專利名稱：一種脈沖式¹³CO₂量化標(biāo)記植物的裝置及利用其標(biāo)記植物方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及標(biāo)記植物的裝置及方法。
背景技術(shù)：
碳的示蹤技術(shù)是植物碳固定、分配及轉(zhuǎn)化研究中的重要手段。應(yīng)用"C示蹤技術(shù)主要原因在于其不存在放射性危害，可安全地進行試驗實施與測定，mC雖然靈敏性較高，但其安全性差，限制了其應(yīng)用范圍，穩(wěn)定同位素標(biāo)記物最終可能取代放射性同位素，應(yīng)用于生物地球化學(xué)過程的研究中。碳同位素標(biāo)記有3種方法脈沖標(biāo)記、重復(fù)脈沖標(biāo)記和持續(xù)標(biāo)記。 與其它標(biāo)定技術(shù)相比，脈沖標(biāo)記優(yōu)點較多。脈沖標(biāo)記是一次性注入標(biāo)記物，適合光合碳分配轉(zhuǎn)運的研究，而且還能夠提供植物不同生育期的光合碳的分配與轉(zhuǎn)化信息，動態(tài)監(jiān)測光合碳在土壤中的去向，可完整理解植物光合碳分配狀況。但是利用"C采用同化箱脈沖標(biāo)記植物時出現(xiàn)如下問題，第一，同化箱中不可避免地存在12CO2，植物光合作用優(yōu)先同化12C ；第二，標(biāo)記時，植株處于封閉狀態(tài)，同化箱內(nèi)空氣濕度會不斷升高，使同化箱壓力增大，影響光合作用，使植物所處的狀態(tài)與自然環(huán)境差異較大，以上因素都導(dǎo)致對植物的標(biāo)記的不準(zhǔn)確。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決現(xiàn)有的脈沖式"(X)2量化標(biāo)記植物的方法對植物的標(biāo)記的不準(zhǔn)確的技術(shù)問題，而提供一種脈沖式"(X)2量化標(biāo)記植物的裝置及利用其標(biāo)記植物方法。本發(fā)明的一種脈沖式13CD2量化標(biāo)記植物的裝置由第一過濾瓶、第二過濾瓶、同化箱、除濕器、存水盒、第一閥門、第二閥門組成；其中第一過濾瓶內(nèi)裝有質(zhì)量濃度為35% 40%的氫氧化鈉溶液，氫氧化鈉溶液的體積占第一過濾瓶體積的60% 80%，并用密封塞密封，第一過濾瓶的進氣管插入氫氧化鈉溶液的液面以下近瓶底處，第一過濾瓶的出氣管在氫氧化鈉溶液的液面以上；第二過濾瓶內(nèi)裝有質(zhì)量濃度為35% 40%的氫氧化鈉溶液， 氫氧化鈉溶液的體積占第二過濾瓶體積的60% 80%，并用密封塞密封；第二過濾瓶的進氣管插入氫氧化鈉溶液的液面以下近瓶底處，第二過濾瓶的出氣管在氫氧化鈉溶液的液面以上；同化箱為用厚度為8mm IOmm的有機玻璃制備的箱體，同化箱的進氣口位于箱體的上部，同化箱的出氣口位于箱體的下部，第一過濾瓶的出氣管與第二過濾瓶的進氣管連通， 第二過濾瓶的出氣管與同化箱的進氣口通過第一閥門連通，除濕器與存水盒放置在同化箱內(nèi)，除濕器與存水盒連通，同化箱的出氣口處設(shè)有第二閥門。利用上述的脈沖式13CD2量化標(biāo)記植物的裝置標(biāo)記植物方法按以下步驟進行 一、將盆栽植物的栽培盆中裸露的土壤用塑料薄膜覆蓋，然后將盆栽植物放入同化箱內(nèi)， 密封同化箱；二、將第一過濾瓶的進氣管與氣泵連接，將同化箱的出氣口接入水中，并打開第一閥門和第二閥門；三、開啟氣泵將空氣通入脈沖式13CD2量化標(biāo)記植物的裝置中，通氣 30min 45min后，關(guān)閉第一閥門和第二閥門，并關(guān)閉氣泵；四、向同化箱中注入體積百分比濃度為99. 