[发明专利]一种植物气孔生物分析箱及分析方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种生物分析装置，尤其是涉及到一种研究植物气孔对环境胁迫的响应机制的生物分析箱。

背景技术

植物的气孔主要分布在叶片的表面，由2个保卫细胞围绕而成，是植物与其周围空气进行CO₂和水蒸汽交换的通道，也对植物体保持水分平衡有重要作用。保卫细胞能通过整合内外的环境因子信息，来调整气孔开度，从而保持植物的水分平衡和正常的光合作用速率。通过鉴定参与植物气孔应答环境因子相关的基因，可为农作物抗逆品种改良提供理论基础。

目前对植物气孔动态检测主要是依靠间接方法，例如，采用红外成像仪检测不同环境条件下的叶片温度变化，来间接表现气孔的状态，采用光合仪来监测局部叶片蒸腾速率来间接计算气孔开张度，或用大的气候室来监测整株植物的蒸腾速率，来推测气孔的动态变化。

因此，目前缺少精确模拟植物体内生理生化状态，方便施加环境因子处理，从细胞水平监测保卫细胞动态变化的设备。鉴于此，特发明本设备。

发明内容

本发明的目的在于建立一个精确可控的植物气孔分析系统，来研究在离子、植物激素和光、CO2等环境因子条件下气孔的开度变化，鉴定参与气孔应答各种细胞内外环境因子的信号组分和解析相应的分子调控网络，为农作物抗逆的分子改良提供理论和遗传资源基础。并且提供了使用本发明的设备进行植物气孔生物分析的分析方法。

本发明的技术方案为：本发明提出一种植物气孔生物分析箱，包括：

-箱体，放入生理缓冲液和待研究的环境因子；

-空气供应系统，将不同成分的空气注入到生理缓冲液中；

-细胞状态检测系统，用于实现对细胞状态的实时无干扰检测。

其中，箱体中注入双蒸水；内置循环水泵，可将水搅匀；上置样品托板，样品托板内嵌圆孔，孔中放培养皿；培养皿盖上打孔；培养皿中倒入生理缓冲液和待研究的环境因子。

具体的，样品托板上可放35个直径5cm的培养皿。

优选的，空气供应系统为二氧化碳滤除的空气供应系统或高浓度二氧化碳供应系统。

其中，二氧化碳滤除的空气供应系统主要由空气泵、二氧化碳滤除瓶、输出气体流量控制阀和气体输出终端构成。

而高浓度二氧化碳供应系统则包括二氧化碳气罐、输出气体流量调控阀和气体输出终端。

在分析箱中所述细胞状态检测系统主要由光学显微镜、电脑、光闸、相机和各部件联控软件构成；通过电脑中的联控软件设置光闸、相机和显微镜三种设备进行联动工作，实现对细胞状态的实时无干扰检测。

本发明的分析箱在温度、湿度和光源可控的人工气候室或温室内使用。

本发明的植物气孔生物分析方法，包括如下步骤：

(1)将生物分析箱注入双蒸水，箱体置于温度、湿度和光源可控的人工气候室或温室内的培养架上，保证光源和箱体内水温的稳定。

(2)将培养皿盖打孔，置于箱体内的样品托板上。

(3)根据研究的环境因子不同，在培养皿中加入不同的生理缓冲液。

(4)将空气供应系统的气体输出终端插入培养皿中的生理缓冲液里，将滤除二氧化碳的空气(或高浓度二氧化碳)泵入生理缓冲液中，通过气体流量控制阀来调整泵入气体的流量。

(5)预先运行生物分析箱1小时，使生理缓冲液的各项指标保持稳定。

(6)把要研究的植物表皮剥离下来，放入溶液中，处理2.5小时。

(7)利用细胞状态检测系统来观测植物气孔的开度变化，研究植物气孔保卫细胞对溶液中某种环境信号因子的应答机制。

本发明集环境模拟、处理施加和细胞检测为一体，是试验过程和试验条件都高度可控的生物分析系统。该设备的主要应用包括：

(1)植物保卫细胞对CO₂应答研究。

(2)植物保卫细胞对Cl^-和Ca²⁺等离子的应答研究。

(3)植物保卫细胞对ABA、IAA等植物生长激素的应答研究。

(4)植物保卫细胞对环境PH值的应答研究。

本发明的有益效果为：本发明专用于植物气孔信号转导分子机制的研究，通过本发明可使植物表皮所处溶液环境稳定，试验处理施加简便精确，细胞检测和数据图像存储同步完成，实现了操作简单化，处理精确化、数据搜集整理智能化，具有较高的学术应用价值和商业价值。

附图说明

图1是本发明使用示意图