[发明专利]用于研究根际微域的方法及所用的微流控芯片装置

说明书

本发明公开了一种用于研究水稻根际微域的微流控芯片装置，包括载玻片(1)和微流控芯片(2)，在微流控芯片(2)的底部设有空腔(202)，从而使微流控芯片(2)形成芯片上(201)和芯片下，载玻片(1)紧贴空腔(202)；在空腔(202)内，分别设置左微柱群(203)和右微柱群(204)；左微柱群(203)和右微柱群(204)之间的空隙自然形成了供根系生长的植物通道(22)；芯片上(201)的内部分别设置与空腔(202)相连通的进液孔(23)、出液孔(24)、植物孔(25)；植物孔(25)的出口对应植物通道(22)。本发明还同时公开了利用上述微流控芯片装置进行的研究根际微域的方法。

技术领域

本发明属于生物领域，具体涉及一种通过微流控技术手段研究根际微域的芯片和相应方法。

背景技术

根际一般指离根轴表面数毫米范围之内，植物、土壤和环境条件形成的特定的微生态系统，也是土壤根系-微生物相互作用最活跃的区域。

由于土壤不透明的性质，研究根际微域一直存在阻碍。传统上使用根箱，如通过三室多隔的根箱可进行毫米级采样，但这种破坏性采样对微生物群落结构的影响难以忽略。

微流控芯片在20世纪90年代初由A.Manz提出，是一项不断发展重要的科学技术，在2006年Nature杂志发表了“芯片实验室”的专辑，从多个角度阐述了微流控芯片广阔的应用前景。相较于传统的研究方法，将微流控的技术手段能够更加精确控制微环境，为更深入的根际微域研究提供了有力的技术支撑。

目前的微流控芯片为使用具有独立空腔的芯片进行植物根际微域的研究，其忽略了土壤物理结构对根际和微生物的影响；而同样在一定程度上模拟了土壤结构的微流控芯片，少有选择加入植物因素进行根际微域的探索。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种用于研究根际微域的方法及所用的微流控芯片装置。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种用于研究水稻根际微域的微流控芯片装置，包括载玻片和位于载玻片之上的微流控芯片，

在微流控芯片的底部设有空腔(底部设有凹槽，从而形成空腔)，从而使微流控芯片形成芯片上和芯片下，载玻片紧贴空腔；

在芯片下的空腔内，于微流控芯片长度方向的中心线的两侧分别设置左微柱群和右微柱群；左微柱群和右微柱群之间的空隙自然形成了供根系生长的植物通道；

左微柱群、右微柱群的结构均为如下：

由若干个(一定数量)的位于空腔内的微柱组成，相邻微柱的间距为40～60μm；微柱的直径为50～300μm，高度为50～100μm；

微柱为实心微柱，其作用是构建模拟的土壤根际微域结构；植物通道的作用是供根系生长；

芯片上的内部分别设置进液孔、出液孔、植物孔；上述进液孔、出液孔、植物孔均分别与空腔相连通；且植物孔的出口对应植物通道。

进液孔、出液孔、植物孔均贯穿芯片上的厚度方向，进液孔、出液孔、植物孔的数量且以及在芯片上的平面方向的位置，可基于实际需要(基于微柱结构框架)自行设定。利用进液孔、出液孔实现对芯片装置进行对营养液的添加和去除。

作为本发明的用于研究水稻根际微域的微流控芯片装置的改进：芯片上的内部还分别设有至少一个的接种孔和至少一个的取样孔，接种孔、取样孔均与空腔相连通。利用接种孔、取样孔，可实现对芯片内生成的水稻根系进行微生物的接种和取样。

作为本发明的用于研究水稻根际微域的微流控芯片装置的进一步改进：植物孔与载玻片的夹角为10～30°，进液孔、出液孔均垂直于载玻片。接种孔和取样孔，也垂直于载玻片。

植物孔与载玻片设计成上述夹角，以便于植物根系更好的由纵向生长转化为横向生长，从而顺利进入植物通道之中。