一种用于农作物种子EMS化学诱变的安全操作装置

一种用于农作物种子ems化学诱变的安全操作装置
技术领域
1.本实用新型属于种质资源利用技术领域，具体涉及一种用于农作物种子ems化学诱变的安全操作装置。


背景技术：

2.农作物种质资源与创制意义重大。农作物种质资源是农业科技原始创新、现代种业发展的物质基础，是保障粮食安全、建设生态文明、支撑农业可持续发展的战略性资源。育种的本质就是寻找“最优的有利等位基因型集合”。但是，有利基因来源有限，种质资源重复应用限制了当前种业的发展。因此，亟需开展种质创新，拓宽育种遗传基础。
3.ems化学诱变是种质资源创制的重要方法。创造变异的技术有航天育种等物理诱变、ems等化学诱变、人工杂交基因重组、转基因及基因编辑等。其中ems化学诱变具有门槛低，技术成熟等优点，广泛应用于各种作物突变体库的建立。ems即甲基磺酸乙酯，是属于烷化剂诱变最常用的一种，点突变诱变率很高。ems诱发的突变主要通过两个步骤来完成，首先鸟嘌呤的o6位置被烷基化，成为一个带正电荷的季铵基团，从而发生两种遗传效应：一是烷化的鸟嘌呤与胸腺嘧啶配对，代替胞嘧啶，发生转换型的突变；二是由于鸟嘌呤的n27烷基活化，糖苷键断裂造成脱嘌而后在dna复制过程中，烷基化鸟嘌呤与胸腺嘧啶配对，导致碱基替换，即g：c变为a：t。经诱变处理产生的诱变一代，以m1表示。由于受诱变剂的抑制和损伤，m1的发芽率、出苗率、成株率、结实率一般较低，发育延迟，植株矮化或畸形，并出现嵌合体。但这些变化一般不能遗传给后代。诱变引起的遗传变异多数为隐性，因此m1一般不进行选择，而以单株、单穗或以处理为单位收获。诱变二代（m2）是变异最大的世代，也是选择的关键时期，可根据育种目标及性状遗传特点选择优良单株（穗）。多数变异是不利的，但也能出现早熟、杆矮、抗病、抗逆、品质优良等有益变异，变异频率约为0.1～0.2%。诱变三代（m3）以后，随着世代的增加，性状分离减少，有些性状一经获得即可迅速稳定。经过几个世代的选择就能获得稳定的优良突变系，即为新种质。
4.ems化学诱变试验过程主要包括种子萌发至露白等预处理、ems溶液处理、种子播种/定植、诱变材料筛选等步骤。其中ems溶液处理步骤，包括预实验（突变浓度筛选）和大量突变。因为ems具有诱变毒性，ems化学诱变实验过程中会对操作人员带来风险。但是在试验过程中，如何通过设施优化降低ems暴露风险，未见相关报道。
5.本专利立足于种子ems化学诱变的安全操作，提高对实验人员的保护，设计了一种ems化学诱变安全操作装置。该装置内置于通风橱内，分上下两层；包括通风系统、进液系统、出液系统、ems诱变操作系统、穴盘播种操作系统。应用该操作装置，ems诱变试验过程，ems诱变试剂基本处于全封闭状态，可有效降低种子ems诱变实验过程中ems试剂的暴露，避免ems对操作人员的伤害。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的在于公开了如下的技术内容：
7.一种用于农作物种子ems化学诱变的安全操作装置，其特征在于该装置内置于通风橱内，分上下两层；该装置包括通风系统、进液系统、出液系统、ems诱变操作系统、穴盘播种操作系统共5个系统；其中
