CN110055156A - 深海微生物水体原位培养装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及海洋微生物培养技术领域，尤其涉及一种深海微生物水体原位培养装置，包括上顶盖、外壳、固定部、支架组件以及多个培养单元；外壳具有一内腔，外壳上形成有与内腔连通的取放口，上顶盖与外壳连接并用于闭合取放口；外壳上开设有与内腔连通的若干流通孔；固定部设置在外壳上并用于将外壳附挂于深海区；多个培养单元分别用于盛装微生物培养基并能够使微生物培养基与外界进行物质交换；支架组件用于将多个培养单元固定于内腔；通过设置固定部、外壳以及上顶盖形成刚性保护结构，避免水下复杂的水流或大生物对该培养装置内外部造成破坏；通过设置支架组件，有效保护了培养单元，进而使得该培养装置可在深海环境中进行微生物的长期培养。

Description

深海微生物水体原位培养装置

技术领域

本发明涉及海洋微生物培养技术领域，具体而言，是涉及一种可长期附挂在深海水体环境中的微生物水体原位培养装置。

背景技术

深海区是指水深在1000m以上的海洋，是一个低温(0～4℃)、高压(超过100个大气压)和低溶解氧的极端环境，开展深海微生物资源的研究是开发海洋，利用海洋基因资源的重要组成部分。近年来，由于深海探测技术的发展，使得深海世界逐渐揭开了其神秘面纱。深海微生物在适应复杂环境(一般为高压、低温、黑暗、高盐、寡营养等)的进化过程中，形成了独特的遗传代谢机制和化学防御机制；目前，只有极少部分的深海水体微生物在实验室培养中被分离或富集出来，其主要原因是实验室环境无法完全模拟原位状态，缺少某些微生物生长的必需因子，且多数微生物生长极为缓慢，在实验室环境中竞争不过部分快速生长的细菌，有些微生物则需要与其它微生物共存才能生长。在土壤(及沉积物)研究中，大量原位培养技术已经得到很好应用，但由于水体的流动性，与土壤相比具有更多的变化因素，因此水体原位培养技术面临更大挑战，所以相关研究开展较少，尤其针对深层原位海水的长期培养实验几乎没有，相关研究也只能应用到海洋表层短期培养实验。

由此可知，现有培养技术多为实验室分离培养，但其局限性极大，存在很大随机性，且多数目标微生物难以培养；近些年来，原位培养技术得到较大发展，虽能一定程度上解决未知微生物培养局限性的问题，但目前可附挂到海洋环境中长期原位富集的装置少之又少，大多也只局限应用于较浅水域，无法适应于深海环境的长期培养。

另外，在土壤微生物原位富集培养的相关研究中，因 beads(一种用于原位培养Atrazine菌落的多孔珠粒，请参阅《In-situ enrichment and analysis ofatrazine-degrading microbial communities using atrazine-containing porousbeads》等学术文论)内部具有较为独立的微环境以及可长达数月稳定释放营养物质而被广泛应用。但在水体原位培养中，使用多孔珠粒(简称beads)进行的相关研究几乎没有。

总之，在水体中开展原位培养实验时，开发一种抗干扰耐腐蚀的水体原位富集装置是尤为必要的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种深海微生物水体原位培养装置，旨在解决现有技术中的水体原位培养装置无法在深海环境中进行微生物长期培养的技术问题。

为达此目的，本发明采用的技术方案是：提供一种深海微生物水体原位培养装置，包括上顶盖；外壳，其具有一内腔，所述外壳上形成有与所述内腔连通的取放口，所述上顶盖与所述外壳连接并用于闭合所述取放口；所述外壳上开设有与所述内腔连通的若干流通孔；固定部，其设置在所述外壳上并用于将所述外壳附挂于深海区；多个培养单元，分别用于盛装微生物培养基并能够使所述微生物培养基与外界进行物质交换；以及支架组件，用于将多个所述培养单元固定于所述内腔。

