本發(fā)明屬于農(nóng)業(yè)科技技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種大規(guī)模開展煙草次生代謝物表型鑒定的水培設(shè)備及方法。

背景技術(shù)：

植物次生代謝物為人類提供豐富藥物、香料和工業(yè)原料，具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。次生代謝物種類豐富，按照化合物結(jié)構(gòu)可分為苯丙素類、醌類、黃酮類、單寧類、類萜、甾體及其甙以及生物堿七大類。煙堿占煙草總生物堿含量的90％以上，是煙草品質(zhì)的主要成分；另外一些萜烯、醇類、酸類、酚類等是煙草香氣的前體物質(zhì)，它們直接或間接影響煙草及其制品的質(zhì)量，因此次生代謝物是煙草品質(zhì)研究的熱點(diǎn)。

次生代謝物并不是均勻分布在植物體內(nèi)，其代謝途徑一般定位于某一器官、組織或細(xì)胞中，受到獨(dú)立的調(diào)控。代謝物的含量與植物的發(fā)育時(shí)期，組織部位有著密切的聯(lián)系。為了提取特定次生代謝物，研究人員需根據(jù)該化合物的代謝途徑選擇植物發(fā)育時(shí)期、富集部位進(jìn)行取樣分析。影響煙草品質(zhì)的次生代謝物多在煙草開花后，煙葉成熟期富集，因此研究取樣多選用成熟期煙草。

現(xiàn)有技術(shù)中，主要采用以下兩種方法對(duì)煙草次生代謝物進(jìn)行研究：

第一種方法：大田種植不同煙草材料，在田間統(tǒng)一管理至成熟期，采集煙葉進(jìn)行調(diào)制處理，然后分析次生代謝物的含量。

第二種方法：在溫室種植，以培養(yǎng)盒或周轉(zhuǎn)箱作為容器，采用營養(yǎng)液培養(yǎng)煙草，定時(shí)更換營養(yǎng)液至煙草成熟期，采集煙葉分析次生代謝物的含量。

綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)存在的一些問題，影響研究的效率。大田種植的局限性：(1)煙草整個(gè)生長期受到土壤病蟲病和環(huán)境影響，缺少一致性的實(shí)驗(yàn)條件，次生代謝物的含量變化大；(2)煙草品種間的抗病性不同，有些品種受病害影響嚴(yán)重或植株死亡，采收不到合格樣品；(3)煙堿等次生代謝物在植株中合成、儲(chǔ)存部位不同，需要在不同植株部位取樣。尤其地下部分取樣易受到土壤雜質(zhì)的干擾，樣品不易純化；(4)煙草整個(gè)生長期必須保持一致的田間管理，由此需要操作人員投入大量的時(shí)間和精力；

在溫室用容器加營養(yǎng)液培養(yǎng)雖然降低了土壤病蟲害的干擾，提高了培養(yǎng)環(huán)境的一致性，但是還有存在問題，限制煙草大規(guī)模表型鑒定。(1)進(jìn)行煙草次生代謝物研究一般要等到煙葉成熟時(shí)期取樣，所以必須長時(shí)間培養(yǎng)煙草，為了防止煙株在生長過程中根部因缺氧而腐爛，需要頻繁更換營養(yǎng)液(3-5天)；(2)培養(yǎng)的容器之間受植物蒸騰作用，煙株數(shù)量不同等影響，培養(yǎng)液體積和成分會(huì)有差異；(3)為避免一些病菌侵害，將農(nóng)藥添加在營養(yǎng)液中，但是由于頻繁更換營養(yǎng)液，藥品有效但卻丟棄，造成藥品浪費(fèi)(4)如有不同處理(實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組)，同樣需要定期更換實(shí)驗(yàn)組培養(yǎng)液和和對(duì)照組培養(yǎng)液，由此需要消耗大量的人力和營養(yǎng)液。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供了一種大規(guī)模開展煙草次生代謝物表型鑒定的水培設(shè)備及方法。

