專利名稱：一種擬南芥直播水培裝置及其應用的制作方法
技術領域：
本發明涉及擬南芥的水培裝置，特別是涉及一種在人工氣候室內直播水培擬南芥
的裝置及其應用。
背景技術：
擬南芥(Arabidopsis thaliana)是十字花科擬南芥屬植物，具有生育期短，植株 個體小及基因組小等特點，長期以來一直被用作分子生物學和遺傳學研究的模式實驗材 料，尤其在植物發育生物學研究中扮演了十分重要的角色，被譽為植物界的"果蠅"。但是 擬南芥種子特別小，幼苗很弱，給它的培養帶來一定的困難；并且它的體積和生物量相應較 小，以致一些生理生化問題的研究受到限制。以擬南芥為材料進行實驗，培養出健壯、無病 蟲害感染而整齊一致的植株是實驗成功的基礎。 擬南芥的生長發育對各種環境因子(如溫度、濕度、光照等)和培養介質的變化 特別敏感，培養條件需嚴格控制。目前主要采用移栽法和直播土培法室內或箱內培養擬南 芥。移栽法是先將經消毒后的種子播于無菌培養基上，待光照培養2-3周后，再將小苗移栽 到營養土和蛭石混合的培養介質上繼續進行培養。在移栽過程中擬南芥幼苗易受傷害，同 時因生長介質的環境條件改變，需要經歷一定的緩苗期，使擬南芥成活率降低并且發育延 遲。后一種方法是種子直接播種于營養土和蛭石混合的培養介質上， 一般種子難以播種均 勻。無論是移栽法還是直播土培法，其培養介質的配方需嚴格控制，否則就會導致擬南芥在 培養介質中扎根淺，長勢差，難以培養出健壯的植株。 一般來說，水培法可以嚴格控制營養 液中的離子濃度，提高植株生長速度，并且可以避免其它培養方法中培養介質對根系生長 的機械限制，從而培養出健壯而整齊一致的植株。因此，水培法在擬南芥培養中得到廣泛應 用。但已經報道的擬南芥水培方法，通常采用移栽而不是直播。擬南芥幼苗弱小，移栽時其 根系很容易損傷，而影響成活率，特別是在進行高通量的擬南芥突變體篩選時，需移栽成千 上萬的幼苗，工作量非常大。人工氣候室中各種環境因子都可以得到比較精確地控制，因 此，有必要建立一種能在人工氣候室中簡單而快速地培養健壯擬南芥植株的水培方法。

發明內容
本發明的目的是提供一種擬南芥直播水培裝置，裝置簡單，原料易得，可在人工氣
候室中重復培養出健壯、整齊一致的擬南芥植株。
本發明所提供的擬南芥培養裝置，如下所述 擬南芥直播水培裝置包括一敞口容器，在敞口容器內設置一支撐平板，在平板上 設置有1個或1個以上的小孔，在每個小孔內均插設中空管，在中空管內填充有固體培養基。
敞口容器內裝有水或營養液，支撐平板設置于水或營養液的液面上方，中空管的 上端處于支撐平板的上方；中空管的下端插入水或營養液中；
所述裝置用于擬南芥直播水培的過程中，其操作步驟如下，
1)將擬南芥種子在l-4t:，濕度70-90%，黑暗條件下春化處理2-3天； 2)將生長膠液灌注到中空管內，待生長膠液凝固形成固體培養基后將中空管插到
支撐平板的小孔內，于作為培養盆的敞口容器內盛入水或營養液，將支撐平板設置于水或
營養液的液面上方，中空管的上端處于支撐平板的上方；中空管的下端插入水或營養液中；
再將步驟1)處理后的種子播到固體培養基的表面，用紗布和薄膜覆蓋培養盆的上口，紗布