8.通风系统：该系统包括一常规通风橱，但操作台面分为上下两层；下层台高60 cm，用于放置进液系统、出液系统、ems化学诱变操作系统所用仪器及耗材；通风橱出口配制高效活性炭过滤器15，用于过滤ems挥发物；
9.进液系统：包括：4个试剂瓶、进液控制开关踏板、四元蠕动泵、进液器手柄及其缓冲瓶；其中进液控制开关踏板1位于通风橱下侧，用于控制四元蠕动泵，四个试剂瓶位于通风橱内左下角，分别为磷酸缓冲液试剂瓶2、蒸馏水试剂瓶3、硫代硫酸钠溶液试剂瓶4、氢氧化钠溶液试剂瓶5，四元蠕动泵6位于通风橱下层操作台面，连接四个试剂瓶和进液器手柄及其缓冲瓶7；
10.出液系统：包括出液器手柄及其缓冲瓶、真空泵、废液瓶、出液控制开关踏板；其中出液器手柄及其缓冲瓶8位于通风橱下层操作台面，真空泵9位于通风橱下层操作台面，连接出液器手柄及其缓冲瓶8和废液瓶10，用于将三角瓶中的废液吸入；废液瓶位于通风橱内右下角，溶剂5 l，预置100 ml的5 mol/l氢氧化钠溶液；出液控制开关踏板11位于通风橱下侧，用于控制真空泵9；
11.ems诱变操作系统：包括进液器手柄及其缓冲瓶、出液器手柄及其缓冲瓶、废液瓶、摇床、ems专用注射器及其缓冲瓶；其中摇床12位于通风橱下层操作台面， ems专用注射器及其缓冲瓶13位于通风橱下层操作台面，其内设有用于定量吸取ems试剂并加入三角瓶中进行化学诱变的多个10-20 cm针头；
12.穴盘播种操作系统：位于通风橱操作上层操作台面，台高90 cm，从中间分左右两半，用于ems诱变后种子的穴盘播种；在下层台面使用时，上层台面从中间分开，归位于通风橱内侧左右两边；下层台面使用后，从通风橱内侧两边放下两半台面，再放置穴盘14。
13.本实用新型更加详细的描述如下：
14.一种用于农作物种子ems化学诱变的安全操作装置，该装置内置于通风橱内，分上下两层；该装置包括通风系统、进液系统、出液系统、ems诱变操作系统、穴盘播种操作系统共5个系统。其5个系统的详细参数为：
15.（1）通风系统：该系统包括一常规通风橱，但操作台面分为上下两层；下层台高60 cm，用于放置进液系统、出液系统、ems化学诱变操作系统等所用仪器及耗材；通风橱出口配制高效活性炭过滤器15，用于过滤ems挥发物。
16.（2）进液系统：包括四个试剂瓶，位于通风橱内左下角，分别为磷酸缓冲液试剂瓶2、蒸馏水试剂瓶3、硫代硫酸钠溶液试剂瓶4、氢氧化钠溶液试剂瓶5；四元蠕动泵6，位于通风橱下层操作台面，连接试剂瓶和进液器手柄7，用于选择控制四个试剂瓶中某一试剂进入进液器手柄；进液器手柄（15-30 cm）及其缓冲瓶；进液控制开关踏板1，位于通风橱下侧，用于控制四元蠕动泵。
17.（3）出液系统：包括出液器手柄（15-30 cm）及其缓冲瓶8，位于通风橱下层操作台面；真空泵9，位于通风橱下层操作台面，连接出液器手柄和废液瓶，用于将三角瓶中的废液吸入；废液瓶10，位于通风橱内右下角，溶剂5 l，预置100 ml的5 mol/l氢氧化钠溶液；出液控制开关踏板11，位于通风橱下侧，用于控制真空泵。
18.（4）ems诱变操作系统：包括摇床12，位于通风橱下层操作台面；进液器手柄及其缓冲瓶7；出液器手柄及其缓冲瓶8；废液瓶10；ems专用注射器及其缓冲瓶13，位于通风橱下层操作台面，针头10-20cm，用于定量吸取ems试剂并加入三角瓶中进行化学诱变。ems诱变操作系统用于种子ems化学诱变过程中ems试剂的添加，过夜诱变、诱变终止和清洗。