本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種大規(guī)模開展煙草次生代謝物表型鑒定的水培方法，包括以下步驟：

步驟一、搭建煙草水培裝置；

步驟二、配制營養(yǎng)液；

步驟三、向漂浮育苗盤中轉(zhuǎn)入35天～40天的煙草小苗；

步驟四、設(shè)置定時(shí)控制裝置的時(shí)間，啟動(dòng)抽水泵；

步驟五、根據(jù)植株生長高度，調(diào)節(jié)固定植株的繩架高度。

本發(fā)明另一目的在于提供一種大規(guī)模開展煙草次生代謝物表型鑒定的水培設(shè)備，包括多個(gè)周轉(zhuǎn)箱，多個(gè)周轉(zhuǎn)箱的底部均搭設(shè)有支架，多個(gè)周轉(zhuǎn)箱的同一高度位置開設(shè)有排水口，所有的排水孔均與排水管道相連通，排水管道的末端與儲(chǔ)液容器相連通；

儲(chǔ)液容器內(nèi)放置有抽水泵，抽水泵的出水端連通輸液總管，輸液總管上設(shè)置有若干與周轉(zhuǎn)箱相匹配的輸液支管，輸液支管安裝在周轉(zhuǎn)箱的上方；每個(gè)周轉(zhuǎn)箱均放置有漂浮育苗盤。

進(jìn)一步，所述儲(chǔ)液容器的外壁上通過螺栓固定安裝有定時(shí)控制裝置，定時(shí)控制裝置的信號(hào)輸出端與抽水泵的控制端電連接。

進(jìn)一步，所述周轉(zhuǎn)箱采用藍(lán)色周轉(zhuǎn)箱，藍(lán)色周轉(zhuǎn)箱采用外尺寸：66cm×40cm×16cm，內(nèi)尺寸：62cm×36cm×15cm的長方體容器。

進(jìn)一步，所述漂浮育苗盤采用4孔或20孔漂浮育苗盤。

進(jìn)一步，所述排水口開設(shè)于周轉(zhuǎn)箱上部位置；周轉(zhuǎn)箱上方搭有繩架，用于固定植株。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及積極效果為：該大規(guī)模開展煙草次生代謝物表型鑒定的水培設(shè)備在進(jìn)行煙草培養(yǎng)過程中，使?fàn)I養(yǎng)液循環(huán)流動(dòng)，保證其含氧量，無需頻繁更換營養(yǎng)液，從而減少人力和營養(yǎng)液的消耗。另外，各個(gè)藍(lán)色周轉(zhuǎn)箱的營養(yǎng)液均與儲(chǔ)液容器連通，從而增加了不同藍(lán)色周轉(zhuǎn)箱間營養(yǎng)液一致性，為煙草提供一致的生長環(huán)境，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模煙草次生代謝物含量鑒定和煙葉品質(zhì)評(píng)價(jià)。

