一种利用等离子体处理拟南芥的方法与流程

本发明属于等离子体技术的应用领域，特别涉及一种利用等离子体处理拟南芥的方法。

背景技术：

目前，在低气压条件下可以产生非平衡冷等离子体，然而需要在真空腔中完成，不能实现连续操作，同时由于真空腔体积较大，建造和维护费用昂贵，极大地限制了其应用范围。当前在大气压条件下能够产生的等离子体有两种，一种是热等离子体，如电弧产生的等离子体，温度大约10000k量级，对于畏热材料，如微生物材料和植物材料，其应用受到限制；另一种是冷等离子体，如电晕放电、介质阻挡放电产生的等离子体，温度接近室温，适用于生物材料的处理。

冷等离子体在微生物细胞处理方面已有较多研究，如cn103710335b公开了“一种利用常压室温等离子体制备微生物感受态细胞的方法”，可处理细菌细胞悬浮液、放线菌细胞悬浮液、真菌细胞悬浮液、藻类细胞悬浮液或藻类原生质体细胞悬浮液；cn103911363a公开了“一种诱变处理生物材料的方法及装置”，可处理固体培养基上涂布的细胞；cn204848891u公开了“一种诱变处理厌氧微生物的等离子体育种设备”，将等离子体诱变与真空操作有机结合起来，实现了厌氧条件下对厌氧微生物的等离子体诱变处理。

上述微生物细胞处理方法所采用的等离子体均为常压室温等离子体(atmosphericandroomtemperatureplasma,artp)，现有研究中也有采用介质阻挡放电对植物进行改性的方法，如cn1685807a公开了“一种植物改性方法”。然而，常压室温等离子体由于去除了介质覆盖，与介质阻挡相比放电更加均匀，并且发生器结构简单、成本低，所产生等离子体射流的温度接近室温，而臭氧浓度及紫外线辐射强度非常低，因此适用性更强。

为拓展常压室温等离子体在植物处理领域的应用，亟需一种有效的利用常压室温等离子体处理植物材料的方法。

技术实现要素：

本发明选用模式植物拟南芥做为植物材料，目的在于提供一种利用等离子体处理拟南芥的方法，以得到性状优良的拟南芥品种，拓展常压室温等离子体在植物处理领域的应用。

本发明的技术方案如下：

一种利用等离子体处理拟南芥的方法，利用等离子体照射拟南芥样品，得到改性的拟南芥样 品。

拟南芥样品包括拟南芥种子、拟南芥根尖和拟南芥幼苗。

等离子体为常压室温等离子体，由裸露金属电极在常压、室温条件下放电产生。

所述常压室温等离子体以氦气、氩气、氮气、氧气、空气或其混合气体为气源产生。

优选地，所述常压室温等离子体以氦气为气源产生。所述常压室温等离子体的气流量为2～20l/min。

进一步优选地，所述常压室温等离子体的气流量为10～15l/min。

一种利用等离子体处理拟南芥的方法，包括如下步骤：

(1)将拟南芥样品平铺于培养皿中，将培养皿放置于等离子体射流的正下方；

(2)利用等离子体照射拟南芥样品，所述等离子体照射的时间为10s～60min；

(3)取出拟南芥样品，接种于ms固体培养基上，在光照培养箱中进行培养。

步骤(1)中，所述拟南芥样品为拟南芥根尖或拟南芥幼苗时，应在培养皿中添加无菌水。利用无菌水对拟南芥根尖或幼苗进行适当保护。

优选地，步骤(2)中所述等离子体照射的时间为20s～30min。

有益效果：一种利用等离子体处理拟南芥的方法，所选用等离子体是由裸露金属电极在常压、室温条件下放电产生的常压室温等离子体，激发态的氦原子、氧原子、氮原子、oh自由基等能量离子，能够与拟南芥中的遗传物质相互作用，激发拟南芥的性状发生改变。