进一步地，所述支架组件包括设置在所述内腔中的培养支架及嵌设在所述培养支架上的多个收纳管，每一所述收纳管均具有一内部空间，多个所述培养单元与多个所述收纳管分别一一对应，多个所述培养单元分别设置在对应的所述收纳管的内部空间中；所述收纳管的外壁形成有若干网孔。

进一步地，所述培养支架包括承载板、隔离板以及连接在所述承载板与所述隔离板之间的支撑件，所述承载板与所述隔离板间隔设置；所述承载板上形成有贯穿所述承载板的多个固定槽，多个所述收纳管与多个所述固定槽分别一一对应，多个所述收纳管的周向外壁分别与对应的所述固定槽的槽壁相抵接。

进一步地，所述承载板均于所述承载板的中心处形成贯穿所述承载板的中心槽，所述承载板的多个所述固定槽分别于所述承载板的中心槽外周等间距间隔布置；所述中心槽的槽口形状及多个所述固定槽的槽口形状均为圆形，所述收纳管呈圆筒状。

进一步地，所述承载板及所述隔离板均为不锈钢板，所述支撑件为不锈钢圆柱支撑件。

进一步地，所述外壳呈圆筒状，所述上顶盖设置在所述外壳的一端；所述承载板和所述隔离板均呈圆盘状，所述承载板的横截面半径尺寸及所述隔离板的横截面半径尺寸均小于所述外壳的横截面半径尺寸。

进一步地，所述隔离板的横截面半径尺寸不小于所述承载板的横截面半径尺寸。

进一步地，所述培养支架为多个，多个所述培养支架经由所述取放口于所述内腔中逐层布置；每一所述培养支架的支撑件均为多个，每一所述培养支架的多个支撑件均贯穿该培养支架的承载板且分别于该培养支架承载板的中心槽外周等间距间隔布置。

进一步地，所述外壳为不锈钢外壳。

进一步地，所述收纳管上形成有与所述内部空间相连通的开口，所述收纳管具有与所述收纳管连接并用于闭合所述开口的端盖；所述收纳管为不锈钢网状管。

本发明提供的深海微生物水体原位培养装置的有益效果在于：与现有技术对比，本发明提出的一种深海微生物水体原位培养装置，包括上顶盖、外壳、固定部、支架组件以及多个培养单元，其中，多个培养单元为上文提及的多个beads培养体系，通过设置固定部、外壳以及上顶盖使得整个装置具有刚性保护结构，避免了水下复杂的水流或大生物对该培养装置内外部造成破坏；通过设置支架组件，有效地保护了beads培养体系，进而使得水体原位培养装置可在深海环境中进行微生物的长期培养。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的外壳、上顶盖以及固定部的立体示意图；

