一种植物根系组织与附着土样的快速分离装置及分离方法与流程

本发明涉及分离技术领域，具体涉及一种植物根系组织与附着土样的快速分离装置及分离方法。

背景技术：

植物根系支撑着株体的生长和挺立，也是根际环境中其他共生微生物生长繁殖的核心。大量分析植株根系组织或根系附着土样的研究，第一步是需要对根系组织及其附着土样进行分离操作，之后才能够针对植物根系和附着土样采取不同试验方法进行调查研究。实际操作中，研究者们往往是将包裹根系组织的整块土样(或沉积物样)从原位分离，之后在实验室中通过清洗、超声以及高速离心对根系组织与附着土样进行分离。这期间需要相当多的时间进行操作，且受制于不同植株的根系形态、大小及脆弱程度，这部分操作需要大量人员精力的投入和操作精细度的要求。

此外，根际土壤或根际沉积物是微生物的活跃区域，大量碳氮生源要素在根际聚集，多种微生物在此微环境中繁殖演替。调查这种微环境下的微生物群落，研究者们迫切需要快速提取其中的dna(或rna)，分析关键微生物的信息。耗时较长的预实验可能就会导致调查结果与原位环境发生较大偏差。虽然冻干技术可以有效避免这个问题，但冻干后的包裹根系组织的土样很容易被均质化，无法准确分离出根系上附着的土壤样品，造成实验结果的较大偏差。而且，针对于需要采集根系上附着土样进行培养的实验，这种方法往往不合适。

技术实现要素：

发明目的：本发明目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种植物根系组织与附着土样的快速分离装置及分离方法，以解决现有的分离方法中无法原位进行、需要繁杂操作，和无法准确定位根际环境微生物样品以进行后续培养的技术问题。采用此装置能够快速分离出原位环境中植物的根系组织与附着土样，且有效避免由实验人员操作带来的实验偏差。

技术方案：本发明一种植物根系组织与附着土样的快速分离装置，包括主连接杆，所述主连接杆的底端固定连接有第一加重块，所述第一加重块的底端通过滚珠轴承与基座转动连接，所述主连接杆的顶端安装有旋转组件，主连接杆的侧壁安装有根系组织固定组件；

所述旋转组件包括按压横杆，所述按压横杆的中间位置固定设有套环，所述套环滑动套设在主连接杆上沿主连接杆上下移动，所述按压横杆的两端分别与同一根麻绳的两端固定连接，所述麻绳的中间位置通过螺栓固定在主连接杆的端部，旋转按压横杆使麻绳缠绕在主连接杆上。

进一步的，位于所述套环下方的主连接杆上固定套设有第二加重块，所述第二加重块与第一加重块的质量分布均匀，第二加重块与第一加重块的重心均在主连接杆上。质量分布均匀，保证与主连接杆共同旋转时维持稳定，既保持高旋转惯性，又不会对反复地旋转加速过程造成阻力。

进一步的，所述根系组织固定组件包括第一网状铁丝夹板和第二网状铁丝夹板，所述第一网状铁丝夹板和第二网状铁丝夹板的同一侧均与主连接杆的侧壁固定连接，且第一网状铁丝夹板和第二网状铁丝夹板之间形成夹角，第一网状铁丝夹板远离主连接杆的一侧与第二网状铁丝夹板远离主连接杆的一侧通过搭扣相连接。

进一步的，所述第一网状铁丝夹板上固定安装有长软夹，所述长软夹与封口袋的开口处密封固定，所述封口袋内装有需要分离的样品，封口袋平整地放置在第一网状铁丝夹板和第二网状铁丝夹板之间，并通过搭扣固定。

进一步的，所述第一网状铁丝夹板和第二网状铁丝夹板之间的夹角为10～30°。

进一步的，所述搭扣为鸭嘴搭扣。

本发明还包括一种植物根系组织与附着土样的快速分离方法，包括如下步骤：

(1)将麻绳的两端分别与按压横杆的两端固定连接，麻绳的中间位置通过螺栓固定在主连接杆的端部，旋转按压横杆使麻绳缠绕在主连接杆上；然后将装有分离样品的封口袋开口处与长软夹密封固定，封口袋平整地放置在第一网状铁丝夹板和第二网状铁丝夹板之间，并通过搭扣固定；

(2)向下按压按压横杆，按压横杆下压时缠绕在主连接杆上的麻绳被拉伸，主连接杆随之发生旋转，在惯性作用下，麻绳再被反向缠绕在主连接杆上，按压横杆上移；继续对按压横杆施压，反复操作下，麻绳不断缠绕、被拉伸，按压横杆上下移动，旋转速度不断上升，实现根系附着土样在高速离心下被有效分离。

有益效果：本发明装置可以提供快速分离操作，直接在原位进行操作，不需要将样品转移至实验室内再进行分离操作，操作单人就可执行，无需使用另外的电力仪器，操作方法简易；同时本装置既可适用于直根系，也同样可用于须根系，不会因为植株根系的形态和大小而发生操作、性能上的改变；

而且本发明装置既能操作陆生植物的样本，也可操作水生植物样本，不会因为含水量的多少而无法使用，分离出的根系样品在简单预处理后可直接用于后续实验，附着土样是原位环境的样本，满足了培养实验的要求；本发明携带方便，易于制作，适合推广。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明实施例装置初始状态图；