現(xiàn)有溫室用培養(yǎng)液水培溶液，植株苗期7天更換一次營養(yǎng)液，成株期3-5天更換一次營養(yǎng)液，平均培養(yǎng)90天，約更換15次營養(yǎng)液。以一次培養(yǎng)25個(gè)容器為例，一個(gè)62cm×36cm×15cm的周轉(zhuǎn)箱，能夠盛放營養(yǎng)液30l，培養(yǎng)期需要11250l營養(yǎng)液。更換一個(gè)容器的營養(yǎng)液需要移動(dòng)植株，傾倒遺留營養(yǎng)液，注入新的營養(yǎng)液，再將植株恢復(fù)到原位，平均每個(gè)耗時(shí)4分鐘左右，一次更換25個(gè)容器需要100分鐘，培養(yǎng)期共需要1500分鐘(25小時(shí))。采用本方法，植株苗期14天更換一次，成株期7天更換一次，培養(yǎng)期共更換10次。更換營養(yǎng)液時(shí)，僅需要補(bǔ)充儲(chǔ)液容器中的營養(yǎng)液，以25個(gè)周轉(zhuǎn)箱為例，一般一次需補(bǔ)充260l營養(yǎng)液，共更換2600l營養(yǎng)液即可。每次更新溶液約8分鐘，培養(yǎng)期共需要80分鐘。營養(yǎng)液的配制需要大量營養(yǎng)元素，包括大量、中量和微量元素，這些藥品都需要較高花費(fèi)，相比原有方法，試劑藥品和水的消耗量僅為原方法的23％，更換營養(yǎng)液耗時(shí)為原方法的5％。大大提高了培養(yǎng)的效率，降低了人力和藥品的消耗量。此外，原方法，更換一個(gè)周轉(zhuǎn)箱30l營養(yǎng)液即約30公斤的重量，需先傾倒遺留溶液，一般的女生做這種實(shí)驗(yàn)就非常困難，而男生也需要耗費(fèi)不少體力。本方法，僅需向儲(chǔ)液容器注入營養(yǎng)液母液，加水稀釋即可，無需移動(dòng)容器，簡單輕便，對(duì)操作人員體力沒有要求。本方法為不僅提高了培養(yǎng)條件的一致性，還為大規(guī)模開展煙草次生代謝物表型鑒定提供設(shè)備保障。下面結(jié)合下表的對(duì)比，體現(xiàn)本發(fā)明的創(chuàng)造性。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的大規(guī)模開展煙草次生代謝物表型鑒定的水培方法流程圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的大規(guī)模開展煙草次生代謝物表型鑒定的水培設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：1、周轉(zhuǎn)箱；2、輸液總管；3、儲(chǔ)液容器；4、抽水泵；5、定時(shí)控制裝置；6、輸液支管；7、排水管道。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

為能進(jìn)一步了解本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容、特點(diǎn)及功效，茲例舉以下實(shí)施例，并配合附圖詳細(xì)說明如下。

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)作詳細(xì)的描述。

如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提供的大規(guī)模開展煙草次生代謝物表型鑒定的水培方法，包括以下步驟：

s101、搭建煙草水培裝置；其中，針對(duì)煙草培養(yǎng)的規(guī)模，啟用雙側(cè)或者單側(cè)培養(yǎng)箱；并根據(jù)煙草植株的大小選擇不同孔數(shù)的漂浮育苗盤；

s102、配制營養(yǎng)液；向水培裝置的藍(lán)色周轉(zhuǎn)箱和儲(chǔ)液容器中注入定量的營養(yǎng)液；

s103、向漂浮育苗盤中轉(zhuǎn)入35～40天的煙草小苗；另外，漂浮育苗盤中轉(zhuǎn)入煙草小苗時(shí)，同時(shí)采用海綿對(duì)煙草幼苗進(jìn)行固定；

s104、設(shè)置定時(shí)控制裝置的時(shí)間，啟動(dòng)抽水泵；

s105：根據(jù)植株生長高度，調(diào)節(jié)固定植株的繩架高度。

如圖2所示，本發(fā)明實(shí)施例提供的大規(guī)模開展煙草次生代謝物表型鑒定的水培設(shè)備，包括多個(gè)周轉(zhuǎn)箱1，多個(gè)周轉(zhuǎn)箱1的底部均搭設(shè)有支架，多個(gè)周轉(zhuǎn)箱1的同一高度位置開設(shè)有排水口，所有的排水孔均與排水管道7相連通，排水管道7的末端與儲(chǔ)液容器3相連通；

儲(chǔ)液容器3內(nèi)放置有抽水泵4，抽水泵4的出水端連通輸液總管2，輸液總管2上設(shè)置有若干與周轉(zhuǎn)箱1相匹配的輸液支管6，輸液支管6安裝在周轉(zhuǎn)箱1的上方；每個(gè)周轉(zhuǎn)箱1均放置有漂浮育苗盤。

