[发明专利]一种成熟植物根际土壤微域的研究装置及其方法

说明书

本发明公开了一种成熟植物根际土壤微域的研究装置，包括微流控芯片和根箱，微流控芯片包括基片和盖片，基片内表面刻有微通道，微通道与盖片的内表面围合形成微流控芯片的内腔，微流控芯片还设有进液孔、出液孔和植物根入口，进液孔、出液孔和植物根入口均与内腔连通，根箱的一侧壁底部设有通孔，根箱通过通孔连接有管道，管道的自由端设有连接头，管道通过连接头与植物根入口连通，管道和连接头内均填充有棉花、石英砂。本发明构建了对植物根际微域研究的完整体系，实现了化学环境原位动态研究、微生物原位动态研究，有利于对土壤‑根系微生物相互作用做进一步的探索。

技术领域

本发明涉及植物根际微域技术领域，尤其涉及一种成熟植物根际土壤微域的研究装置及其方法。

背景技术

根际一般指离根表面数毫米范围之内，植物、土壤和各种环境因子形成的特定的微生态系统，它以植物的根系为中心聚集了大量的细菌、真菌等微生物和蚯蚓、线虫等土壤动物，形成了一个特殊的生物群落，是土壤-根系微生物相互作用最活跃的区域。土壤是不透光的介质，土壤中的各自机制对我们来说更多是“黑箱”，研究根际土壤微域一直存在阻碍，有待新兴技术手段来揭开。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。目前已有宏基因组等研究方法，对揭开微生物群落的变化提供了有效的工具，但是基于测序的方式在样品采集过程中丢失了微生物的空间信息。微流控技术为土壤研究提供了可供直接观察的光通道，为微生物原位动态研究提供了可能。目前的微流控芯片为使用具有独立微空间的芯片进行植物根际微域的研究，局限于对植物幼苗的研究，缺乏对成熟植株根际的研究体系；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土壤微域的探索。

发明内容

本发明意在提供一种成熟植物根际土壤微域的研究装置及其方法，以解决现有技术未有利用微流控芯片对成熟植株进行根际的研究的问题。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种成熟植物根际土壤微域的研究装置，包括微流控芯片和根箱，所述微流控芯片包括基片和盖片，所述基片内表面刻有微通道，所述微通道与盖片的内表面围合形成微流控芯片的内腔，所述微流控芯片还设有进液孔、出液孔和植物根入口，所述进液孔、出液孔和植物根入口均与内腔连通，所述根箱的侧壁底部设有通孔，所述根箱通过通孔连接有管道，所述管道的自由端设有连接头，所述管道通过连接头与植物根入口连通，所述管道和连接头内均填充有棉花、石英砂。

优选的，所述微流控芯片的内腔，于微流控芯片长度方向的中心线的两侧分别设置有左微柱群和右微柱群，所述左微柱群和右微柱群均由若干个微柱组成，所述微柱为实心微柱，相邻微柱的间距为50-150μm，所述微柱的直径为50-300μm，所述微柱的高度为50-100μm；所述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，所述植物根入口的出口对应植物通道。

优选的，相邻微柱的间距为100μm，所述微柱的高度为100μm，所述植物通道的直径为2mm

优选的，所述管道为蠕动泵管，所述连接头为移液枪枪头，所述蠕动泵管与移液枪枪头的连接处位于植物根入口的进口，所述蠕动泵管与移液枪枪头连接处的四周、移液枪枪头与植物根入口的四周均通过AB胶粘接固定、密封。

优选的，所述基片为刻有微通道的PDMS基片，所述盖片为载玻片，所述PDMS基片和载玻片通过PMMA夹具封装。

优选的，所述基片为刻有微通道的PMMA基片，所述盖片为PMMA板，所述PMMA基片和PMMA板通过夹具封装。

本发明的另一目的，在于提供一种成熟植物根际土壤微域的研究方法，利用上述研究装置对成熟植物根际土壤微域进行研究，包括以下步骤：

S1、利用根箱培养植物植株至植株成熟；