9%的13CD2氣體，使13CD2氣體的體積濃度為400ppm 600ppm ；五、開啟除濕器，在溫度為26°C ^°C、相對濕度為70% 80%、光合有效輻射為1500μπιΟ1/πι2Λ 1800 μ mol/m2/s的條件下，標(biāo)記池 他；六、從同化箱中取出栽培盆，取樣測定13C量，完成植物的標(biāo)記。其中步驟六中取樣為取土壤樣品，植物地上部分樣品或植物根部樣品。其中步驟六中取樣為植物葉、莖(果實)、根。本發(fā)明的方法用過濾瓶將空氣中的(X)2吸收，去除同化箱空氣中植物光合作用優(yōu)先同化的12CO2，實現(xiàn)精確量化標(biāo)定；在同化箱內(nèi)設(shè)置自動除濕裝置，該裝置不會改變同化箱中空氣氣體成分，因而并不影響同化箱內(nèi)C02濃度和植物光合過程，有效控制箱內(nèi)濕度處在70% 80%范圍內(nèi)，避免箱體上凝結(jié)過多的水汽而影響光合作用。同時除濕裝置內(nèi)的風(fēng)扇還可起到混勻箱內(nèi)(X)2的目的。本發(fā)明操作簡便、投入成本較低、計算結(jié)果精確。


圖1是具體實施方式
一的一種脈沖式"(X)2量化標(biāo)記植物的裝置示意圖，圖中1為第一過濾瓶，2為第二過濾瓶，3為同化箱，4為除濕器，5為存水盒，6為第一閥門，7為第二閥門，1-1為第一過濾瓶進氣管，1-2為第一過濾瓶出氣管，2-1為第二過濾瓶進氣管，2-2為第二過濾瓶出氣管，3-1為同化箱進氣口，3-2為同化箱出氣口。
具體實施例方式具體實施方式
一(參見附圖1)本實施方式的一種脈沖式1Vo2量化標(biāo)記植物的裝置由第一過濾瓶1、第二過濾瓶2、同化箱3、除濕器4、存水盒5、第一閥門6、第二閥門7組成；其中第一過濾瓶1內(nèi)裝有質(zhì)量濃度為35% 40%的氫氧化鈉溶液，氫氧化鈉溶液的體積占第一過濾瓶1體積的60% 80%，并用密封塞密封，第一過濾瓶1的進氣管1-1插入氫氧化鈉溶液的液面以下近瓶底處，第一過濾瓶1的出氣管1-2在氫氧化鈉溶液的液面以上；第二過濾瓶2內(nèi)裝有質(zhì)量濃度為35% 40%的氫氧化鈉溶液，氫氧化鈉溶液的體積占第二過濾瓶2體積的60% 80%，并用密封塞密封；第二過濾瓶的進氣管2-1插入氫氧化鈉溶液的液面以下近瓶底處，第二過濾瓶2的出氣管2-2在氫氧化鈉溶液的液面以上；同化箱4為用厚度為8mm IOmm的有機玻璃制備的箱體，同化箱3的進氣口 3-1位于箱體的上部，同化箱3的出氣口 3-2位于箱體的下部，第一過濾瓶1的出氣管1-2與第二過濾瓶2的進氣管2-1連通，第二過濾瓶2的出氣管2-2與同化箱3的進氣口 3-1通過第一閥門6連通，除濕器4與存水盒5放置在同化箱3內(nèi)，除濕器4與存水盒5連通，同化箱3的出氣口 3-2處設(shè)有第二閥門7。本實施方式的裝置用過濾瓶將空氣中的(X)2吸收，去除同化箱空氣中植物光合作用優(yōu)先同化的1Vo2，實現(xiàn)精確量化標(biāo)定；在同化箱內(nèi)設(shè)置自動除濕裝置，該裝置不會改變同化箱中空氣氣體成分，因而并不影響同化箱內(nèi)C02濃度和植物光合過程，有效控制箱內(nèi)濕度處在70 % 80 %范圍內(nèi)，避免箱體上凝結(jié)過多的水汽而影響光合作用。同時除濕裝置內(nèi)的風(fēng)扇還可起到混勻箱內(nèi)(X)2的目的。本實施方式的裝置操作簡便、投入成本較低、計算結(jié)果精確。
具體實施方式
二 本實施方式的利用具體實施方式
