專利名稱：用穩(wěn)定性碳同位素氣體標(biāo)記植物的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種同位素示蹤裝置，尤其是一種用穩(wěn)定性碳同位素氣體標(biāo)記植 物的裝置。
背景技術(shù)：
同位素示蹤法是指用示蹤劑(標(biāo)記原子或標(biāo)記化合物)研究被追蹤物質(zhì)在實(shí)驗(yàn)系 統(tǒng)內(nèi)運(yùn)動(dòng)、轉(zhuǎn)化規(guī)律的方法。它可以作為一種工具，用于科學(xué)實(shí)驗(yàn)，研究物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)化歷 程，揭露客觀規(guī)律。目前生物學(xué)上通常采用同位素示蹤法來(lái)研究物質(zhì)或元素在生物體內(nèi)的 運(yùn)轉(zhuǎn)規(guī)律。穩(wěn)定性同位素示蹤法相比放射性同位素示蹤法有如下優(yōu)點(diǎn)無(wú)放射性(對(duì)生物體 及人體安全)、沒(méi)有放射性衰變(試驗(yàn)周期不受限制)、不污染環(huán)境以及可以進(jìn)行某些放射性 同位素難以進(jìn)行的示蹤試驗(yàn)。但是，穩(wěn)定性同位素示蹤是依靠核素在天然界豐度的確定性 以及通過(guò)富集的辦法改變其豐度來(lái)預(yù)測(cè)該同位素的運(yùn)動(dòng)規(guī)律的，而該核素本身在天然界又 是存在的，因此，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中常常不易標(biāo)記成功或是檢測(cè)不到。
發(fā)明內(nèi)容為了解決上述問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、標(biāo)記成功率高的 用穩(wěn)定性碳同位素氣體標(biāo)記植物的裝置。本實(shí)用新型采用如下的技術(shù)方案一種用穩(wěn)定性碳同位素氣體標(biāo)記植物的裝置， 包括底盆、透明罩、標(biāo)記平臺(tái)、13CD2生成單元、二氧化碳稀釋單元；所述底盆包括至少一個(gè) 進(jìn)水口和至少一個(gè)出水口，所述透明罩的下部開口扣于所述底盆中，底盆中具有的水面高 于透明罩下部開口底緣的水將所述透明罩封閉成一個(gè)密閉的用于標(biāo)記植物的空間，所述透 明罩下部開口底緣與所述底盆的內(nèi)底面之間留有間隙；所述標(biāo)記平臺(tái)設(shè)置于所述密閉空間 中并位于水面以上；所述13CD2生成單元包括反應(yīng)瓶、輸液管、輸液調(diào)節(jié)閥和輸液器，所述反 應(yīng)瓶為設(shè)置于標(biāo)記平臺(tái)上的上部敞口容器，輸液調(diào)節(jié)閥和輸液器設(shè)置于所述密閉空間的外 部，輸液管通過(guò)輸液調(diào)節(jié)閥將輸液器與反應(yīng)瓶連通；所述二氧化碳稀釋單元包括抽氣泵、排 氣管、排氣調(diào)節(jié)閥、吸附瓶、回氣管、回氣調(diào)節(jié)閥，所述抽氣泵設(shè)置于標(biāo)記平臺(tái)上，排氣調(diào)節(jié) 閥、吸附瓶和回氣調(diào)節(jié)閥設(shè)置于所述密閉空間的外部，吸附瓶為密閉瓶，排氣管通過(guò)排氣調(diào) 節(jié)閥將抽氣泵與吸附瓶的下部連通，回氣管通過(guò)回氣調(diào)節(jié)閥將吸附瓶的上部與所述密閉空 間的上部連通。其進(jìn)一步改進(jìn)是，所述用穩(wěn)定性碳同位素氣體標(biāo)記植物的裝置還包括二氧化碳檢 測(cè)單元，該二氧化碳監(jiān)測(cè)單元包括二氧化碳監(jiān)測(cè)傳感器、二氧化碳監(jiān)測(cè)儀和連接導(dǎo)線，二氧 化碳監(jiān)測(cè)傳感器設(shè)置于所述密閉空間的上部，二氧化碳監(jiān)測(cè)儀設(shè)置于所述密閉空間的外部 并通過(guò)連接導(dǎo)線與二氧化碳傳感器電連接。