CN109251843B - 分体式可旋多环型菌根分室培养及处理装置 - Google Patents

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Abstract

分体式可旋多环型菌根分室培养及处理装置，本发明属于丛枝菌根真菌领域，它为了解决现有分室培养装置难以定时取样的问题。该分室培养及处理装置包括植物生长室、菌丝发育室、实验控制筒和底座，在底座的座体内设置有电机，实验控制筒由电机驱动旋转，植物生长室设置在实验控制筒内，多个菌丝发育室沿植物生长室的周向设置，菌丝发育室插接在实验控制筒的筒底上表面上，植物生长室和菌丝发育室的底壁与实验控制筒的筒底之间留有液流通道，每个菌丝发育室临近植物生长室的室侧壁与植物生长室的外表面之间形成缓冲区。本发明采用分体式菌丝发育室，菌丝发育室插接在实验控制筒的筒底上，便于将单个菌室发育室在不同时间段单独取出。

Description

分体式可旋多环型菌根分室培养及处理装置
技术领域
本发明属于丛枝菌根真菌领域，具体涉及一种研究根系、根外菌丝协同作用机理及菌丝分离培养与处置的装置。
背景技术
丛枝菌根真菌通过地下菌丝网络和植物紧密地联系在一起，菌根真菌通过菌丝网络从植物体内获取必要的碳水化合物等有机营养物质来供给自身的生长和发育，而植物则可以从中获取由菌根真菌吸收的矿质营养元素和水分等无机物。丛枝菌根真菌侵染宿主后，一方面可以向植物根系内部生长形成丛枝，另一方面可以根外扩展，形成复杂的菌丝网络，根系和根外菌丝共生机理研究是菌根效应研究的重要内容，其前提是菌丝、孢子的纯化分离及培养。由于菌根真菌不可脱离宿主独立完成生活史全周期发育，分室培养***因此而生，通过分室隔离，实现菌丝与根系的空间隔离以及菌丝的纯化获取。
传统的分室培养装置主要存在以下共性问题：
1、菌丝室和植物生长室并没有完全隔离，无法完全切断两个区域中环境因子的相互影响，植物生长室中的部分介质可以进入菌丝室，不利于研究根外菌丝在菌根效应中的贡献，尼龙网虽然能实现菌丝根系的物理隔离，但是难以实现分泌物等元素分离；
2、植物根系具有辐射生长的自然特征，而传统方形分室培养研究存在边缘效应，无法从多个方向分离根系与根外菌丝，难以体现根外菌丝的功能；
3、均为固定装置，无法完成生活史研究中的定时取样，无法消除培养环境异质性影响，且实验无法同步实现处理重复，无孢子分离***，难以实现产业化应用。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有分室培养装置难以定时取样，分室培养装置中的菌丝室和植物生长室内的环境因子相互影响，导致根系和根外菌丝作用机理的研究受到影响的问题，而提供一种分体式可旋多环型菌根分室培养及处理装置。
本发明分体式可旋多环型菌根分室培养及处理装置包括植物生长室、菌丝发育室、实验控制筒和底座，底座的圆心处开设有电机室，电机置于电机室内，电机的转轴与底座的上表面相垂直，在底座的上表面开有环形的排液槽，排液槽与出液通道相连通，在底座上表面的周向均匀设置有多个支撑滚轮，实验控制筒的筒底面与支撑滚轮相接触，实验控制筒由电机驱动旋转；
植物生长室为圆筒形，植物生长室的筒壁上均匀开有多个通孔，植物生长室的底壁上均匀开有多个微孔，植物生长室的筒底设置控制筒支腿，植物生长室设置在实验控制筒的筒底圆心处，菌丝发育室的室底设置发育室支腿，多个菌丝发育室沿植物生长的周向设置，菌丝发育室插接在实验控制筒的筒底上表面上，菌丝发育室临近植物生长室的室侧壁上均匀开有多个通孔，菌丝发育室的底壁上均匀开有多个微孔，在菌丝发育室的底壁表面贴附有单向膜，所述的单向膜由下向上导通；
