
[0004]水培法用均衡的营养液代替了传统植物培育的土壤或基质，不仅避免了细菌和杂质的污染，更重要的是，可通过调整和更换营养液实现培养体系的精确人为控制。因此，水培法成为植物营养学和植物逆境胁迫等研究的有力手段。
[0005]拟南芥水培法目前多采用先将种子播种于MS培养基上，发芽后再转入水培系统的方式。在移栽过程中幼苗易受伤害，同时生长环境的剧变容易使幼苗死亡，因此，移栽法的成活率较低。
[0006]直播法多采用将种子点播在筛网上进行水培。但是该方法存在种子难以固定易飘走，生长界面不平稳导致发芽不整齐，且易受藻类等微型生物污染、灵活性不够等问题。
[0007]采用培养基与营养液相结合的水培系统较好地解决了上述问题，但是其实验装置制作大多繁琐，或是敞口过大容易被藻类、真菌污染等方面仍需改进。此外增氧装置的设置不仅对根系发育造成影响，也加大了实验成本。目前可短期内快速培养大量拟南芥幼苗的水培实验装置并不多见。
【发明内容】
[0008]本发明的首要目的在于提供一种拟南芥水培装置，该装置适用于培养基与营养液相结合的水培系统；适用于直播法栽植，即包括播种和发芽在内的整个拟南芥生长过程都可以在该装置中进行，无需移栽。拟南芥生长过程对水培装置的要求有几点:即培养液避光、透气，以及可以观察根系的生长状况，本发明的装置较好地满足了以上几点要求。
[0009]本发明的另一目的在于提供一种基于上述装置的拟南芥水培方法。
[0010]本发明的目的通过下述技术方案实现:
[0011]—种拟南芥水培装置，由培养盒、盒盖，和孔盖组成；
[0012]当该装置的材质为塑料时，培养盒和盒盖应当是分开的，这样方便定时打开盒盖以观察拟南芥根系生长情况；
[0013]当该装置的材质为有色玻璃(能达到避光效果的有色玻璃)时，培养盒和盒盖可以一体成形，因为这时无需打开盒盖就可以观察到拟南芥根系生长情况；
[0014]所述的盒盖上布满小孔；
[0015]水培装置在使用时，盒盖上的小孔未必会全部使用，可以根据实验需要选择性使用盒盖上的小孔，未使用的小孔用锡箔纸或塑料薄膜覆盖，以达到避光、减少营养液蒸发和感染的目的；盒盖边缘的个别小孔可不予覆盖锡箔纸或塑料薄膜，以作透气和调节培养盒内湿度所用；
[0016]所述的孔盖由上表面和下沿凸起两部分构成，其上表面的尺寸应当能覆盖小孔；其下沿凸起的尺寸则要小于小孔，这样才能塞进小孔中；
[0017]孔盖上表面划有线条形的缝隙，所述的线条数目是一条以上；孔盖上表面设计成缝隙而不采用敞口的原因是，既满足了播种的需要，又较好地做到减少培养基水分的蒸发，以及减少污染；
[0018]孔盖下沿凸起的高度不宜太小，其高度所决定的下沿凸起的容积能容纳3-4滴培养基，当培养基凝固后，孔盖中才有可允许种子附着生长的固体培养基；同时下沿凸起的高度不宜太高，高的话就浪费培养基，同时也更易引起培养基的污染了。
[0019]所述孔盖上表面还可以设计一条拉条，以方便将孔盖拉起；
[0020]所述的拉条还可以与相邻单位的孔盖上表面连接在一起，这样就可以成排地拉起孑L盖。
[0021]—种基于上述装置的拟南芥水培方法，包括以下步骤:
[0022](I)吸取加热溶解的培养基，先滴I?2滴到孔盖的下沿凸起内，待液体微微冷凝形成薄膜后继续滴加至满，呈穹顶状；待培养基完全冷却凝固后，将孔盖套进盒盖的小孔中；往培养盒内添加营养液，添加至液面与孔盖下沿凸起的固体培养基接触，这样，拟南芥的根系在穿透固体培养基后就能马上与基础营养液接触，继续获得生长所需的营养成分；