19.（5）穴盘播种操作系统：位于通风橱操作上层操作台面，台高90cm，从中间分左右两半，用于ems诱变后种子的穴盘播种；在下层台面使用时，上层台面从中间分开，归位于通风橱内侧左右两边；下层台面使用后，从通风橱内侧两边放下两半台面，再放置穴盘14。
20.本实用新型公开的用于种子ems诱变的安全操作装置与现有技术相比所具有的积极效果在于：应用该操作装置，ems诱变试剂的处于全封闭状态，可有效降低种子ems诱变实验过程中ems试剂的暴露，避免ems对操作人员的伤害。
附图说明
21.图1装置整体效果图；
22.图2进液系统图；
23.图3出液系统图；
24.图4ems诱变操作图；
25.图5穴盘播种操作图；其中
26.1、进液控制开关踏板2、磷酸缓冲液试剂瓶3、蒸馏水试剂瓶
27.4、硫代硫酸钠溶液试剂瓶5、氢氧化钠溶液试剂瓶6、四元蠕动泵
28.7、进液把手及缓冲瓶8、出液把手及缓冲瓶9、真空泵
29.10、废液瓶11、出液控制开关踏板12、摇床
30.13、ems专用注射器及其缓冲瓶14、穴盘15、活性炭过滤器。
具体实施方式
31.下面通过具体的实施方案叙述本实用新型。除非特别说明，本实用新型中所用的技术手段均为本领域技术人员所公知的方法。另外，实施方案应理解为说明性的，而非限制本实用新型的范围，本实用新型的实质和范围仅由权利要求书所限定。对于本领域技术人员而言，在不背离本实用新型实质和范围的前提下，对这些实施方案中的各种改变或改动也属于本实用新型的保护范围。为了能更加清楚的说明本专利的方法，下面对本专利的装置使用方法做以详细的说明。
32.实施例1
33.一种用于农作物种子ems化学诱变的安全操作装置，该装置内置于通风橱内，分上下两层；该装置包括通风系统、进液系统、出液系统、ems诱变操作系统、穴盘播种操作系统共5个系统；其中
34.通风系统：该系统包括一常规通风橱，但操作台面分为上下两层；下层台高60cm，用于放置进液系统、出液系统、ems化学诱变操作系统所用仪器及耗材；通风橱出口配制高效活性炭过滤器15，用于过滤ems挥发物；
35.进液系统：包括：4个试剂瓶、进液控制开关踏板、四元蠕动泵、进液器手柄及其缓冲瓶；其中进液控制开关踏板1位于通风橱下侧，用于控制四元蠕动泵，四个试剂瓶位于通
风橱内左下角，分别为磷酸缓冲液试剂瓶2、蒸馏水试剂瓶3、硫代硫酸钠溶液试剂瓶4、氢氧化钠溶液试剂瓶5，四元蠕动泵6位于通风橱下层操作台面，连接四个试剂瓶和进液器手柄及其缓冲瓶7；
36.出液系统：包括出液器手柄及其缓冲瓶、真空泵、废液瓶、出液控制开关踏板；其中出液器手柄及其缓冲瓶8位于通风橱下层操作台面，真空泵9位于通风橱下层操作台面，连接出液器手柄及其缓冲瓶和废液瓶，用于将三角瓶中的废液吸入；废液瓶位于通风橱内右下角，溶剂共计5 l，瓶内预置100 ml的5 mol/l氢氧化钠溶液；出液控制开关踏板11位于通风橱下侧，用于控制真空泵；
37.ems诱变操作系统：包括进液器手柄及其缓冲瓶、出液器手柄及其缓冲瓶、废液瓶、摇床、ems专用注射器及其缓冲瓶；其中摇床12位于通风橱下层操作台面， ems专用注射器及其缓冲瓶13位于通风橱下层操作台面，其内设有用于定量吸取ems试剂并加入三角瓶中进行化学诱变的多个10-20 cm针头；主要用于在不打开ems试剂瓶的情况下，吸取ems试剂原液，降低ems试剂在空气中的释放暴露。