该方法不需要借助于真空、高压等苛刻的环境，同时，与dna重组、细胞融合等改变植物基因结构的方法完全不同，该方法为物理改性，安全性非常好而且步骤简单、操作方便。

附图说明

图1为本发明实施例的常压室温等离子体诱变育种仪示意图。

图2为本发明实施例的诱变育种设备中的处理系统示意图。

图3为本发明实施例的拟南芥的根长度比较图。

图4为本发明实施例的拟南芥的苗鲜重比较图。

图5为本发明实施例的拟南芥的愈伤组织生长状况图。

图6为本发明实施例的拟南芥的幼苗畸形状况图。

图中各标号列示如下：

1-等离子体发生器；2-培养皿；3-步进电机。

具体实施方式

下面结合实施例，进一步阐述本发明。

选用如图1所示的常压室温等离子体诱变育种仪(型号：artp—iis；厂家：无锡源清天木生物科技有限公司)，具体操作方法参见cn203700376u，其处理系统如图2所示。启动等离子体诱变育种仪，等离子体发生器1将向下喷射出均匀的等离子体射流，还可控制步进电机3带动培养皿2在水平方向转动，使等离子体照射更加均匀。

参数设定：功率为120w，等离子体出口距离载物台的距离为4mm，等离子体气流量为10l/min。

实施例1

利用等离子体处理拟南芥种子，步骤如下：

(1)每个培养皿中放入100粒拟南芥成熟种子，平铺于培养皿中，将培养皿放置于等离子体出口的正下方；

(2)启动等离子体诱变育种仪，释放等离子体射流，处理时间分别为0s、30s、60s、90s、120s、150s；

(3)取出拟南芥种子，利用10％次氯酸钠对等离子体处理后的拟南芥种子进行灭菌，然后接种于ms固体培养基上，光照培养箱中培养。

培养一段时间后，统计不同处理时间下拟南芥的发芽率、幼苗根长及幼苗鲜重，结果如下：

(1)1周后，不同处理时间下拟南芥的发芽率均保持在95％左右，无明显差别。

(2)2周后，不同处理时间下拟南芥幼苗的根长度如图3所示，从图3a可以看出，根长度出现差异，其中120s对应的根长度明显大于其他处理组；图3b为具体根长度比较图，90s、120s处理组植株个体和根系均较为发达，150s处理组个体略小于对照组。

(3)2周后，称量幼苗鲜重，如图4所示，120s处理组高于对照和其他处理组。

上述结果表明，拟南芥种子在不同的等离子体处理时间下，幼苗根长度和幼苗鲜重出现差异，即性状出现差异性变化。这种现象表明，等离子体对植物种子进行照射，可有效引起植物的性状发生改变。

实施例2

利用等离子体处理拟南芥根尖，步骤如下：

(1)取7个拟南芥液体培养幼苗的根尖，添加适量无菌水，使根尖平铺于培养皿中，共准备6组，依次将培养皿放置于等离子体出口的正下方；

(2)启动等离子体诱变育种仪，释放等离子体射流，6组样品的处理时间分别为0s、30s、 60s、90s、120s、150s；

(3)取出拟南芥液体培养幼苗的根尖，接种于ms固体培养基上，光照培养箱中培养。

4-5周后，观察拟南芥根尖愈伤组织的生长状况，结果如下：

如图5所示，90s、120s处理组根尖愈伤组织的生长，明显弱于对照和其他处理组，而150s处理组根尖的生长几乎和对照组一样旺盛。

根尖是植物组织中细胞分裂较为旺盛的部分，理论上也是较易发生变异的部分。上述结果表明，拟南芥的根尖经等离子体不同时间的照射之后，愈伤组织的生长状况发生了变化，这有助于获得性状各异的拟南芥植株。

实施例3

利用等离子体处理拟南芥幼苗，步骤如下：

(1)取12株拟南芥液体培养幼苗，添加适量无菌水，使幼苗平铺于培养皿中，共准备6组，依次将培养皿放置于等离子体出口的正下方；

(2)启动等离子体诱变育种仪，释放等离子体射流，6组样品的处理时间分别为0s、30s、60s、90s、120s、150s；

(3)取出拟南芥液体培养幼苗，接种于ms固体培养基上，光照培养箱中培养。

2-3周后，观察拟南芥幼苗的生长状况，结果如下：

图6给出了拟南芥幼苗的畸形率状况，畸形发育的幼苗详见图6b。如图6a所示，90s、120s处理组苗的畸形率(畸形幼苗数/总幼苗数)相对较高。

上述结果表明，拟南芥的幼苗经等离子体不同时间的照射之后，部分诱发了畸形，这有助于获得性状各异的拟南芥植株，从而拓展常压室温等离子体在植物处理领域的应用。