一的脈沖式13CD2量化標(biāo)記植物的裝置標(biāo)記植物方法按以下步驟進行一、將盆栽植物的栽培盆中裸露的土壤用塑料薄膜覆蓋，然后將盆栽植物放入同化箱3內(nèi)，密封同化箱3 ；二、將第一過濾瓶1的進氣管1-1 與氣泵連接，將同化箱3的出氣口 3-2接入水中，并打開第一閥門6和第二閥門7 ；三、開啟氣泵將空氣通入脈沖式13CD2量化標(biāo)記植物的裝置中，通氣30min 45min后，關(guān)閉第一閥門6和第二閥門7，并關(guān)閉氣泵；四、向同化箱3中注入體積百分比濃度為99. 9%的13CD2氣體，使13TO2氣體的體積濃度為400ppm 600ppm ；五、開啟除濕器4，在溫度為 、 相對濕度為70% 80%、光合有效輻射為1500 μ mol/m2/s 1800 μ mol/m2/s的條件下，標(biāo)記池 他；六、從同化箱中取出栽培盆，取樣測定13C量，完成植物的標(biāo)記。本實施方式的方法用過濾瓶將空氣中的(X)2吸收，去除同化箱空氣中植物光合作用優(yōu)先同化的1Vo2，實現(xiàn)精確量化標(biāo)定；在同化箱內(nèi)設(shè)置自動除濕裝置，該裝置不會改變同化箱中空氣氣體成分，因而并不影響同化箱內(nèi)C02濃度和植物光合過程，有效控制箱內(nèi)濕度處在70 % 80 %范圍內(nèi)，避免箱體上凝結(jié)過多的水汽而影響光合作用。同時除濕裝置內(nèi)的風(fēng)扇還可起到混勻箱內(nèi)(X)2的目的。本實施方式的方法操作簡便、投入成本較低、計算結(jié)果精確。
具體實施方式
三本實施方式與具體實施方式
二不同的是步驟三中的通氣時間為 32min 40min。其它與具體實施方式
二相同。
具體實施方式
四本實施方式與具體實施方式
二或三不同的是步驟四中13CO2氣體的體積濃度為450ppm 550ppm。其它與具體實施方式
二或三相同。
具體實施方式
五本實施方式與具體實施方式
二至四之一不同的是步驟五中的溫度為26. 2 V 27. 5 V、相對濕度為75 % 85 %、光合有效輻射為1550 μ mol/m2/s 1750ymol/m2/S。其它與具體實施方式
二至四之一相同。
具體實施方式
六本實施方式與具體實施方式
二至六之一不同的是步驟五中的標(biāo)記時間為4h ^!。其它與具體實施方式
二至六之一相同。用以下試驗驗證發(fā)明效果一種脈沖式13CD2量化標(biāo)記植物的方法按以下步驟進行一、將盆栽大豆的栽培盆中裸露的土壤用塑料薄膜覆蓋，然后將盆栽大豆放入同化箱內(nèi)，密封同化箱3 ；二、將第一過濾瓶1的進氣管1-1與氣泵連接，將同化箱3的出氣口 3-2 接入水中，并打開第一閥門6和第二閥門7 ；三、開啟氣泵將空氣通入脈沖式"(X)2量化標(biāo)記大豆的裝置中，通氣30分鐘后，關(guān)閉第一閥門6和第二閥門7，并關(guān)閉氣泵；四、向同化箱中注入體積百分比濃度為99. 9%的13CD2氣體，使13CD2氣體的體積百分比濃度為400ppm ； 五、開啟除濕器4，在溫度為27°C、相對濕度為80%、光合有效輻射為1700μπιΟ1/πι2Λ的條件下，標(biāo)記他；六、將盆栽土傾倒出來，混勻后，風(fēng)干，稱重，取樣并用Firmigan FAT-251同位素質(zhì)譜儀測定土壤樣品中的1Y含量；將盆栽大豆在子葉痕處將植株分為地上部分與根兩部分，將地上部分放在溫度為70°C的烘箱內(nèi)烘干72h，稱重，再粉碎，取樣并用Firmigan FAT-251同位素質(zhì)譜儀測定地上部分樣品中的"C含量；將根用水沖洗干凈，放在溫度為 70°C的烘箱內(nèi)烘干72h，稱重得，再粉碎，取樣并用Firmigan FAT-251同位素質(zhì)譜儀測定根部樣品的1V含量，完成盆栽大豆的標(biāo)記，同時取為標(biāo)記的大豆植株作為對照，用以計算植株同化的13CD2量。