植物生长室和菌丝发育室的底壁与实验控制筒的筒底之间留有液流通道，每个菌丝发育室临近植物生长室的室侧壁与植物生长室的外表面之间形成缓冲区，缓冲区的宽度d为1.5cm～2.5cm，缓冲区内实验控制筒的筒底上开有环状的漏液通道，漏液通道的漏液口延伸到排液槽内。
本发明分体式可旋多环型菌根分室培养及处理装置包含以下有益效果：
本发明采用分体式菌丝发育室，菌丝发育室插接在实验控制筒的筒底上，便于将单个菌室发育室在不同时间段单独取出，有利于连续的观察研究菌丝的生理生态功能，实现了同一个共生***根外菌丝生理生态功能与结构的连续性研究。
本发明采取环形实验控制室贯通整个分室装置底部的结构，在菌丝发育室的底壁上贴附有单向膜，实现了植物生长室和菌丝发育室在相同胁迫和营养条件下的元素分隔，有利于胁迫条件的整体控制和营养物质的快速传输，杜绝了两室环境因子的相互干扰。
本发明合理配置植物生长室、菌丝发育室、实验控制室的多环形空间布局，促进了菌丝的生长以及营养物质的均匀运输，植物生长室为圆筒结构，菌丝发育室沿植物生长室的周向均匀设置，消除了边缘效应的影响，使得根系和菌丝能得到良好的生长发育，并且使得大部分的根系和菌丝分离开来。
本发明采用分室装置可旋转的方式有助于植物的均匀生长，避免了光照、水分对植物生长和菌丝发育的影响，最大限度上降低环境异质性对根系和根外菌丝共生机理实验研究的影响，提高了研究实验的准确度和可重复性。且培养装置下的孢子分离***—滤盘可实现孢子的分离和收集。
附图说明
图1为本发明分体式可旋多环型菌根分室装置的结构示意图；
图2为实验控制筒的筒底凹槽的结构示意图；
图3为具体实施方式二所述的菌丝发育室的俯视图；
图4为菌丝发育室的发育室支腿的结构示意图；
图5为具体实施方式六中植物生长室***凹槽的结构示意图；
图6为具体实施方式七所述菌丝发育室下方滤盘的结构示意图；
图7为具体实施方式七所述植物生长室下方滤盘插口的结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式分体式可旋多环型菌根分室培养及处理装置包括植物生长室1、菌丝发育室2、实验控制筒3和底座4，底座4的圆心处开设有电机室，电机5置于电机室内，电机5的转轴与底座4的上表面相垂直，在底座4的上表面开有环形的排液槽4-1，排液槽4-1与出液通道4-2相连通，在底座4上表面的周向均匀设置有多个支撑滚轮4-3，实验控制筒3的筒底面与支撑滚轮4-3相接触，实验控制筒3由电机5驱动旋转；
植物生长室1为圆筒形，植物生长室1的筒壁上均匀开有多个通孔，植物生长室1的底壁上均匀开有多个微孔，植物生长室1的筒底设置控制筒支腿1-1，植物生长室1设置在实验控制筒3的筒底圆心处，菌丝发育室2的室底设置发育室支腿2-1，多个菌丝发育室2沿植物生长室1的周向设置，菌丝发育室2插接在实验控制筒3的筒底上表面上，菌丝发育室2临近植物生长室1的室侧壁2-2上均匀开有多个通孔，菌丝发育室2的底壁上均匀开有多个微孔，在菌丝发育室2的底壁表面贴附有单向膜，所述的单向膜由下向上导通；
植物生长室1和菌丝发育室2的底壁与实验控制筒3的筒底之间留有液流通道，每个菌丝发育室2临近植物生长室1的室侧壁2-2与植物生长室1的外表面之间形成缓冲区，缓冲区的宽度d为1.5cm～2.5cm，缓冲区内实验控制筒3的筒底上开有环状的漏液通道3-1，漏液通道3-1的漏液口延伸到排液槽4-1内。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是菌丝发育室2的横截面形状为扇形。