置于薄膜下方； 3)將播種后的培養盆置于經滅菌的人工氣候室內，調節人工氣候室內的環境因 子，使光周期為15-17小時光照，7-9小時黑暗；光照強度為100-150 iimol m—2s—1 ;光照條件 下的溫度為22-25t:，黑暗條件下的溫度為18-20°C ;相對濕度為60-70% ;進行擬南芥的培 養； 4)培養10-14天后持續對水或營養液通氣，每10-14天更換培養盆內的水或營養 液，經培育得到擬南芥植株。 在上述培養裝置及其應用中1所述敞口容器為不透光的上端開口容器；所述支 撐平板為打有小孔的不透光平板。 步驟2)中所述生長膠液為含5-20mg/ml瓊脂的，濃度為Hoagland營養液十分 之一的培養液；所述營養液是濃度為Hoagland營養液十分之一的培養液，Hoagland營養液 的配方；6mM KN03、4. 5mM Ca(N03)2 4H20、2mMMgS04 7H20、lmM KH2P04、0. 02mM FeS04 7H20、 0. 02mM Na2_EDTA、0. 046mMH3B03、0. 005mM MnCl2 4H20、0. 8 ii M ZnS04 7H20、0. 3 ii M CuS04 5H20禾卩0. 1 ii MNa2Mo04 2H20。 步驟3)中對人工氣候室進行滅菌的方法為先將人工氣候室清洗干凈，再用紫外 燈滅菌0.5-1小時，然后通氣，使室內的臭氧完全揮發，以避免殘余臭氧對苗的傷害。在培 育過程中，可根據擬南芥植株生長發育所需的最適環境因子對人工氣候室中的各種環境因 子的數值進行設置，人工氣候室中各環境因子的數值優選為光周期為16小時光照，8小時 黑暗；光照強度為150iimo1 m—2s—1 ;光照條件下的溫度為22°C ，黑暗條件下的溫度為18°C ; 相對濕度為65% ;人工氣候室每1-2天通氣一次。 步驟4)中對水或營養液的通氣方法為播種10-14天后根系伸長至水或營養液 時，接通氣泵，將出氣管插入水或營養液中通氣。每10-14天更換培養盆內的水或營養液， 經培育得到擬南芥植株。 種子無需滅菌，直接將種子2-3粒播到每個中空管的固體培養基表面；培養過程
中，待播種后4-6天將紗布和塑料薄膜揭開；兩周左右減苗至每中空管內一棵苗。 此外，由于人工氣候室對濕度的調控能力有限，可在室內添加加濕器和除濕機，以
保證室內的相對濕度在適宜的范圍。為使擬南芥長得更加整齊一致，每隔3-5天將培養盆
在人工氣候室中的位置隨機更換一次。 上述應用對任意生態型的野生型擬南芥及其突變體均適用，包括Columbia (Col)、 Wassilewski ja(Ws)禾口 Landsberg erecta(Ler)等。 本發明提供了一種在人工氣候室中直播水培擬南芥裝置及其應用。在本發明的 方法中，種子無需滅菌，直接播種于生長膠的表面，且生長膠的配方中無碳水化合物成分， 既能為種子萌發提供營養，又幾乎不會長菌，提高了發芽率和幼苗的成活率。發芽率達到 97%。種子萌發期和幼苗期在生長膠中生長，解決了擬南芥分生組織對淹水敏感的問題，同樣提高發芽率和成活率。這種生長膠塞制作簡單，原料易獲得。采用不透光水容器可防止光 線進入容器內部，防止綠藻的產生，從而根系可健壯生長。水培方法可以提供充足的營養和 水分，產生較大的和更為整體一致的植株，并且可以避免其他培養方法中培養介質對根系 生長的機械限制。此外，通過水培方法，還可直觀地了解植株地上部與地下部生長的變化， 特別是根系生長的全過程。在營養突變體的篩選中，可以控制營養液的組成成分，排除培養 基質對篩選過程的影響。本發明重復性好、簡單易行，是一種能產生大量植物器官(如根、 莖、葉等)適合生物化學和生理學分析的新型擬南芥水培養系統。
下面結合具體實施例對本發明作進一步詳細說明。


圖1為本發明裝置結構示意圖； 圖2為擬南芥在人工氣候室中萌芽后30天的生長狀況照片。
具體實施例方式