進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述用穩(wěn)定性碳同位素氣體標(biāo)記植物的裝置還包括風(fēng)扇，所述 風(fēng)扇懸掛設(shè)置于所述密閉空間的頂部。進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述用穩(wěn)定性碳同位素氣體標(biāo)記植物的裝置還包括溫濕度計(jì)，所述溫濕度計(jì)設(shè)置于所述標(biāo)記平臺(tái)上。更進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述輸液管、排氣管和連接導(dǎo)線從所述透明罩下部開口底緣 與底盆內(nèi)底面之間的間隙進(jìn)出所述密閉空間。所述透明罩的材質(zhì)為有機(jī)玻璃或者PC板。所述輸液管、排氣管為軟質(zhì)塑料管。所述標(biāo)記平臺(tái)設(shè)有至少三個(gè)支腳，支腳支撐于所述底盆的內(nèi)底面上。所述底盆的進(jìn)水口高于或者低于出水口。所述透明罩至少由三塊支撐塊支撐于所述底盆的內(nèi)底面上。用本實(shí)用新型的裝置進(jìn)行植物標(biāo)記的方法如下1、稀釋空間內(nèi)CO2的濃度此過(guò)程的主要目的是有意讓被標(biāo)記的植物“饑餓”一段時(shí)間，以提高標(biāo)記開始后的 碳同化率。具體方法是用抽氣泵抽出放有被標(biāo)記植物的密閉空間的氣體，經(jīng)由排氣管通入 密閉吸附瓶的NaOH溶液中，瓶?jī)?nèi)反應(yīng)式為2Na0H + CO2 — Na2CO3 + H2O,被吸掉CO2的氣體 通過(guò)回氣管道被送回密閉空間。這樣，不斷的循環(huán)抽氣一過(guò)NaOH溶液一送氣回密閉空間， 便將空間的(X)2濃度稀釋下來(lái)。密閉空間(X)2濃度下降到一定程度后，停止抽氣，并關(guān)掉排 氣調(diào)節(jié)閥和回氣調(diào)節(jié)閥，CO2稀釋過(guò)程結(jié)束。2、標(biāo)記氣體(13CO2)生成，標(biāo)記正式開始此過(guò)程在(X)2稀釋過(guò)程結(jié)束后進(jìn)行。將配制好的HCl溶液用輸液器通過(guò)輸液管緩 慢注射到裝有碳標(biāo)記物(如Ba13CO3)的反應(yīng)瓶?jī)?nèi)，瓶?jī)?nèi)反應(yīng)式為=Ba1VO3 + 2HC1 — BaCl2 + H2O + 13CO2丨。隨著反應(yīng)的進(jìn)行，密閉空間內(nèi)CO2濃度不斷上升，直至達(dá)到設(shè)定濃度后，調(diào)節(jié) 輸液調(diào)節(jié)閥，控制HCl溶液的注入量，以維持密閉空間一定的(X)2濃度。被標(biāo)記植物便在設(shè) 定CO2濃度的密閉空間內(nèi)進(jìn)行光合作用，固定CO2。此過(guò)程持續(xù)1 2小時(shí)。密閉空間內(nèi)溫度和濕度由溫濕計(jì)監(jiān)測(cè)，其溫度由放入和流出底盆的流動(dòng)水溫度、 高度和流速來(lái)控制；密閉空間內(nèi)(X)2濃度由CO2監(jiān)測(cè)儀監(jiān)測(cè)，標(biāo)記氣體的濃度(即生成U(X)2 的速度)由單位時(shí)間內(nèi)注入的反應(yīng)物的量來(lái)控制；密閉空間內(nèi)的氣體由風(fēng)扇攪動(dòng)均勻；風(fēng)扇 及抽氣泵開關(guān)均在標(biāo)記室外自由控制。本實(shí)用新型的有益效果是1、標(biāo)記裝置設(shè)置有二氧化碳稀釋單元，可稀釋空間內(nèi)(X)2濃度，有意讓被標(biāo)記的植 物“饑餓” 一段時(shí)間，有利于提高標(biāo)記時(shí)的碳同化率；2、二氧化碳稀釋單元的抽氣泵設(shè)置在透明罩內(nèi)密閉的標(biāo)記空間，稀釋空間內(nèi)CO2 濃度時(shí)，抽出的氣體去除CO2后直接送回密閉空間，保證空間內(nèi)氣體密度、壓強(qiáng)一致；3、標(biāo)記裝置進(jìn)出密閉標(biāo)記空間的線、管均由水體內(nèi)進(jìn)出，保證空間的密封狀態(tài)良 好，提高標(biāo)記效率；4、本實(shí)用新型的標(biāo)記裝置可以標(biāo)記整株較大的植株，不局限于植株上的幾片葉子。5、本實(shí)用新型的標(biāo)記裝置，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、實(shí)用，可以就地取材自行制作，進(jìn)行植物標(biāo) 記時(shí)操作方便；6、使用本實(shí)用新型的標(biāo)記裝置進(jìn)行植物的同位素標(biāo)記，標(biāo)記成功率高。