本实施方式菌丝发育室的横截面如图3所示，多个菌丝发育室2沿植物生长室1的周向设置，多个菌丝发育室2围成圆环形。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是外壳6设置在底座4的上表面上，外壳6的轴向与底座4的上表面相垂直，外壳6套设在实验控制筒3的外部。
本实施方式将植物生长室、菌丝发育室、实验控制筒套设在外壳内部，形成封闭结构。本实施方式植物生长室、菌丝发育室、实验控制筒和外壳的材质均为玻璃板，可以使实验人员快速掌握设备内部的状况，也可以减少外界环境因素对***的影响，使内部连续保持稳定的环境。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式三不同的是顶盖7盖设在外壳6的敞口沿上。
本实施方式顶盖内还设置有补光灯。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是在植物生长室1和菌丝发育室2的上部设置有布水器8。
本实施方式通过布水器和实验控制室的不同控制既能实现土培的分室培养，也可以实现半水培的分室培养。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是在实验控制筒3的筒底开有圆环凹槽9-1，植物生长室1的控制筒支腿1-1***圆环凹槽9-1内，在实验控制筒3的筒底开有多条径向凹槽9-2，菌丝发育室2的发育室支腿2-1***径向凹槽9-2内。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是在菌丝发育室2的底壁下方设置有第一滤盘10，在植物生长室1的底壁下方设置有第二滤盘11，菌丝发育室2下方的第一滤盘10插接在发育室支腿2-1上；在第二滤盘11的盘体圆周方向上均匀设置有多个定位凸起11-1，控制筒支腿1-1的内圆周方向设置有定位凸沿1-2，在定位凸沿1-2上开有与第二滤盘11的定位凸起11-1配合的凹口，第二滤盘11搭接在定位凸沿1-2上。
本实施方式所述的滤盘由上中下三层金属滤网组成，上层金属滤网的网孔孔径为0.88mm，中层金属滤网的网孔孔径为0.25mm，下层金属滤网的网孔孔径为0.055mm，滤盘10的整体厚度为2-3cm。下层滤网盛接植物生长室或菌丝发育室冲刷下来的孢子，从而实现产业化应用。
本实施方式菌丝发育室下方的第一滤盘10插接在两个发育室支腿2-1之间，结构图如图6所示，第一滤盘10两侧的插接凸起10-1***发育室支腿2-1的插槽2-2中。植物生长室1下方的第二滤盘11是在盘体圆周方向上均匀设置有多个定位凸起11-1，控制筒支腿1-1的圆周方向设置有定位凸沿1-2，在定位凸沿1-2上开有与第二滤盘11的定位凸起11-1配合的凹口，第二滤盘11的定位凸起11-1对准定位凸沿1-2上的凹口，然后旋转第二滤盘11使第二滤盘11搭接在定位凸沿1-2上。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是植物生长室1和菌丝发育室2的高度相同，植物生长室1和所有菌丝发育室2的容积比为1～3：4～6。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至八之一不同的是植物生长室1的筒壁以及菌丝发育室2的室侧壁2-2上的通孔孔径为0.5～1cm。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一至八之一不同的是植物生长室1底壁上的微孔以及菌丝发育室2底壁上的微孔的孔径为1～2mm。
具体实施方式十一：本实施方式与具体实施方式一至十之一不同的是植物生长室1和菌丝发育室2的底壁与实验控制筒3的筒底之间留有液流通道，所述液流通道的高度h为3～5cm。