如圖1所示，一種擬南芥直播水培裝置，所述裝置包括一敞口容器，在敞口容器1 內設置一支撐平板2，在平板上設置有1個或1個以上的小孔3，在每個小孔內均插設中空 管4，在中空管內填充有固體培養基5。 所述敞口容器內裝有水或營養液，支撐平板設置于水或營養液的液面上方，中空 管的上端處于支撐平板的上方；中空管的下端插入水或營養液中；所述敞口容器為不透光 的上端開口容器；所述支撐平板為打有小孔的不透光平板。
實施例1、擬南芥的培育 現用本發明的裝置在人工氣候室中培育擬南芥，包括以下步驟 1)擬南芥種子的春化處理將生態型為Wassilewskija(Ws)的擬南芥種子放在離
心管中，放在4t:冰箱中避光處理3天。 2)不透光塑料盆(38x27x14cm)為此裝置中的敞口容器；用白色泡沫板制作支撐 板；用1000i!L移液槍的吸頭制作中空管。將1000iiL吸頭的細端剪掉4cm，剩余的部分 (約3cm)倒置在玻璃板上以裝填用含8mg/ml瓊脂的，濃度為Hoagland營養液十分之一 的培養液制作的生長膠液；將剪裁合適的白色泡沫板打孔，孔徑與1000 ii L的吸頭吻合，孔 徑中心相距7cm。待生長膠液凝固形成固體培養基后，將盛有固體培養基的吸頭插到泡沫 支撐板的小孔內。將此插有吸頭的泡沫板放置于盛有Hoagland營養液濃度十分之一的培 養液的不透光塑料盆內，此泡沫板置于液面之上，使吸頭的上端處于泡沫板的上方，吸頭的 下端插入培養液中。再將春化的種子用牙簽播到固體培養基表面，每吸頭兩粒，然后將塑 料盆覆蓋一層紗布，其上再覆蓋一層透光塑料薄膜。Hoagland營養液的配方為6mM KN03、 4. 5mMCa(N03)2 4H20、2mM MgS04 7H20、lmM KH2P04、0. 02mM FeS04 7H20、0. 02mMNa2_EDTA、 0. 046mM H萬、0. 005mM MnCl2 4H20、0. 8 ii M ZnS04 7H20、0. 3 ii MCuS04 5H20禾口 0. 1 ii M Na2Mo04 2H20。 3)對人工氣候室進行滅菌先將人工氣候室清洗干凈，再用紫外燈滅菌0. 5-1小 時，然后通氣，使室內的臭氧完全揮發，以避免殘余臭氧對苗的傷害。 4)將播種后的塑料盆置于經滅菌的人工氣候室中，調節人工氣候室的環境因子，使光周期為16小時光照，8小時黑暗；光照強度為150iimo1 m—2s—1 ;光照條件下的溫度為 22t:，黑暗條件下的溫度為18t:;相對濕度為65X;人工氣候室每天通氣一次。由于人工氣 候室對濕度的調控能力有限，再在室內添加加濕器和除濕機，以保證室內的相對濕度在適 宜的范圍。 5)播種后四天將紗布和塑料薄膜揭開，兩周左右減苗至每吸頭內一棵苗，當根系 伸長到營養液時(約兩周)接通氣泵持續通氣。每隔五天將培養盆在人工氣候室中的位置 隨機更換一次，每隔兩周更換一次營養液。經培育就可得到健壯，較為整齊一致的擬南芥植 株(如圖2所示)。
權利要求
一種擬南芥直播水培裝置，其特征在于所述裝置包括一敞口容器，在敞口容器(1)內設置一支撐平板(2)，在平板上設置有1個或1個以上的小孔(3)，在每個小孔內均插設中空管(4)，在中空管內填充有固體培養基(5)。
2. 根據權利要求l所述的裝置，其特征在于所述敞口容器內裝有水或營養液，支撐平 板設置于水或營養液的液面上方，中空管的上端處于支撐平板的上方；中空管的下端插入 水或營養液中。
3. 根據權利要求l所述的裝置，其特征在于所述敞口容器為不透光的上端開口容器； 所述支撐平板為打有小孔的不透光平板。