38.穴盘播种操作系统：位于通风橱操作上层操作台面，台高90 cm，从中间分左右两半，用于ems诱变后种子的穴盘播种；在下层台面使用时，上层台面从中间分开，归位于通风橱内侧左右两边；下层台面使用后，从通风橱内侧两边放下两半台面，再放置穴盘14。实施例2
39.（1）用途：
40.香菜种子ems化学诱变试验，对ems化学诱变剂浓度进行筛选。
41.（2）实验准备
42.试剂：ems（甲基磺酸乙酯，sigma）溶液，ph值7.0的0.1 mol/l磷酸缓冲液，0.1 mol/l硫代硫酸钠溶液，5mol/l naoh溶液，蒸馏水。
43.耗材：培养皿，三角瓶，注射器，试剂瓶，废液瓶、穴盘、营养土。
44.设施：本专利装置，冰箱，低温培养箱。
45.（3）操作步骤
46.1）样品预处理
47.取大小均匀的香菜种子1800粒，破壳搓开，10℃低温浸泡24小时，然后置于铺上滤纸的培养皿中，每皿100粒，共18皿；10 ℃低温萌发10天，种子露白。
48.2）ems化学诱变剂浓度梯度处理
49.18个培养皿上标记0，0.2%，0.4%，0.6%，0.8%，1.0%共6个浓度，每个浓度3个重复。将培养皿中种子转移至250 ml三角瓶中，三角瓶标记同培养皿，加盖硅胶塞，置于本专利装置的摇床中。应用本专利装置的加液系统，加磷酸缓冲液100 ml于每个三角瓶中；应用注射器分别加入ems诱变剂0，0.2，0.4，0.6，0.8，1.0 ml于6个浓度三角瓶中，60 rpm过夜16小时。
50.3）ems化学诱变终止及清洗
51.16小时后，停止摇床震荡；使用出液系统，吸去ems及磷酸缓冲液至废液瓶；使用进液系统，加入硫代硫酸钠溶液终止突变30秒，使用出液系统，吸去硫代硫酸钠溶液至废液瓶；再使用进液系统，加入蒸馏水100 ml，清洗30秒，以除去表面残留的ems诱变剂，使用出液系统，吸去废液；清洗步骤重复5遍；清洗后种子倒入培养皿中。
52.4）播穴盘种及培养
53.应用本专利装置的穴盘播种操作系统，从通风橱两边放下两半台面，放置6个穴盘，用于6个浓度处理后的种子播种。
54.（4）结果：
55.0，0.2%，0.4%，0.6%，0.8%，1.0%共6个ems化学诱变浓度，校正发芽率分别为100%、60%、40%、10%、5%、0%，所以该香菜材料的ems化学诱变处理浓度为0.3%。
56.实施例3
57.（1）用途：
58.香葱种子ems化学诱变试验，对ems化学诱变剂浓度进行筛选。
59.（2）实验准备
60.试剂：ems（甲基磺酸乙酯，sigma）溶液，ph值7.0的0.1 mol/l磷酸缓冲液，0.1 mol/l硫代硫酸钠溶液，5mol/l naoh溶液，蒸馏水。
61.耗材：培养皿，三角瓶，注射器，试剂瓶，废液瓶、穴盘、营养土。
62.设施：本专利装置，冰箱，低温培养箱。
63.（3）操作步骤
64.1）样品预处理
65.取大小均匀的香葱种子1800粒，20℃浸泡24小时，然后置于铺上滤纸的培养皿中，每皿100粒，共18皿；20 ℃萌发1-2天，种子露白；
66.2）ems化学诱变剂浓度梯度处理
