[发明专利]根表铁膜/微生物膜生成模拟装置及方法

说明书

本发明公开一种根表铁膜/微生物膜生成模拟装置及方法，装置包括顶空血清瓶、瓶盖、硅胶管、橡胶塞；所述瓶盖中部开设有硅胶管通过的通孔，所述硅胶管穿过瓶盖通孔竖直贯通在顶空血清瓶中，且硅胶管底部被橡胶塞堵住。本发明利用简单的装置，对根表铁膜/微生物膜进行模拟生成，弥补真实植物根系情况复杂、可研究根表铁膜/微生物膜表面积小、复杂因素难以控制的不足。

技术领域

本发明属于植株培育领域，具体涉及一种根表铁膜/微生物膜生成模拟装置及根表铁膜/微生物膜生成模拟方法。

背景技术

湿地植物根系长期处于淹水状态，因此，许多湿地植物(如：水稻、宽叶香蒲等)具有发达的氧气运输系统，可以将氧气运输至根表，在根表形成微氧化状态，这种现象被称为根际泌氧(ROL)。由于湿地植物根际泌氧现象的存在，湿地植物根表附近的亚铁离子易被氧化为铁氧化物的形式，形成根表铁膜。根表铁膜主要由铁氧化物胶膜形成，该胶膜是一种两性胶体，能够通过吸附、氧化-还原和共沉淀等作用影响多种元素在土壤中的化学行为和生物有效性，从而减少根系对毒害离子的吸收，维持正常生长。因此，水生植物被广泛应用于处理自然和人工湿地中的矿藏污染、污水等。这些植物既能快速指示受污染的环境，又可通过植物修复作用吸收污染物，净化环境。

较之其他环境(例如生物膜反应器、自然水体)中的生物膜，根表微生物膜迄今得到的关注相对较少，但仍有研究表明大多数根际细菌如假单胞菌、枯草杆菌、伯克霍尔德菌属植物促生菌、自生固氮菌以及氨氧化细菌等可在植物根表形成微生物膜，且在湿地植物宽叶香蒲及芦苇根表也观察到微生物膜的存在。常见的根表微生物膜厚度约15～100μm，在研究中通常被作为均一的整体来考虑，湿地植物根系泌氧可能造成的生物膜好氧、厌氧分区，尚未见研究报道。

铁硫氧化/根表微生物膜和根表铁膜长期以来都被作为独立对象进行研究，但也有研究认为二者不可割裂，因为湿地植物根表微生物的胞外聚合物有助于Fe3+聚集吸附形成铁膜，同时利于微生物团聚并吸附于根表形成生物膜，所以根表微生物膜和铁膜在结构上必然相互交叉。据此，进一步提出湿地植物根表微生物膜中铁硫氧化/还原微生物借助微生物膜与铁膜在结构上的相互交叉，在功能上实现协同互补，并通过重金属一个假想的湿地植物根表微生物膜结构应为：硫氧化细菌、铁氧化细菌及铁氧化物(针铁矿、水铁矿等组成铁膜的主要物质)分布在微生物膜内层(好氧层)，铁还原细菌、硫酸盐还原细菌等分布在外层(厌氧层)。在这一假想结构中，根表铁膜的形成消耗并阻隔ROL分子氧向生物膜外层输送，硫酸盐还原形成的金属硫化物(MS)沉淀于外层则阻断FeS2向内层输送，并最终止于后者。

现有研究大都是直接对植物的根表铁膜/微生物膜进行分析，很少有研究利用模型对根表铁膜/微生物膜进行模拟，由于植物根际土壤情况复杂、干扰因素众多、植物根直径较小、铁膜厚度小，众多影响因素不可控性极大，导致根表铁膜/微生物膜的内部构造研究进展缓慢。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种根表铁膜/微生物膜生成模拟装置及方法，利用简单的装置，对根表铁膜/微生物膜进行模拟生成，弥补真实植物根系情况复杂、可研究根表铁膜/微生物膜表面积小、复杂因素难以控制的不足。

为解决上述问题，一方面，本发明在于提供一种根表铁膜/微生物膜生成模拟装置，包括膜生成装置、与膜生成装置匹配的密封装置、氧气装置；所述氧气装置通过密封装置中部开设的通孔设置在膜生成装置内。

进一步地，所述膜生成装置包括顶空血清瓶；所述密封装置包括与顶空血清瓶匹配的瓶盖；所述氧气装置包括硅胶管和硅胶管底部塞入的橡胶塞。

更进一步地，所述瓶盖中部开设有硅胶管通过的通孔，所述硅胶管穿过瓶盖通孔设置在顶空血清瓶中，且硅胶管底部被橡胶塞堵住。

进一步地，所述硅胶管底部与橡胶塞之间的缝隙用凡士林密封。

进一步地，所述硅胶管与瓶盖通孔之间的缝隙通过玻璃胶密封。