图2是本发明实施例提供的培养支架的立体示意图；

图3是本发明实施例提供的培养支架的俯视示意图；

图4为本发明实施例提供的收纳管的立体示意图。

其中，图中各附图标记：

1：上顶盖

2：外壳 210：内腔

220：取放口 230：流通孔

3：固定部 31：上固定部

32：下固定部

41：培养支架 42：收纳管

421：内部空间 422：网孔

411：承载板 412：隔离板

413：支撑件 414：固定槽

410：中心槽 420：开口

423：端盖

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1至图4所示，为本发明提供的一较佳实施例。

本实施例提供的一种深海微生物水体原位培养装置(简称水体原位培养装置)，包括上顶盖1、外壳2、固定部3、支架组件以及多个培养单元，具体地，外壳2具有一内腔210，外壳2上形成有与内腔210连通的取放口220，上顶盖1与外壳2连接并用于闭合取放口220，以实现该水体原位培养装置具有一较为封闭的保护结构，具体地，请参阅图1，在本实施例中，外壳2和上顶盖1均为不锈钢材质且上顶盖1设置在外壳2的一端，更具体地，二者均可由316防腐蚀不锈钢铸成，外壳2外形呈一圆筒状，厚度约为2～3mm，上下底面直径(即图1中的D1)约为110mm，外壳2高度(即图1中的H1)可设置为250～270mm，优选为260mm；上顶盖1与外壳2的固定连接可通过防滑插销实现，当然也可通过卡合、卡扣、螺纹连接等方式实现，此处不作唯一限定；另外，外壳2上可开设有与内腔210连通的若干流通孔，从而保证原位海水能够在该水体原位培养装置内外进行流通，流通孔可遍布整个外壳2设置，甚至延及至上顶盖1处，在本实施例中，流通孔直径为但不局限于5mm，具体流通孔的数量及排布方式此处均不作唯一限定；上述固定部3设置在外壳2上并用于将外壳2附挂于深海区，在本实施例中，固定部3可分为设置在圆筒状外壳2同一母线上的一上固定部31和一下固定部32，上固定部31靠近上顶盖1设置，下固定部32靠近底部设置，二者均为但不局限于打磨后的聚乙烯材质的缆绳固定部，防滑性能好且可当水体原位培养装置受到水流冲击或大生物撞击时仍可使其稳定附挂于深海区；多个培养单元分别用于盛装微生物培养基并能够使微生物培养基与外界进行物质交换，在本实施例中，培养单元为多孔珠粒式培养体系(即beads培养体系)，该培养单元可为深海类微生物提供稳定的原位培养环境，使得微生物在原位环境中保持相对独立的生长，原位培养实验的精确度较高；当然，根据需求培养单元也可选为小型透析袋式或其他类型原位培养小装置，此处不作唯一限定；另外，支架组件可用于将多个培养单元固定于内腔210；即通过设置固定部3、外壳2以及上顶盖1使得整个装置具有刚性保护结构，避免了水下复杂的水流或大生物对该培养装置内外部造成破坏；通过设置支架组件，有效地保护了beads培养体系及上述水体原位培养装置整体结构的稳定性、抗干扰性及耐腐蚀性，进而使得水体原位培养装置可在深海环境中进行微生物的长期培养，一方面深化了针对深层原位海水的长期培养试验课题，另一方面则填补了利用beads培养体系进行水体原位培养研究领域的空白。

进一步地，请一并参阅图2至图4，支架组件包括设置在内腔210中的培养支架41及嵌设在培养支架41上的多个收纳管42，每一收纳管42均具有一内部空间421，多个培养单元与多个收纳管42分别一一对应，多个培养单元分别设置在对应收纳管42的内部空间421中；收纳管42的外壁形成有若干网孔422；进一步地，请参阅图4，收纳管42上形成有与内部空间421相连通的开口420，收纳管42具有与收纳管42连接并用于闭合开口420的端盖423；收纳管42可由200目以上的不锈钢网围合而成圆筒状结构，端盖423与收纳管42的连接方式此处不作唯一限定；具体地，收纳管42的底面直径(即图4中的D2)可为25mm，收纳管42高度(即图4中的H4)可为59mm左右，该收纳管42不仅有效地保护管内的beads，也有效防止其从中掉出，同时，该结构使得收纳管42中的beads培养体系与周围海水充分交互，保证了实验数据的准确性。

进一步地，请参阅图2及图3，培养支架41包括承载板411、隔离板412以及连接在承载板411与隔离板412之间的支撑件413，承载板411与隔离板412间隔设置，具体地，在本实施例中，二者平行且间隔布置；承载板411上形成有贯穿承载板411的多个固定槽414，多个收纳管42与多个固定槽414分别一一对应，多个收纳管42的周向外壁分别与对应固定槽414的槽壁相抵接；在本实施例中，承载板411、隔离板412均为316不锈钢圆盘式板件，二者等厚度且厚度约为2～3mm，支撑件413为316不锈钢圆柱支撑件，支撑件413的横截面半径(即图3中的R2)约为5mm，高度(即图2中的H2与H3和总和)约为60mm；进一步地，请继续参阅图2及图3，承载板411均于承载板411的中心处形成贯穿承载板411的中心槽410，具体地，中心槽410的槽口半径(即图3中的R1)约为19mm，承载板411的多个固定槽414分别于承载板411的中心槽410外周等间距间隔布置；中心槽410的槽口形状及多个固定槽414的槽口形状均为圆形，各固定槽414槽口半径(即图3中的R3)均为12.5～13.5mm，可选为13mm，且优选地，一个培养支架41具有六个相同的固定槽414；通过设置固定槽414和收纳管42的尺寸和配合关系，可保证培养支架41与收纳管42的稳固连接，避免了收纳管42在装置外壳2受到外界干扰时因在培养支架41的固定槽414内上下窜动而被损坏，即该结构有效提高了培养支架41和收纳管42的结构稳定性和使用寿命；通过设置中心槽410，使得收纳管42更好地与侧向流动的海水进行物质交换，从而更好地对微生物进行原位富集培养实验研究。