[0023](2)用湿牙签蘸取拟南芥种子，点播在孔盖上表面的缝隙中，并稍加按压使其与培养基充分接触；然后将该水培装置放进培养间培养；培养初期需及时补充营养液，保持孔盖下沿凸起内的固体培养基与液面接触；待根系生长进入营养液后，每隔5天更换一次营养液，直至拟南芥长成所需大小，以供试验；
[0024]所述的培养基，每升培养基中含有5ml大量元素母液、Iml微量元素母液、Iml铁盐母液、0.125ml 2M的Ca (NO3) 2.4H20溶液和0.75ml 0.2M的CaCl2溶液，余量为水，还含有0.6%的琼脂；pH值为5.8 ;
[0025]所述的大量元素母液含有0.2M KCl,0.2M MgSO4.7H20 和 0.04M KH2PO4;
[0026]所述的微量元素母液含有50mM H3BO3^ 4.5mM MnCl2.4H20、10mM ZnSO4.7H20、5mMCuSO4.5H20 和 ImM Na2MoO3;
[0027]所述的铁盐母液含有20mM FeSO4.7H20 和 20mM EDTA-Na。
[0028]所述的营养液，每升营养液含有Iml大量元素母液、Iml微量元素母液、Iml铁盐母液、Iml 2M的Ca (NO3) 2.4H20溶液和0.02ml 0.2M的CaCl2溶液，余量为水；pH值为5.8 ；
[0029]所述的大量元素母液含有0.4M NH4NO3^0.6M ΚΝ03、0.4M KC1、0.2Μ MgSO4.7H20、0.12M KH2POjP 0.3M NaCl ；
[0030]所述的微量元素母液含有50mM H3BO3^ 4.5mM MnCl2.4H20、10mM ZnSO4.7H20、5mMCuSO4.5H20 和 ImM Na2MoO3;
[0031]所述的铁盐母液含有20mM FeSO4.7H20 和 20mM EDTA-Na。
[0032]在本发明中，培养基的大量元素母液与营养液的大量元素母液稍有不同，这是因为:培养基的大量元素母液要排除主要的营养元素一一氮元素，这样做的目的是为了减少丰富的营养造成的培养基易污染现象。这一改良也是本发明能够摆脱培养基灭菌和无菌播种等繁琐步骤的原因。营养液的大量元素母液中多了 Nacl则是在液体中起调节渗透势作用的。
[0033]所述的拟南芥种子，要在4°C下先春化3天后在播种；
[0034]所述培养间的培养条件是:光照周期16h光照/Sh黑暗，光合有效辐射为80-100 μ mo 1.m2.s1，温度为 22_25°C，相对湿度为 50-80%。
[0035]本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果:
[0036]1、本发明的水培装置非常高效，可在短期内获得大量长势一致的拟南芥幼苗(包括其健壮根系)，该装置同样适用于其它种子细小的作物。
[0037]2、本发明的水培装置使用灵活。因盒盖上的小孔可以选择性使用，在保证根系遮光的前提下，可满足不同种植密度所需。此外，水培装置可灵活移动，以供不同胁迫或者营养处理。通过对盒盖边缘未覆盖锡箔纸和塑料薄膜的小孔数目的调节，能获得满足拟南芥生长各个时期所需的湿度。
[0038]3、本发明的水培装置能耗低。由于未采用空心管，而采用本发明孔盖的独特设计(尤其是下沿凸起)，所需的培养基大大降低；定期更换的营养液，既保证了水体充足的溶氧量，又省去了不必要的增氧装置。
[0039]4、本发明的水培方法无需无菌操作。本发明的培养基不含蔗糖和氮元素、孔盖的缝隙小，这些都大大降低了污染概率；偏酸性的营养液在不影响植物正常生长的情况下，也极大地降低了绿藻繁殖率。
【附图说