[發明專利]一種鑒定根系遺傳多樣性的高通量培養系統及應用

在審

• 申請號: 201710785708.6
• 申請日: 2017-09-04
• 公開（公告）號: CN107581040A
• 公開（公告）日: 2018-01-16
• 發明（設計）人: 陳應龍;喬勝;方燕;吳愛嬌
• 申請（專利權）人: 西北農林科技大學
• 主分類號: A01G31/00
• 分類號: A01G31/00;A01G31/02
• 代理公司: 大連智高專利事務所(特殊普通合伙)21235
• 代理人: 胡景波

技術領域

本發明屬于植物培養鑒定技術領域，具體為一種鑒定根系遺傳多樣性的高通量培養系統及應用。

背景技術

根系是植物吸收水分和養分的主要器官，根系性狀直接影響根系對水分和營養的吸收，對作物的生長和產量起關鍵性作用。根系被稱為是植物體“被隱藏的一半”。根系的這種本性決定了觀測和研究的難度；另一方面，傳統的根系研究方法很難準確觀測根系性狀的動態變化及其對土壤環境條件的反應，在一定程度上制約了人們對根系構型與功能方面的認識。

根系研究已成為農業乃至整個植物科學界研究熱點，被學術界公認為農業生產上的第二次“綠色革命”。眾多研究表明，不同根系性狀的作物品種對養分、干旱及其它環境脅迫的適應能力不同。因此優化根系性狀與功能，選育出具有優良根系性狀的作物品種，是解決干旱與貧瘠土壤區農業生產的重要舉措之一。

近年來，根系研究取得了長足進展，但由于受根系“被隱藏”的特性及缺乏有效研究方法的制約，根系研究明顯滯后于對植物其它器官的研究。傳統的研究方法包括整根挖掘法、局部取樣法、根窗法、水培法、根箱法、土柱法、霧培法、網袋法等，野外研究多利用挖掘法、局部取樣法展開，人工控制環境下的研究多利用水培法、土柱法、霧培法、網袋法展開，其中水培法多在溫室或氣候室內展開。

上述傳統方法中，野外常用的挖掘法和局部取樣法，工作量大，耗時長，在處理過程中會對根系結構、形態等產生極大破壞，也無法獲得完整根系的樣品；人工控制環境常用的水培法、根箱法等，水培條件下植物根系結構形態特征與其在土壤中的生長情況有極大差異，根箱一定程度上滿足了動態觀測的需求，但不夠直觀，并且一部分根系仍然會被土壤等介質遮蓋，無法全方位觀測記錄根系結構和形態特征。采用傳統的根系研究方法，很難同時對多基因型品種(例如200或更多品種)進行大規模根系性狀進行動態觀察與根系性狀的鑒定。

發明內容

針對現有技術的不足之處，本發明提出一種鑒定根系遺傳多樣性的高通量培養系統，該系統能測定根系動態發展過程及其對生長環境的反應，可獲得根系動態生長照片并進行量化分析，適用于作物多品種的批量篩選(如1000個品種)，可用于研究根系對水分、營養、溫度等環境脅迫的反應研究。

本發明的技術方案如下：一種鑒定根系遺傳多樣性的高通量培養系統，包括容器，所述的容器內設有培養單元、固定支架、噴霧系統；所述的容器底部設有活動輪，所述的容器內底部為營養液；

所述的培養單元置于固定支架上，所述的培養單元包括透明硬板、抽稈夾和遮光覆蓋物，所述的遮光覆蓋物通過抽稈夾夾封罩在透明硬板外側；

所述的噴霧系統包括潛水泵、連接管、噴頭、噴霧控制器，所述的潛水泵置于營養液中，所述的潛水泵通過連接管連接噴頭，所述的潛水泵連接噴霧控制器，所述的噴頭安裝在固定支架上。對待觀察植物的水分控制是通過自動供水系統實現，在培養單元安裝水泵和供水管道，水泵的電源通過定時裝置控制啟動或關閉，同時也可以根據實際需要調節水泵開關的時間段；

所述的固定支架的垂直支架上設置培養單元支撐點。

進一步的，所述的遮光覆蓋物為黑色布。

進一步的，所述的連接管為PVC管Ⅰ和PVC管Ⅱ。

進一步的，所述的培養單元為20個。

進一步的，所述的容器由遮光塑料制成。

進一步的，所述的營養液的配方如下：

K₂SO₄：400-1200μM；

MgSO₄·7H₂O：50-600μM；

CaCl₂·2H₂O：200-1400μM；

KH₂PO₄：15-70μM；

H₃BO₃：2-20μM；

ZnSO₄·7H₂O：0.5-2.5μM；

MnSO₄·H₂O：0.1-1.6μM；

CoSO₄·7H₂O：0.1-1.8μM；

CuSO₄·5H₂O：0.1-1.5μM；

Na₂MoO₄·H₂O：0.01-0.2μM；

FeNaEDTA：20-120μM；