本實施方式中采用的脈沖式U(X)2量化標(biāo)記植物的裝置由第一過濾瓶1、第二過濾瓶2、同化箱3、除濕器4、存水盒5、第一閥門6、第二閥門7組成；其中第一過濾瓶1內(nèi)裝有質(zhì)量濃度為45%的氫氧化鈉溶液，氫氧化鈉溶液的體積占第一過濾瓶1體積的80%，并用密封塞密封，第一過濾瓶1的進氣管1-1插入氫氧化鈉溶液的液面以下近瓶底處，第一過濾瓶1的出氣管1-2在氫氧化鈉溶液的液面以上；第二過濾瓶2內(nèi)裝有質(zhì)量濃度為40%的氫氧化鈉溶液，氫氧化鈉溶液的體積占第二過濾瓶2體積的80 %，并用密封塞密封；第二過濾瓶的進氣管2-1插入氫氧化鈉溶液的液面以下近瓶底處，第二過濾瓶2的出氣管2-2在氫氧化鈉溶液的液面以上；同化箱4為用厚度為9mm的有機玻璃制備的箱體，同化箱3的進氣口 3-1位于箱體的上部，同化箱3的出氣口 3-2位于箱體的下部，第一過濾瓶1的出氣管 1-2與第二過濾瓶2的進氣管2-1連通，第二過濾瓶2的出氣管2-2與同化箱3的進氣口 3-1通過第一閥門6連通，除濕器4與存水盒5放置在同化箱3內(nèi)，除濕器4與存水盒5連通，同化箱3的出氣口 3-2處設(shè)有第二閥門7。以大豆R5期(鼓粒初期)在上述條件下光合同化13CD2后立即取樣為例，經(jīng)過測定標(biāo)定樣品"C豐度與對照樣品13C自然豐度及相關(guān)計算公式可得1V 地上部分為 24. 5mg、13C 根為 1. 4mg、13C 土壤為 0. 4mg，步驟七中的13C同化量(mg) = 13C地上部分+13C地下部分+13C土壤，得大豆通過光合作用標(biāo)定的"C總量為26. :3mg，分配到地上部、地下部及土壤中的1V分別占總量的93. 3%,5. 3% 和 1. 4%。
權(quán)利要求
1.一種脈沖式13CD2量化標(biāo)記植物的裝置，其特征在于脈沖式13CD2量化標(biāo)記植物的裝置由第一過濾瓶(1)、第二過濾瓶O)、同化箱(3)、除濕器0)、存水盒(5)、第一閥門(6)、 第二閥門⑵組成；其中第一過濾瓶(1)內(nèi)裝有質(zhì)量濃度為35% 40%的氫氧化鈉溶液， 氫氧化鈉溶液的體積占第一過濾瓶(1)體積的60% 80%，并用密封塞密封，第一過濾瓶 (1)的進氣管(1-1)插入氫氧化鈉溶液的液面以下，第一過濾瓶(1)的出氣管(1- 在氫氧化鈉溶液的液面以上；第二過濾瓶O)內(nèi)裝有質(zhì)量濃度為40% 45%的氫氧化鈉溶液，氫氧化鈉溶液的體積占第二過濾瓶( 體積的60% 80%，并用密封塞密封；第二過濾瓶的進氣管(2-1)插入氫氧化鈉溶液的液面以下，第二過濾瓶O)的出氣管(2- 在氫氧化鈉溶液的液面以上；同化箱(4)為用厚度為8mm IOmm的有機玻璃制備的箱體，同化箱(3) 的進氣口(3-1)位于箱體的上部，同化箱(3)的出氣口(3- 位于箱體的下部，第一過濾瓶(1)的出氣管(1- 與第二過濾瓶O)的進氣管(2-1)連通，第二過濾瓶O)的出氣管 (2-2)與同化箱(3)的進氣口(3-1)通過第一閥門(6)連通，除濕器(4)與存水盒(5)放置在同化箱⑶內(nèi)，除濕器⑷與存水盒(5)連通，同化箱(3)的出氣口(3-2)處設(shè)有第二閥門⑵。