需要说明的是，承载板411的横截面半径尺寸及隔离板412的横截面半径尺寸均小于外壳2的横截面半径尺寸，从而便于将承载板411、隔离板412安装在外壳2的内腔210中；且优选地，隔离板412的横截面半径尺寸不小于承载板411的横截面半径尺寸，这样，隔离板412可承受绝大部分垂直于承载板411的纵向水流对承载板411及收纳管42的冲击，进而更好地保护承载板411上的收纳管42，在本实施例中，为了便于承载板411、隔离板412的批量加工制造，承载板411、隔离板412的横截面半径尺寸(即图3中的R4)相同且均为50mm左右。

进一步地，培养支架41为多个，多个培养支架41经由取放口220于内腔210中逐层布置，优选地，多个培养支架41具体为四个；每一培养支架41的支撑件413均为多个，每一培养支架41的多个支撑件413均贯穿该培养支架41的承载板411且分别于该培养支架41承载板411的中心槽410外周等间距间隔布置，优选地，每一培养支架41具有六个相同尺寸的支撑件413。四个培养支架41在具体布置时，各培养支架41的承载板411与隔离板412可逐序交错布置，即各培养支架41的布置方向需保持一致；例如，若从上至下逐层布置的四个培养支架41分别标记为第一培养支架(图未示)、第二培养支架(图未示)、第三培养支架(图未示)和第四培养支架(图未示)，此时，四个培养支架41的支撑板均可位于自身隔离板412之上(当然也可为四个培养支架41的支撑板均位于自身隔离板412之下)，故此时，第二培养支架的每一支撑件413的一端均抵顶在第二培养支架隔离板412朝向第二培养支架承载板411的表面上，另一端均抵顶在第一培养支架的隔离板412朝向第二支架承载板411的表面上，第一培养支架位于第二培养支架承载板411背离第二培养支架隔离板412的一侧；同样地，第三培养支架的每一支撑件413的一端均抵顶在第三培养支架隔离板412朝向第三培养支架承载板411的表面上，另一端均抵顶在第二培养支架的隔离板412朝向第三支架承载板411的表面上，第二培养支架位于第三培养支架承载板411背离第三培养支架隔离板412的一侧；同样地，第四培养支架的每一支撑件413的一端均抵顶在第四培养支架隔离板412朝向第四培养支架承载板411的表面上，另一端均抵顶在第三培养支架的隔离板412朝向第四支架承载板411的表面上，第三培养支架位于第四培养支架承载板411背离第四培养支架隔离板412的一侧；需要说明的是，每一培养支架41的承载板411与隔离板412之间的距离(即图2中的H3)可设置为35mm，相邻两个培养支架41，例如第一培养支架的隔离板412和第二培养支架的承载板411之间的距离(即图2中的H2)约为25mm；通过在内腔210中逐层布置多个培养支架41，一方面，多个培养支架41相互抵顶支撑保证了各培养支架41结构的稳固性，另一方面，增加了该水体原位培养装置中培养体系数量，不仅利于筛选实验结果以保证试验结果准确性，也可满足微生物水体原位培养的多样性需求；同时，该结构可使得每一培养支架41上的每一收纳管42均能充分接触侧向流动的海水，隔离板412则较好地隔绝了不同层间培养体系的交叉感染，保证了实验结果的准确性。