图3为本发明实施例装置操作至按压横杆在最低位的状态图；

图4为本发明实施例装置操作至按压横杆在最高位的状态图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步描述：

如图1至图4所示，本发明一种植物根系组织与附着土样的快速分离装置，包括主连接杆1，用于连接其他部件，并作为操作时装置旋转的主轴，要求其需要笔直，不能有弯曲，且保持在高速旋转过程中重心不倾倒，本实施例采用中空的炭纤维杆，轻便且不易弯折；主连接杆1的底端固定连接有第一加重块2，主连接杆1的侧壁上还固定套设有第二加重块3，第一加重块2与第二加重块3用于增加整个转置的质量，提高惯性，材料均为铅块，第一加重块2与第二加重块3与主连接杆1完全固定，且质量分布均匀，第二加重块3与第一加重块2的重心均在主连接杆上，保证与主连接杆1共同旋转时维持稳定；通过增加第一加重块2与第二加重块3的合理性，既保持高旋转惯性，又不会对反复地旋转加速过程造成阻力；

第一加重块2的底端通过滚珠轴承4与基座5转动连接，第一加重块2能够与基座5相对光滑、无阻尼的快速旋转，不会因固定植物根系组织而在旋转时发生位移；如图1所示，第一加重块2底部口径略小，可以较好地与滚珠轴承4连接；基座5能牢牢固定在某个水平表面上，不随操作发生位移；

主连接杆1的顶端安装有旋转组件6，旋转组件6向整个转置提供旋转动力，旋转组件6包括按压横杆61，按压横杆61的中间位置固定设有套环62，第二加重块3固定在位于套环62下方的主连接杆1上，套环62滑动套设在主连接杆1上沿主连接杆1上下移动，按压横杆61的两端分别与同一根麻绳63的两端固定连接，麻绳63为双股麻绳，麻绳63的中间位置通过螺栓64固定在主连接杆1的端部，旋转按压横杆61使麻绳63缠绕在主连接杆1上；通过按压按压横杆61，麻绳63得到拉伸，带动主连接杆1发生逆时针旋转，一直进行到按压横杆61下滑到最低位置，得到如图3所示的状态图；此时主连接杆1仍在逆时针转动，在惯性作用带动下，麻绳63随主连接杆1的转动发生缠绕，并拉动按压横杆61上滑，待按压横杆61上滑至单次最高位置，再次施力下压，麻绳63被拉伸，带动主连接杆1发生顺时针旋转，多次往复之后，按压横杆61将能上滑到最高位置，如图4所示，此后整个装置将能以最大旋转角速度进行旋转；

主连接杆1的侧壁安装有根系组织固定组件7，根系组织固定组件7通过夹持固定携带根际环境土样的植株根系组织，且不损坏组织样；根系组织固定组件7包括第一网状铁丝夹板71和第二网状铁丝夹板72，第一网状铁丝夹板71和第二网状铁丝夹板72的同一侧均与主连接杆1的侧壁固定连接，且第一网状铁丝夹板71和第二网状铁丝夹板72之间形成夹角，第一网状铁丝夹板71和第二网状铁丝夹板72之间的夹角为10～30°，第一网状铁丝夹板71远离主连接杆1的一侧与第二网状铁丝夹板72远离主连接杆1的一侧通过搭扣73相连接，搭扣73为鸭嘴搭扣；

第一网状铁丝夹板71上固定安装有长软夹74，长软夹74与封口袋75的开口处密封固定，封口袋75内装有需要分离的样品，封口袋75平整地放置在第一网状铁丝夹板71和第二网状铁丝夹板72之间，并通过搭扣73固定，如图2所示，根系组织连同附着土样放置在封口袋75中，并夹持在第一网状铁丝夹板71和第二网状铁丝夹板72之间，可保持根系组织平整；

本发明还包括一种植物根系组织与附着土样的快速分离方法，包括如下步骤：

(1)将麻绳63的两端分别与按压横杆61的两端固定连接，麻绳63的中间位置通过螺栓64固定在主连接杆1的端部，旋转按压横杆61使麻绳63缠绕在主连接杆1上；然后将装有分离样品的封口袋75开口处与长软夹74密封固定，封口袋75平整地放置在第一网状铁丝夹板71和第二网状铁丝夹板72之间，并通过搭扣73固定；

(2)向下按压按压横杆61，按压横杆61下压时缠绕在主连接杆1上的麻绳63被拉伸，主连接杆1随之发生旋转，一直进行到按压横杆61下滑到最低位置；此时主连接杆1仍在转动，在惯性作用下，麻绳63再被反向缠绕在主连接杆1上，并拉动按压横杆61上移；待按压横杆61上滑至单次最高位置，再次施力下压，麻绳63被拉伸，带动主连接杆1再次发生旋转，如此多次反复操作之后，麻绳63不断缠绕、被拉伸，按压横杆61上下移动，旋转速度不断上升，按压横杆61能上滑到最高位置，此时主连接杆1能以最大旋转角速度进行旋转，在这样的操作下，可实现根系附着土样在高速离心下被有效分离，根系附着土样能够被快速、有效地分离出来，并汇集到封口袋75的底部；

此外，对于直根系，或湿润的水生植物根系，换用较大的封口袋75，也能够很好地分离出根系组织和附着土样。