圖1為本實(shí)用新型優(yōu)選的一種標(biāo)記裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1所示標(biāo)記裝置放置有標(biāo)記植物時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖作詳細(xì)說(shuō)明。參考圖1，底盆1具有進(jìn)水口 11和出水口 12，進(jìn)水口 11可以高于出水口 12也可以低于出水口 12，進(jìn)水口 11和出水口 12分別位于底盆1相對(duì) 的兩個(gè)面上。底盆1的橫截面可以是圓形或者方形或者其他形狀，高度以30 50厘米為 宜。透明罩2的下部開口扣于底盆1中，其底緣與底盆1內(nèi)底面之間用均布的六塊墊塊墊 起，底盆1中加有水位高于透明罩2下部底緣的水13時(shí)，水面將透明罩2封閉成一個(gè)密閉 的空間，裝置內(nèi)的水13呈連通的狀態(tài)，這樣可以通過(guò)控制加入水13的溫度、流速來(lái)調(diào)節(jié)密 閉空間的氣溫和空氣相對(duì)濕度。透明罩2可以是有機(jī)玻璃材質(zhì)或者是用聚碳酸酯(PC)板 或者透明PE膜制成，其高度以1米左右為宜，外形與底盆1相適配。標(biāo)記平臺(tái)3通過(guò)四個(gè) 支腳架于上述密閉空間中，平臺(tái)面高于水面，其上用于放置被標(biāo)記植物。"(X)2生成單元4包 括反應(yīng)瓶41、輸液管42、輸液調(diào)節(jié)閥43和輸液器44，反應(yīng)瓶41為設(shè)置于標(biāo)記平臺(tái)3上的上 部敞口容器，其中裝有碳標(biāo)記物(如Ba13CO3Mll,輸液調(diào)節(jié)閥43和輸液器44設(shè)置于密閉空 間的外部，輸液器44中裝有HCl溶液441，輸液管42通過(guò)輸液調(diào)節(jié)閥43將輸液器44與反 應(yīng)瓶41連通，可以用醫(yī)用注射器作輸液器44，也可以使用醫(yī)用輸液瓶懸掛于高于標(biāo)記平臺(tái) 3的位置依靠重力輸入HCl溶液441，輸液調(diào)節(jié)閥43可以是旋塞閥或球閥，輸液管42為塑 料軟管，如PVC軟管，也可以是硬管通過(guò)管接頭連接。二氧化碳稀釋單元5包括抽氣泵51、 排氣管52、排氣調(diào)節(jié)閥521、吸附瓶53、回氣管54、回氣調(diào)節(jié)閥M1，抽氣泵51設(shè)置于標(biāo)記 平臺(tái)3上，排氣調(diào)節(jié)閥521、吸附瓶53和回氣調(diào)節(jié)閥541設(shè)置于所述密閉空間的外部，吸附 瓶53為密閉瓶，其中裝有NaOH溶液，裝入量以瓶高的1/2 2/3為宜，排氣管52通過(guò)排氣 調(diào)節(jié)閥521將抽氣泵51與吸附瓶53的下部連通并使排氣管52伸入到NaOH溶液中，回氣 管M通過(guò)回氣調(diào)節(jié)閥541將吸附瓶的上部與所述密閉空間的上部連通，吸附瓶53中的回 氣管M進(jìn)口高于NaOH溶液液面，回氣管M與透明罩2連接的部位保證密封不漏氣，回氣 管M為塑料軟管，如PVC軟管，也可以是硬管通過(guò)管接頭連接。排氣調(diào)節(jié)閥521、回氣調(diào)節(jié) 閥541可以是旋塞閥或球閥。該標(biāo)記裝置還包括有二氧化碳檢測(cè)單元7，二氧化碳監(jiān)測(cè)單元7包括二氧化碳監(jiān) 測(cè)傳感器71、二氧化碳監(jiān)測(cè)儀72和連接導(dǎo)線73，二氧化碳監(jiān)測(cè)傳感器71設(shè)置于密閉空間 的上部，二氧化碳監(jiān)測(cè)儀72設(shè)置于密閉空間的外部并通過(guò)連接導(dǎo)線73與二氧化碳傳感器 71電連接。