2.利用如權(quán)利要求1所述的脈沖式13CD2量化標(biāo)記植物的裝置標(biāo)記植物方法，其特征在于利用脈沖式13CD2量化標(biāo)記植物的裝置標(biāo)記植物方法按以下步驟進行一、將盆栽植物的栽培盆中裸露的土壤用塑料薄膜覆蓋，然后將盆栽植物放入同化箱(3)內(nèi)，密封同化箱 (3) ；二、將第一過濾瓶(1)的進氣管(1-1)與氣泵連接，將同化箱(3)的出氣口(3-2)接入水中，并打開第一閥門(6)和第二閥門(7)；三、開啟氣泵將空氣通入脈沖式1VO2量化標(biāo)記植物的裝置中，通氣30min 45min后，關(guān)閉第一閥門(6)和第二閥門(7)，并關(guān)閉氣泵； 四、向同化箱(3)中注入體積百分比濃度為99. 9%的1VO2氣體，使1VO2氣體的體積濃度為 400ppm 600ppm ；五、開啟除濕器，在溫度為 、相對濕度為70% 80%、光合有效輻射為1500 μ mol/m2/s 1800 μ mol/m2/s的條件下，標(biāo)記汕 Mi ；六、從同化箱中取出栽培盆，取樣測定1V量，完成植物的標(biāo)記。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的利用脈沖式13CD2量化標(biāo)記植物的裝置標(biāo)記植物方法，其特征在于步驟三中的通氣時間為32min 40min。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的利用脈沖式13CD2量化標(biāo)記植物的裝置標(biāo)記植物方法，其特征在于步驟四中"(X)2氣體的體積濃度為450ppm 550ppm。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的利用脈沖式13CD2量化標(biāo)記植物的裝置標(biāo)記植物方法， 其特征在于步驟五中的溫度為26. 2V 27. 5°C、相對濕度為70% 80%、光合有效輻射為 1550 μ mol/m2/s 1750 μ mol/m2/s0
6.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的利用脈沖式13CD2量化標(biāo)記植物的裝置標(biāo)記植物方法，其特征在于步驟五中的標(biāo)記時間為4h 證。
全文摘要
一種脈沖式13CO2量化標(biāo)記植物的裝置及利用其標(biāo)記植物方法，它涉及標(biāo)記植物的裝置及方法。本發(fā)明解決了現(xiàn)有的脈沖式13CO2量化標(biāo)記植物的方法對植物的標(biāo)記的不準(zhǔn)確的技術(shù)問題，裝置由第一過濾瓶、第二過濾瓶、同化箱、除濕器、存水盒、第一閥門、第二閥門組成；方法將盆栽植物的栽培盆中裸露的土壤用塑料薄膜覆蓋，然后將盆栽植物放入同化箱內(nèi)，密封同化箱；向13CO2量化標(biāo)記植物的裝置中通空氣，然后注入13CO2氣體，再開啟除濕器，進行標(biāo)記，然后再測定樣品中13C量，完成植物的標(biāo)記。本發(fā)明去除同化箱空氣中的CO2，并保證充分進行光合作用。可用于對植物的量化標(biāo)記。
文檔編號A01G7/02GK102440153SQ20111026782
公開日2012年5月9日 申請日期2011年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月9日
發(fā)明者劉居?xùn)|, 劉曉冰, 朱廣石, 王光華, 王平, 王銀鎖, 金劍 申請人:中國科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所