4. 一種權利要求1所述裝置的應用，其特征在于所述裝置用于擬南芥直播水培的過 程中，其操作步驟如下，1) 將擬南芥種子在l-4t:，濕度70-90%，黑暗條件下春化處理2-3天；2) 將生長膠液灌注到中空管內，待生長膠液凝固形成固體培養基后將中空管插到支撐 平板的小孔內，于作為培養盆的敞口容器內盛入水或營養液，將支撐平板設置于水或營養 液的液面上方，中空管的上端處于支撐平板的上方；中空管的下端插入水或營養液中；再 將步驟1)處理后的種子播到固體培養基的表面，用紗布和薄膜覆蓋培養盆的上口，紗布置 于薄膜下方；3) 將播種后的培養盆置于經滅菌的人工氣候室內，調節人工氣候室內的環境因子，使 光周期為15-17小時光照，7-9小時黑暗；光照強度為100-150 iimol m—2s—1 ;光照條件下的 溫度為22-25t:，黑暗條件下的溫度為18-2(TC ;相對濕度為60-70% ;進行擬南芥的培養。4) 培養10-14天后持續對水或營養液通氣，每10-14天更換培養盆內的水或營養液，經 培育得到擬南芥植株。
5. 根據權利要求4所述的應用，其特征在于所述生長膠液為含5-20mg/ml瓊脂的、 濃度為Hoagland營養液十分之一的培養液；所述營養液是濃度為Hoagland營養液十分之 一的培養液，Hoagland營養液的配方6mMKN03、4. 5mM Ca(N03)2 4H20、2mM MgS04 7H20、 ImM KH2P04、0. 02mMFeS04 7H20、0. 02mM Na2_EDTA、0. 046mM H3B03、0. 005mM MnCl2 4H20、 0. 8 ii MZnS04 7H20、0. 3 ii M CuS04 5H20禾卩0. 1 ii M Na2Mo04 2H20。
6. 根據權利要求4所述的應用，其特征在于所述步驟3)中對人工氣候室進行滅菌 的方法為室內紫外燈滅菌0. 5-1小時；所述步驟3)培養過程中人工氣候室每1-2天通 氣一次；將人工氣候室中各環境因子的數值設為光周期為15-17小時光照，7-9小時黑 暗；光照強度為100-150 yrnol m—2s—1 ;光照條件下的溫度為22_25°C ，黑暗條件下的溫度為 18-20°C ;相對濕度為60-70%。
7. 根據權利要求4所述的應用，其特征在于所述步驟4)中對水和營養液通氣方法 為播種后10-14天根系伸長至水或營養液時，接通氣泵，將出氣管插入水或營養液中通 氣。
8. 根據權利要求4所述的應用，其特征在于種子無需滅菌，直接將種子2-3粒播到每 個中空管的固體培養基表面；培養過程中，待播種后4-6天將紗布和塑料薄膜揭開；兩周左 右減苗至每中空管內一棵苗。
9. 根據權利要求4所述的應用，其特征在于人工氣候室內放置加濕器和除濕機來維 持設定的濕度；每隔3-5天將培養盆在人工氣候室中的位置隨機更換一次。
10.根據權利要求4所述的應用，其特征在于所述擬南芥包括野生型擬南芥及其突變 體；所述擬南芥的生態型為Columbia、 Wassilewski ja或Landsberg erecta。
全文摘要
本發明公開了一種擬南芥直播水培裝置及其應用。該裝置包括一敝口容器，在敝口容器內設置一支撐平板，在平板上設置有1個或1個以上的小孔，在每個小孔內均插設中空管，在中空管內填充有固體培養基。敞口容器內裝有水或營養液，支撐平板設置于水或營養液的液面上方，中空管的上端處于支撐平板的上方；中空管的下端插入水或營養液中。該裝置可應用于擬南芥直播水培，本發明方法裝置簡單，原材料易得，能獲得大量的植物器官(如根、莖、葉)供生物化學和生理學研究。
文檔編號A01G31/00GK101731135SQ20081022906
公開日2010年6月16日 申請日期2008年11月26日 優先權日2008年11月26日
發明者關亞風, 孫秀梅, 張紀秀, 陳吉平 申請人:中國科學院大連化學物理研究所