实施例：本实施例分体式可旋多环型菌根分室装置包括植物生长室1、菌丝发育室2、实验控制筒3和底座4，底座4的圆心处开设有电机室，电机5置于电机室内，电机5的转轴与底座4的上表面相垂直，在底座4的上表面开有环形的排液槽4-1，排液槽4-1与出液通道4-2相连通，出液通道4-2在底座4内倾斜向下，在底座4上表面的周向均匀设置有6个支撑滚轮4-3，实验控制筒3的筒底面与支撑滚轮4-3相接触，实验控制筒3由电机5驱动旋转；
植物生长室1为圆筒形，植物生长室1的筒壁上均匀开有多个直径5mm的通孔，植物生长室1的底壁上均匀开有多个直径2mm微孔，植物生长室1的筒底设置控制筒支腿1-1，植物生长室1的控制筒支腿1-1插接在实验控制筒3筒底的环形凹槽9-1，环形凹槽9-1中设置有定位凸起9-3，菌丝发育室2的室底设置发育室支腿2-1，6个菌丝发育室2沿植物生长室1的周向设置，菌丝发育室2的发育室支腿2-1插接在实验控制筒3筒底的径向凹槽9-2内，菌丝发育室2临近植物生长室1的室侧壁2-2上均有开有多个直径5mm的通孔，菌丝发育室2的底壁上均匀开有多个孔径为2mm的微孔，在菌丝发育室2的底壁上表面贴附有单向膜，所述的单向膜由下向上导通；
植物生长室1和菌丝发育室2的底壁与实验控制筒3的筒底之间留有液流通道，液流通道的高度h为4cm，每个菌丝发育室2临近植物生长室1的室侧壁2-2与植物生长室1的外表面之间形成缓冲区，缓冲区的宽度d为2cm，缓冲区内实验控制筒3的筒底上开有环状的漏液通道3-1，漏液通道3-1的漏液口延伸到排液槽4-1内；
在植物生长室1和菌丝发育室2的上部设置有布水器8。
本实施例在菌丝发育室2的底壁下方设置有第一滤盘10，在植物生长室1的底壁下方设置有第二滤盘11，菌丝发育室2下方的第一滤盘10插接在发育室支腿2-1上；植物生长室1下方的第二滤盘11是在第二滤盘11的盘体圆周方向上均匀设置有多个定位凸起11-1，控制筒支腿1-1的内圆周方向设置有定位凸沿1-2，在定位凸沿1-2上开有与第二滤盘11的定位凸起11-1配合的凹口，第二滤盘11搭接在定位凸沿1-2上。
所述滤盘的厚度为2cm，滤盘与植物生长室或菌丝发育室底壁下表面相接触。
本实施例外壳6的内径为40cm，植物生长室1的筒内径为10cm，控制实验控制筒3的转速为10r/d(天)。
本实施例中植物生长室1和菌丝发育室2由玻璃板制成，植物生长室1的内筒壁贴附有网孔孔径为27um的尼龙网。
应用实施例1：向植物生长室加入2/3体积的灭菌蛭石，菌丝发育室加入2/3体积的玻璃珠(粒径0.8～1.2mm)，按照灭菌蛭石质量百分含量的3％加入根内球囊霉并混匀，将芦苇种子播入植物生长室中，实验控制筒内加入胁迫营养液，同时通过布水器洒水使植物生长室和菌丝发育内保持半水培条件，在芦苇达到4叶期后的第10、20、30、40、50、60天依次取出菌丝发育室取出在显微镜下观察菌丝结构。
应用实施例2：向植物生长室和菌丝发育室加入2/3体积的灭菌土，按照灭菌土质量百分含量的3％加入根内球囊霉并混匀，将芦苇种子播入植物生长室中，实验控制筒内不加入胁迫营养液，通过布水器洒水使植物生长室和菌丝发育内保持湿润状态，在芦苇达到4叶期后的第10、20、30、40、50、60天依次取出菌丝发育室取出并测量植物生长室与菌丝发育室内根际土壤的各项指标。

Claims (10)