另外在密閉空間的頂部還懸掛設(shè)置有低速小風(fēng)扇6，通過(guò)小風(fēng)扇6的攪動(dòng)使密 閉空間的空氣成分和溫度均勻。在標(biāo)記平臺(tái)上3上還設(shè)置有溫濕度計(jì)8，用于監(jiān)測(cè)密閉空間 的溫濕度。因?yàn)橥该髡?下部開口底部與底盆1的內(nèi)底面有一定間隙，輸液管42、排氣管52 和連接導(dǎo)線73以及風(fēng)扇6和抽氣泵51的電源線、控制線均從透明罩2下部開口底緣與底盆 內(nèi)底面之間的間隙進(jìn)出密閉空間，減少了在透明罩2上開口，使密閉空間的氣密效果更好。參考圖2，進(jìn)行同位素標(biāo)記時(shí)，標(biāo)記植物9置于標(biāo)記平臺(tái)3的上面。隨機(jī)選取一組 不同侵染等級(jí)的薇甘菊和田野菟絲子寄生結(jié)合體放入標(biāo)記裝置內(nèi)。密閉空間(標(biāo)記室)尺 寸為直徑60cmX高100cm，室外周圍通入經(jīng)降溫的自來(lái)水，通過(guò)控制水流流量和水位高度控制標(biāo)記室內(nèi)的溫度。標(biāo)記前先稀釋(X)2濃度(用堿溶液吸收CO2) 30min使植物饑餓一 段時(shí)間再進(jìn)行13CD2標(biāo)記以提高13CD2的吸收同化率。標(biāo)記開始時(shí)，在標(biāo)記室內(nèi)放入盛有約 8. OgBa13CO3 (原子豐度為98%)的反應(yīng)瓶41，密封標(biāo)記室后用輸液器(注射器)44注入3mol/ L的HCl溶液直至Ba13CO3完全溶解釋放出13CO2氣體，控制加入HCl溶液的量使標(biāo)記室內(nèi)CO2 濃度約1000 μ mol .moΓ1。CO2濃度由CO2濃度濫測(cè)單元4監(jiān)測(cè)；光照強(qiáng)度由Digital Light Meter照度計(jì)測(cè)定，溫度和濕度由溫濕計(jì)8監(jiān)測(cè)。標(biāo)記時(shí)間為2h(上午9 00 11 00)。標(biāo)記前(X)2濃度由 360 士 20 μ mol · mo Γ1 稀釋至 170 士 20 μ mol · mo Γ1 ；標(biāo)記開 始后，CO2濃度緩慢上升直至1000 μ mol ^mor1,控制HCl溶液注入量，維持CO2濃度在 1000士20 μ mol - moΓ1 ；標(biāo)記過(guò)程中標(biāo)記室內(nèi)的溫度均保持在28 30°C ；濕度保持在80 90% ；光照強(qiáng)度為1000 1200 μ mol · m_2 · s\碳同化率達(dá)到2. 8 13. 6%，標(biāo)記成功率為
100% O以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本 實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型 的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種用穩(wěn)定性碳同位素氣體標(biāo)記植物的裝置，其特征在于其包括底盆、透明罩、標(biāo) 記平臺(tái)、13CD2生成單元、二氧化碳稀釋單元；所述底盆包括至少一個(gè)進(jìn)水口和至少一個(gè)出水 口，所述透明罩的下部開口扣于所述底盆中，底盆中具有的水面高于透明罩下部開口底緣 的水將所述透明罩封閉成一個(gè)密閉的用于標(biāo)記植物的空間，所述透明罩下部開口底緣與所 述底盆的內(nèi)底面之間留有間隙；所述標(biāo)記平臺(tái)設(shè)置于所述密閉空間中并位于水面以上；所 述13CD2生成單元包括反應(yīng)瓶、輸液管、輸液調(diào)節(jié)閥和輸液器，所述反應(yīng)瓶為設(shè)置于標(biāo)記平臺(tái) 上的上部敞口容器，輸液調(diào)節(jié)閥和輸液器設(shè)置于所述密閉空間的外部，輸液管通過(guò)輸液調(diào) 節(jié)閥將輸液器與反應(yīng)瓶連通；所述二氧化碳稀釋單元包括抽氣泵、排氣管、排氣調(diào)節(jié)閥、吸 附瓶、回氣管、回氣調(diào)節(jié)閥，所述抽氣泵設(shè)置于標(biāo)記平臺(tái)上，排氣調(diào)節(jié)閥、吸附瓶和回氣調(diào)節(jié) 閥設(shè)置于所述密閉空間的外部，吸附瓶為密閉瓶，排氣管通過(guò)排氣調(diào)節(jié)閥將抽氣泵與吸附 瓶的下部連通，回氣管通過(guò)回氣調(diào)節(jié)閥將吸附瓶的上部與所述密閉空間的上部連通。