67.18个培养皿上标记0，0.2%，0.4%，0.6%，0.8%，1.0%共6个浓度，每个浓度3个重复。将培养皿中种子转移至250 ml三角瓶中，三角瓶标记同培养皿，加盖硅胶塞，置于本专利装置的摇床中。应用本专利装置的加液系统，加磷酸缓冲液100 ml于每个三角瓶中；应用注射器分别加入ems诱变剂0，0.2，0.4，0.6，0.8，1.0 ml于6个浓度三角瓶中，60 rpm过夜16小时；
[0068] 3）ems化学诱变终止及清洗
[0069]
16小时后，停止摇床震荡；使用出液系统，吸去ems及磷酸缓冲液至废液瓶；使用进液系统，加入硫代硫酸钠溶液终止突变30秒，使用出液系统，吸去硫代硫酸钠溶液至废液瓶；再使用进液系统，加入蒸馏水100 ml，清洗30秒，以除去表面残留的ems诱变剂，使用出液系统，吸去废液；清洗步骤重复5遍；清洗后种子倒入培养皿中。
[0070]
4）播穴盘种及培养
[0071]
应用本专利装置的穴盘播种操作系统，从通风橱两边放下两半台面，放置6个穴盘，用于6个浓度处理后的种子播种。
[0072]
（4）结果：
[0073]
0，0.2%，0.4%，0.6%，0.8%，1.0%共6个ems化学诱变浓度，校正发芽率分别为100%、80%、60%、40%、20%、0%，所以该香葱材料的ems化学诱变处理浓度为0.5%。
[0074]
实施例4
[0075]
（1）用途：
[0076]
丝瓜种子ems化学诱变试验。
[0077]
（2）实验准备
[0078]
试剂：ems（甲基磺酸乙酯，sigma）溶液，ph值7.0的0.1 mol/l磷酸缓冲液，0.1 mol/l硫代硫酸钠溶液，5mol/l naoh溶液，蒸馏水。
[0079]
耗材：培养皿，三角瓶，注射器，试剂瓶，废液瓶、穴盘、营养土。
[0080]
设施：本专利装置，冰箱，低温培养箱。
[0081]
（3）操作步骤
[0082]
1）样品预处理
[0083]
取大小均匀的丝瓜种子10000粒，60℃烫种5分钟，30℃浸泡24小时，然后置于铺上滤纸的塑料盒中，每盒1000粒，共10盒；30 ℃萌发至种子露白。
[0084]
2）ems化学诱变剂浓度梯度处理
[0085]
将塑料盒中种子转移至1000 ml三角瓶中，加盖硅胶塞，置于本专利装置的摇床中。应用本专利装置的加液系统，加磷酸缓冲液500 ml于每个三角瓶中；应用注射器分别加入ems诱变剂2.5 ml于三角瓶中，60 rpm过夜16小时。
[0086]
3）ems化学诱变终止及清洗
[0087]
16小时后，停止摇床震荡；使用出液系统，吸去ems及磷酸缓冲液至废液瓶；使用进液系统，加入硫代硫酸钠溶液终止突变30秒，使用出液系统，吸去硫代硫酸钠溶液至废液瓶；再使用进液系统，加入蒸馏水500 ml，清洗30秒，以除去表面残留的ems诱变剂，使用出液系统，吸去废液；清洗步骤重复5遍；清洗后种子倒入培养盒中。
[0088]
4）播穴盘种及培养
[0089]
应用本专利装置的穴盘播种操作系统，从通风橱两边放下两半台面，放置10个穴盘，用于ems化学处理后的种子播种。
[0090]
（4）结果：
[0091]
本批次ems化学诱变处理后丝瓜发芽率分别为45%。
[0092]
实施例5
[0093]
本发明装置和常规装置在ems试验操作过程对比
[0094][0095]
结论：本发明装置在进出液自动化水平，ems试剂防污染、减少气溶胶排放等方面，比常规ems试验操作有较大提升。