1.分体式可旋多环型菌根分室培养及处理装置，其特征在于该分体式可旋多环型菌根分室培养及处理装置包括植物生长室(1)、菌丝发育室(2)、实验控制筒(3)和底座(4)，底座(4)的圆心处开设有电机室，电机(5)置于电机室内，电机(5)的转轴与底座(4)的上表面相垂直，在底座(4)的上表面开有环形的排液槽(4-1)，排液槽(4-1)与出液通道(4-2)相连通，在底座(4)上表面的周向均匀设置有多个支撑滚轮(4-3)，实验控制筒(3)的筒底面与支撑滚轮(4-3)相接触，实验控制筒(3)由电机(5)驱动旋转；
植物生长室(1)为圆筒形，植物生长室(1)的筒壁上均匀开有多个通孔，植物生长室(1)的底壁上均匀开有多个微孔，植物生长室(1)的筒底设置控制筒支腿(1-1)，植物生长室(1)设置在实验控制筒(3)的筒底圆心处，菌丝发育室(2)的室底设置发育室支腿(2-1)，多个菌丝发育室(2)沿植物生长室(1)的周向设置，菌丝发育室(2)插接在实验控制筒(3)的筒底上表面上，菌丝发育室(2)临近植物生长室(1)的室侧壁(2-2)上均匀开有多个通孔，菌丝发育室(2)的底壁上均匀开有多个微孔，在菌丝发育室(2)的底壁表面贴附有单向膜，所述的单向膜由下向上导通；
植物生长室(1)和菌丝发育室(2)的底壁与实验控制筒(3)的筒底之间留有液流通道，每个菌丝发育室(2)临近植物生长室(1)的室侧壁(2-2)与植物生长室(1)的外表面之间形成缓冲区，缓冲区的宽度d为1.5cm～2.5cm，缓冲区内实验控制筒(3)的筒底上开有环状的漏液通道(3-1)，漏液通道(3-1)的漏液口延伸到排液槽(4-1)内。
2.根据权利要求1所述的分体式可旋多环型菌根分室培养及处理装置，其特征在于菌丝发育室(2)的横截面形状为扇形。
3.根据权利要求1所述的分体式可旋多环型菌根分室培养及处理装置，其特征在于外壳(6)设置在底座(4)的上表面上，外壳(6)的轴向与底座(4)的上表面相垂直，外壳(6)套设在实验控制筒(3)的外部。
4.根据权利要求3所述的分体式可旋多环型菌根分室培养及处理装置，其特征在于顶盖(7)盖设在外壳(6)的敞口沿上。
5.根据权利要求1所述的分体式可旋多环型菌根分室培养及处理装置，其特征在于在植物生长室(1)和菌丝发育室(2)的上部设置有布水器(8)。
6.根据权利要求1所述的分体式可旋多环型菌根分室培养及处理装置，其特征在于在实验控制筒(3)的筒底开有圆环凹槽(9-1)，植物生长室(1)的控制筒支腿(1-1)***圆环凹槽(9-1)内，在实验控制筒(3)的筒底开有多条径向凹槽(9-2)，菌丝发育室(2)的发育室支腿(2-1)***径向凹槽(9-2)内。
7.根据权利要求1所述的分体式可旋多环型菌根分室培养及处理装置，其特征在于在菌丝发育室(2)的底壁下方设置有第一滤盘(10)，在植物生长室(1)的底壁下方设置有第二滤盘(11)；菌丝发育室(2)下方的第一滤盘(10)插接在发育室支腿(2-1)上；在第二滤盘(11)的盘体圆周方向上均匀设置有多个定位凸起(11-1)，控制筒支腿(1-1)的内圆周方向设置有定位凸沿(1-2)，在定位凸沿(1-2)上开有与第二滤盘(11)的定位凸起(11-1)配合的凹口，第二滤盘(11)搭接在定位凸沿(1-2)上。
8.根据权利要求1所述的分体式可旋多环型菌根分室培养及处理装置，其特征在于植物生长室(1)的筒壁以及菌丝发育室(2)的室侧壁(2-2)上的通孔孔径为0.5～1cm。
9.根据权利要求1所述的分体式可旋多环型菌根分室培养及处理装置，其特征在于植物生长室(1)底壁上的微孔以及菌丝发育室(2)底壁上的微孔的孔径为1～2mm。
10.根据权利要求1所述的分体式可旋多环型菌根分室培养及处理装置，其特征在于植物生长室(1)和菌丝发育室(2)的底壁与实验控制筒(3)的筒底之间留有液流通道，所述液流通道的高度h为3～5cm。
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