本发明的目的在于解决深海水体环境中微生物的原位富集培养难题；在结合beads培养技术的基础上，本水体原位培养装置既能保证稳定的原位培养环境，又能有效保护beads及其内部的培养基免受大生物的破坏，使微生物在原位环境中保持相对独立生长；水体原位培养装置能够有效保护内部beads培养体系，且整套装置为刚性保护结构，避免了水下复杂的水流和大生物而对培养装置的破坏，装置具有体积小重量轻，可根据深度灵活开展不同水层的培养研究，且利用该水体原位培养装置进行的原位培养实验其开展及回收过程均较为简单和便利，整套装置亦可进行高温灭菌进而实现多次重复使用，装置利用率高，实验成本低。需要说明的是，本水体原位培养装置已在珠江口桂山岛水域尝试培养，且一年后装置回收后可见其外壳2部分主体装置及外壳2内部支架组件部分均完好，进一步说明了本水体原位培养装置的结构稳定性和可实施性。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种深海微生物水体原位培养装置，其特征在于，包括：

上顶盖；

外壳，其具有一内腔，所述外壳上形成有与所述内腔连通的取放口，所述上顶盖与所述外壳连接并用于闭合所述取放口；所述外壳上开设有与所述内腔连通的若干流通孔；

固定部，其设置在所述外壳上并用于将所述外壳附挂于深海区；

多个培养单元，分别用于盛装微生物培养基并能够使所述微生物培养基与外界进行物质交换；以及

支架组件，用于将多个所述培养单元固定于所述内腔。

2.根据权利要求1所述的深海微生物水体原位培养装置，其特征在于，所述支架组件包括设置在所述内腔中的培养支架及嵌设在所述培养支架上的多个收纳管，每一所述收纳管均具有一内部空间，多个所述培养单元与多个所述收纳管分别一一对应，多个所述培养单元分别设置在对应的所述收纳管的内部空间中；所述收纳管的外壁形成有若干网孔。

3.根据权利要求2所述的深海微生物水体原位培养装置，其特征在于，所述培养支架包括承载板、隔离板以及连接在所述承载板与所述隔离板之间的支撑件，所述承载板与所述隔离板间隔设置；所述承载板上形成有贯穿所述承载板的多个固定槽，多个所述收纳管与多个所述固定槽分别一一对应，多个所述收纳管的周向外壁分别与对应的所述固定槽的槽壁相抵接。

4.根据权利要求3所述的深海微生物水体原位培养装置，其特征在于，所述承载板均于所述承载板的中心处形成贯穿所述承载板的中心槽，所述承载板的多个所述固定槽分别于所述承载板的中心槽外周等间距间隔布置；所述中心槽的槽口形状及多个所述固定槽的槽口形状均为圆形，所述收纳管呈圆筒状。

5.根据权利要求3所述的深海微生物水体原位培养装置，其特征在于，所述承载板及所述隔离板均为不锈钢板，所述支撑件为不锈钢圆柱支撑件。

6.根据权利要求3所述的深海微生物水体原位培养装置，其特征在于，所述外壳呈圆筒状，所述上顶盖设置在所述外壳的一端；所述承载板和所述隔离板均呈圆盘状，所述承载板的横截面半径尺寸及所述隔离板的横截面半径尺寸均小于所述外壳的横截面半径尺寸。

7.根据权利要求6所述的深海微生物水体原位培养装置，其特征在于，所述隔离板的横截面半径尺寸不小于所述承载板的横截面半径尺寸。

8.根据权利要求3～7任一项所述的深海微生物水体原位培养装置，其特征在于，所述培养支架为多个，多个所述培养支架经由所述取放口于所述内腔中逐层布置；每一所述培养支架的支撑件均为多个，每一所述培养支架的多个支撑件均贯穿该培养支架的承载板且分别于该培养支架承载板的中心槽外周等间距间隔布置。

9.根据权利要求8所述的深海微生物水体原位培养装置，其特征在于，所述外壳为不锈钢外壳。

10.根据权利要求8所述的深海微生物水体原位培养装置，其特征在于，所述收纳管上形成有与所述内部空间相连通的开口，所述收纳管具有与所述收纳管连接并用于闭合所述开口的端盖；所述收纳管为不锈钢网状管。