一种研究叶片腹、背面光合作用源流库异同的装置

1.本发明涉及植物信息检测技术领域，尤其涉及一种研究叶片腹、背面光合作用源流库异同的装置。


背景技术：

2.在现代作物栽培生理研究中，常用源-流-库理论来阐述作物产量形成的规律。源是指作物生产和输出光合同化产物的器官或组织，比如叶；流是指光合产物的运输和分配，主要器官是叶、鞘、茎中的维管系统；库是指光合产物消耗或贮藏的器官，主要器官是果实、种子等。目前关于源流库的研究很多，但是基本止步于整个叶片，并未深入研究叶腹、叶背光合作用的源流库差异。


技术实现要素：

3.针对现有技术方案中并未深入研究叶腹、叶背光合作用的源流库差异的问题，本发明提供了一种研究叶片腹、背面光合作用源流库异同的装置。
4.本发明提供如下的技术方案：一种研究叶片腹、背面光合作用源流库异同的装置，包括箱体和箱门；所述箱体包括设置在箱体顶部内壁的顶部光源、设置在所述箱体底部内壁的底部光源、设置在箱体侧壁上的载体、设置在箱体顶部的进气口以及设置在箱体底部的排气口；所述载体包括用于将叶片夹在中间使叶片平展且透光透气的第一载体和第二载体；所述箱门由铰接在箱体上的第一箱门和第二箱门组成，所述第一、第二箱门朝彼此的一侧均设置有容纳槽，两个所述容纳槽位置对应且组成一个容纳孔，所述第一、第二箱门边沿均设置有密封件，所述密封件将所述容纳槽覆盖。
5.优选地，所述进气口依次连接有气泵、三通阀，所述三通阀分别连接有氮气源和二氧化碳同位素气体源。
6.优选地，所述排气口连接有用于排气的单向阀。
7.优选地，所述箱体容量为2~3l。
8.优选地，所述第一、第二载体均为透明丝网且与箱体顶部、底部内壁平行，所述顶部光源到第二载体之间的垂直距离等于所述底部光源到第一载体之间的垂直距离；第一、第二载体之间的垂直距离为1~2 cm。
9.优选地，所述进气口还设置有调节阀，所述箱体内设置有二氧化碳浓度传感器，所述调节阀和二氧化碳浓度传感器均信号连接到控制器。
10.本发明的有益效果是：设计了用于研究叶背、叶腹源流库异同的专用装置，能够控制叶腹、叶背分别或同时进行光合作用，且利用各器官在不同时间下碳同位素的含量变化数据反映叶背、叶腹光合作用时其源固碳速率、流方向和库能力的差异，以及在总光强恒定条件下，相较于叶片单面光合作用，叶片腹背两面同时光合作用时源流库的提升效益等，从而为充分挖掘叶片光合潜力、提升作物产量提供依据。
附图说明
11.图1为本发明中装置的一个实施例打开状态的示意图。
12.图2为本发明中装置的一个实施例打开状态的正视图。
13.图3为本发明中装置的一个实施例关闭状态的示意图。
14.附图标记：1-箱体，11-顶部光源，12-底部光源，13-载体，131-第一载体，132-第二载体，14-进气口，15-排气口，2-箱门，21-第一箱门，22-第二箱门，23-容纳槽。
具体实施方式
15.以下结合附图及附图标记对本发明的实施方式做更详细的说明，使熟悉本领域的技术人在研读本说明书后能据以实施。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
16.实施例1
17.本发明提供了如图1-3所示的一种研究叶片腹、背面光合作用源流库异同的装置，包括箱体1和箱门2。
18.箱体1包括设置在箱体1顶部内壁的顶部光源11、设置在箱体1底部内壁的底部光源12、设置在箱体1侧壁上的载体13、设置在箱体1顶部的进气口14以及设置在箱体1底部的排气口15。载体13用于支撑叶片，包括第一载体131和第二载体132，且第一、第二载体与箱体1顶部、底部内壁平行，第一、第二载体将叶片夹在中间，使叶片平展，并且具有透光透气的特性，避免影响叶片的光合作用。第一、第二载体可采用透光性优良的塑料丝编织成透明丝网，透光且透气。在试验时，一般将箱体1水平放置。箱体1的容量为2~3l。
19.顶部光源11和底部光源12分别用于为叶腹和叶背供光，包括基板以及阵列式安装在基板上的led灯带或灯珠。顶部光源11到第二载体132之间的垂直距离h1等于底部光源12到第一载体131之间的垂直距离h2，使顶部、底部光源的功率相同时，置于第一、第二载体之间的叶片腹、背两面受到的光照强度相同。第一、第二载体之间的垂直距离为1~2cm，既能将叶片插入，又能使叶片的展开面近似于水平面，以控制叶片腹、背分别与顶部、底部光源的距离误差在允许的范围内。
20.进气口14依次连接有气泵、三通阀，三通阀分别连接有氮气源和二氧化碳同位素气体源，配合可密封的箱体1、箱门2，为叶片营造出一个排除非标记碳12二氧化碳干扰且充满由碳13或碳14标记的二氧化碳同位素气体的试验环境。氮气源为氮气的储存器，可采用氮气发生器或氮气瓶；二氧化碳同位素气体源为由碳13或碳14标记的二氧化碳气体（
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co2或
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co2）的储存器；氮气源和二氧化碳同位素气体源一般自带阀门。排气口14还设置有阀门，可采用电磁阀。排气口15设置有用于排气的单向阀。
