[发明专利]一种鉴定根系遗传多样性的高通量培养系统及应用

说明书

技术领域

本发明属于植物培养鉴定技术领域，具体为一种鉴定根系遗传多样性的高通量培养系统及应用。

背景技术

根系是植物吸收水分和养分的主要器官，根系性状直接影响根系对水分和营养的吸收，对作物的生长和产量起关键性作用。根系被称为是植物体“被隐藏的一半”。根系的这种本性决定了观测和研究的难度；另一方面，传统的根系研究方法很难准确观测根系性状的动态变化及其对土壤环境条件的反应，在一定程度上制约了人们对根系构型与功能方面的认识。

根系研究已成为农业乃至整个植物科学界研究热点，被学术界公认为农业生产上的第二次“绿色革命”。众多研究表明，不同根系性状的作物品种对养分、干旱及其它环境胁迫的适应能力不同。因此优化根系性状与功能，选育出具有优良根系性状的作物品种，是解决干旱与贫瘠土壤区农业生产的重要举措之一。

近年来，根系研究取得了长足进展，但由于受根系“被隐藏”的特性及缺乏有效研究方法的制约，根系研究明显滞后于对植物其它器官的研究。传统的研究方法包括整根挖掘法、局部取样法、根窗法、水培法、根箱法、土柱法、雾培法、网袋法等，野外研究多利用挖掘法、局部取样法展开，人工控制环境下的研究多利用水培法、土柱法、雾培法、网袋法展开，其中水培法多在温室或气候室内展开。

上述传统方法中，野外常用的挖掘法和局部取样法，工作量大，耗时长，在处理过程中会对根系结构、形态等产生极大破坏，也无法获得完整根系的样品；人工控制环境常用的水培法、根箱法等，水培条件下植物根系结构形态特征与其在土壤中的生长情况有极大差异，根箱一定程度上满足了动态观测的需求，但不够直观，并且一部分根系仍然会被土壤等介质遮盖，无法全方位观测记录根系结构和形态特征。采用传统的根系研究方法，很难同时对多基因型品种(例如200或更多品种)进行大规模根系性状进行动态观察与根系性状的鉴定。

发明内容

针对现有技术的不足之处，本发明提出一种鉴定根系遗传多样性的高通量培养系统，该系统能测定根系动态发展过程及其对生长环境的反应，可获得根系动态生长照片并进行量化分析，适用于作物多品种的批量筛选(如1000个品种)，可用于研究根系对水分、营养、温度等环境胁迫的反应研究。

本发明的技术方案如下：一种鉴定根系遗传多样性的高通量培养系统，包括容器，所述的容器内设有培养单元、固定支架、喷雾系统；所述的容器底部设有活动轮，所述的容器内底部为营养液；

所述的培养单元置于固定支架上，所述的培养单元包括透明硬板、抽秆夹和遮光覆盖物，所述的遮光覆盖物通过抽秆夹夹封罩在透明硬板外侧；

所述的喷雾系统包括潜水泵、连接管、喷头、喷雾控制器，所述的潜水泵置于营养液中，所述的潜水泵通过连接管连接喷头，所述的潜水泵连接喷雾控制器，所述的喷头安装在固定支架上。对待观察植物的水分控制是通过自动供水系统实现，在培养单元安装水泵和供水管道，水泵的电源通过定时装置控制启动或关闭，同时也可以根据实际需要调节水泵开关的时间段；

所述的固定支架的垂直支架上设置培养单元支撑点。

进一步的，所述的遮光覆盖物为黑色布。

进一步的，所述的连接管为PVC管Ⅰ和PVC管Ⅱ。

进一步的，所述的培养单元为20个。

进一步的，所述的容器由遮光塑料制成。

进一步的，所述的营养液的配方如下：

K₂SO₄：400-1200μM；

MgSO₄·7H₂O：50-600μM；

CaCl₂·2H₂O：200-1400μM；

KH₂PO₄：15-70μM；

H₃BO₃：2-20μM；

ZnSO₄·7H₂O：0.5-2.5μM；

MnSO₄·H₂O：0.1-1.6μM；

CoSO₄·7H₂O：0.1-1.8μM；

CuSO₄·5H₂O：0.1-1.5μM；

Na₂MoO₄·H₂O：0.01-0.2μM；

FeNaEDTA：20-120μM；