2.如權(quán)利要求1所述的用穩(wěn)定性碳同位素氣體標(biāo)記植物的裝置，其特征在于其還包 括二氧化碳檢測(cè)單元，該二氧化碳監(jiān)測(cè)單元包括二氧化碳監(jiān)測(cè)傳感器、二氧化碳監(jiān)測(cè)儀和 連接導(dǎo)線，二氧化碳監(jiān)測(cè)傳感器設(shè)置于所述密閉空間的上部，二氧化碳監(jiān)測(cè)儀設(shè)置于所述 密閉空間的外部并通過(guò)連接導(dǎo)線與二氧化碳傳感器電連接。
3.如權(quán)利要求1或2所述的用穩(wěn)定性碳同位素氣體標(biāo)記植物的裝置，其特征在于其 還包括風(fēng)扇，所述風(fēng)扇懸掛設(shè)置于所述密閉空間的頂部。
4.如權(quán)利要求1或2所述的用穩(wěn)定性碳同位素氣體標(biāo)記植物的裝置，其特征在于其 還包括溫濕度計(jì)，所述溫濕度計(jì)設(shè)置于所述標(biāo)記平臺(tái)上。
5.如權(quán)利要求1或2所述的用穩(wěn)定性碳同位素氣體標(biāo)記植物的裝置，其特征在于所 述輸液管、排氣管和連接導(dǎo)線從所述透明罩下部開口底緣與底盆內(nèi)底面之間的間隙進(jìn)出所 述密閉空間。
6.如權(quán)利要求1或2所述的用穩(wěn)定性碳同位素氣體標(biāo)記植物的裝置，其特征在于所 述透明罩的材質(zhì)為有機(jī)玻璃。
7.如權(quán)利要求1或2所述的用穩(wěn)定性碳同位素氣體標(biāo)記植物的裝置，其特征在于所 述輸液管、排氣管為軟質(zhì)塑料管。
8.如權(quán)利要求1或2所述的用穩(wěn)定性碳同位素氣體標(biāo)記植物的裝置，其特征在于所 述標(biāo)記平臺(tái)設(shè)有至少三個(gè)支腳，支腳支撐于所述底盆的內(nèi)底面上。
9.如權(quán)利要求1或2所述的用穩(wěn)定性碳同位素氣體標(biāo)記植物的裝置，其特征在于所 述底盆的進(jìn)水口高于出水口。
10.如權(quán)利要求1或2所述的用穩(wěn)定性碳同位素氣體標(biāo)記植物的裝置，其特征在于所 述透明罩至少由三塊支撐塊支撐于所述底盆的內(nèi)底面上。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種用穩(wěn)定性碳同位素氣體標(biāo)記植物的裝置，它包括底盆、透明罩、標(biāo)記平臺(tái)、13CO2生成單元、二氧化碳稀釋單元；底盆包括至少一個(gè)進(jìn)水口和至少一個(gè)出水口，透明罩的下部開口扣于所述底盆中，底盆中具有的水面高于透明罩下部開口底緣的水將所述透明罩封閉成一個(gè)密閉的用于標(biāo)記植物的空間，透明罩下部開口底緣與底盆的內(nèi)底面之間留有間隙；標(biāo)記平臺(tái)設(shè)置于密閉空間中并位于水面以上。所述13CO2生成單元包括有設(shè)置于標(biāo)記平臺(tái)上的反應(yīng)瓶；所述二氧化碳稀釋單元包括設(shè)置于標(biāo)記平臺(tái)上的抽氣泵和設(shè)置于密閉空間外部的吸附瓶。這種同位素標(biāo)記裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便，可以標(biāo)記較大株植物，標(biāo)記時(shí)碳同化率高、標(biāo)記成功率高。
文檔編號(hào)G01N33/60GK201894089SQ201020608969
公開日2011年7月13日 申請(qǐng)日期2010年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月16日
發(fā)明者昝啟杰, 李鳳蘭, 李鳴光, 譚鳳儀 申請(qǐng)人:香港城市大學(xué)深圳研究院