21.箱门2由铰接在箱体1上的第一箱门21和第二箱门22组成，第一、第二箱门的分界线与水平方向平行。第一、第二箱门朝彼此的一侧均设置有容纳槽23，两个容纳槽23位置对应且组成一个完整的圆形容纳孔，此容纳孔用于容纳茎秆，不使箱门2破坏叶片与植株主体之间的连接，其位置处于第一、第二载体之间。第一、第二箱门边沿均设置有密封件，密封件将容纳槽23覆盖；密封件可采用弹性硅胶密封条，在箱体1和箱门2关闭后，填补箱体1、第一箱门21、第二箱门22之间以及容纳孔和植株茎秆之间的空隙。密封件可采用密封胶布或磁性密封条，在箱体1和箱门2关闭后，将密封胶布粘接在补箱体1、第一箱门21、第二箱门22之
间以及容纳孔和植株茎秆之间，以填补缝隙，此为现有技术，不再赘述。在其他实施例中，箱门2也可以是一个整体并开凿有供叶片出入的槽口，槽口设置有密封件。
22.底部光源12、顶部光源11、气泵均信号连接到控制器，控制器可采用单片机，用于控制底部光源12、顶部光源11、气泵的运行，使光源的强度可调。
23.本发明在工作时，可首先将叶片置于箱体1内的第一载体131和第二载体132之间，使其叶背朝向底部光源12，叶腹朝向顶部光源11，关闭第一、第二箱门使植株茎秆处于容纳孔内；然后将三通阀接通进气口14和氮气源，打开氮气源，气泵将氮气送入箱体1内，由于氮气的密度小于空气，氮气由上至下地逐渐将空气从排气口15排出；空气排出完毕后，再将三通阀连通进气口14和二氧化碳同位素气体源，向箱体1内充入二氧化碳同位素气体。打开底部光源或顶部光源后，通过箱体1内的叶片进行光合作用，碳同位素由二氧化碳进入光合产物中并被输送到其他器官，可采用同位素测定仪可测定出各器官内的碳同位素千分差，并进一步评估叶腹、叶背光合作用的源流库能力和异同。
24.实施例2
25.本发明提供了的一种研究叶片腹、背面光合作用源流库异同的装置，在实施例2的基础上，进气口14还设置有调节阀，箱体内设置有二氧化碳浓度传感器，调节阀和二氧化碳浓度传感器均信号连接到控制器，调节阀为电磁调节阀。在充入氮气置换箱体1内原有的空气时，二氧化碳浓度传感器检测到二氧化碳浓度为0时关闭气泵及调节阀，停止输入氮气；在充入二氧化碳同位素气体时，二氧化碳浓度传感器检测到箱体内二氧化碳同位素气体浓度达到预设值后，控制器调小或关闭调节阀，以维持试验过程中二氧化碳气体的浓度稳定。
26.实施例3
27.一种研究叶片腹、背面光合作用源流库异同的方法，包括以下步骤：
28.s1，将株型一致的多株草莓分为6组，依次标记为第1~6组，每一组中含有12株植株。
29.s2，选取所有植株的同一位置的一个叶片，标记为l0，并将其相邻的上一片老叶和下一片新叶分别标记为l0-1和l0+1，将l0叶片放入箱体1内置于第一、第二载体之间，并将叶背朝向底部光源12，叶腹朝向顶部光源11，然后关闭第一箱门21、第二箱门22，将茎秆置于容纳孔内，使箱体1内处于密封状态。然后，将三通阀接通进气口14与氮气源，向箱体1内通入氮气，压迫箱体1内空气从出气口15排出，空气排出完毕后，再将三通阀接通进气口14与二氧化碳同位素气体源。
30.s3，在第1、2组中，只开启顶部光源11，为l0叶片的叶腹供光；在第3、4组中，只开启底部光源12，为l0叶片的叶背供光；在第5、6组中，开启顶部、底部光源，同时为l0叶片的叶腹、背供光。在第1、2组中，顶部光源的光强可为100 μmol
·
m-2
·
s-1
；在第3、4组中，底部光源的光强与第1、2组中顶部光源的光强相等，可为100 μmol
·
m-2
·
s-1
；在第5、6组中，顶部、底部光源的光强相等，均可为50 μmol
·
m-2
·
s-1
，两者之和与第1、2、3、4组中的光强相等。
31.s4，将二氧化碳同位素气体（
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co2）通过进气口14充入箱体1内。在第1、3、5组中，再将每一组划分为a、b、c三个小组，在上午10~11点之间，在1a、3a、5a小组中，持续输入二氧化碳同位素气体，经过60s后进行取样；在1b、3b、5b小组中，持续输入二氧化碳同位素气体，经过120s后进行取样；在1c、3c、5c小组中，持续输入二氧化碳同位素气体，经过300s后进行取样。取样操作为对每株植株的l0、l0+1、l0-1叶片以及l0叶片的茎秆纵向切片。利用基于质
谱成像和代谢组学技术的空间代谢组学方法对l0、l0-1、l0+1叶片纵向切片中的栅栏和海绵组织叶肉细胞进行标记的碳同化中间产物空间分布、种类和含量进行精准测定，分析源固碳速率及流向。
32.在第2、4、6组中，在上午10~11点之间，持续输入二氧化碳同位素气体，经过1h后停止，在正常光周期条件下继续生长24h后，将每个植株的叶片全部取下，分别烘干磨碎后用同位素测定仪测定碳同位素千分差δ
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c并记录，分析库能力。
33.以上为本发明的一种或多种实施方式，其描述较为具体和详细，但不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。