進(jìn)一步，所述儲(chǔ)液容器3的外壁上通過螺栓固定安裝有定時(shí)控制裝置5，定時(shí)控制裝置5的信號(hào)輸出端與抽水泵4的控制端電連接。

進(jìn)一步，所述周轉(zhuǎn)箱1采用藍(lán)色周轉(zhuǎn)箱，藍(lán)色周轉(zhuǎn)箱1采用外尺寸：66cm×40cm×16cm，內(nèi)尺寸：62cm×36cm×15cm的長方體容器。

進(jìn)一步，所述漂浮育苗盤采用4孔或20孔漂浮育苗盤。

進(jìn)一步，所述排水口開設(shè)于周轉(zhuǎn)箱1靠上位置；周轉(zhuǎn)箱上方搭有繩架，用于固定植株。

本發(fā)明的工作原理：使用營養(yǎng)液對(duì)煙草進(jìn)行培養(yǎng)時(shí)，需要多次更換營養(yǎng)液，由此導(dǎo)致操作人員工作量太大，進(jìn)而無法實(shí)現(xiàn)大規(guī)模培養(yǎng)的問題，提出了一種營養(yǎng)液能夠循環(huán)流動(dòng)的煙草水培培養(yǎng)裝置和培養(yǎng)方法，從而減少了人力物力，增加了不同藍(lán)色周轉(zhuǎn)箱1營養(yǎng)液的一致性，可實(shí)現(xiàn)大規(guī)模煙草次生代謝物表型鑒定和評(píng)價(jià)，具體內(nèi)容如下：

實(shí)施例：

實(shí)際應(yīng)用中，藍(lán)色周轉(zhuǎn)箱1的設(shè)置數(shù)量依據(jù)待測(cè)樣品的數(shù)量而定，例如，為數(shù)十個(gè)；并且，藍(lán)色周轉(zhuǎn)箱1采用外尺寸：66cm×40cm×16cm，內(nèi)尺寸：62cm×36cm×15cm的長方體容器。漂浮育苗盤的數(shù)量與藍(lán)色周轉(zhuǎn)箱1的設(shè)置數(shù)量相同，并且，可采用4孔漂浮育苗盤，當(dāng)然，漂浮育苗盤的孔位數(shù)可根據(jù)材料的數(shù)量和植株大小進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，例如小苗期可20孔。在圖1中，未示出漂浮育苗盤的結(jié)構(gòu)；并且，在圖2中，是以設(shè)置3個(gè)藍(lán)色周轉(zhuǎn)箱1為例示出的。

在藍(lán)色周轉(zhuǎn)箱1下面搭設(shè)支架，然后將周轉(zhuǎn)箱1放在支架上，將儲(chǔ)液容器3置在地面，儲(chǔ)液容器3可以為水桶，體積根據(jù)實(shí)際測(cè)試需求而定，例如，為260l等。抽水泵4可設(shè)置于儲(chǔ)液容器3中，抽水泵4的進(jìn)液管與儲(chǔ)液容器3連通；抽水泵4的輸液總管2上引出若干個(gè)輸液支管6，每個(gè)輸液支管6的輸液口位于藍(lán)色周轉(zhuǎn)箱1的上方，可將儲(chǔ)液容器3中的液體注入到藍(lán)色周轉(zhuǎn)箱1；在每個(gè)藍(lán)色周轉(zhuǎn)箱1的同一高度位置開設(shè)有排水口，排水口開設(shè)于藍(lán)色周轉(zhuǎn)箱1靠上的位置，用于當(dāng)藍(lán)色周轉(zhuǎn)箱1中注入水量達(dá)到設(shè)定值時(shí)，通過排水口溢流。各個(gè)藍(lán)色周轉(zhuǎn)箱1的排水口通過排水管道7串聯(lián)，排水管道7的排水端與儲(chǔ)液容器3連通；可保證從各個(gè)藍(lán)色周轉(zhuǎn)箱1溢流后的液體返回到儲(chǔ)液容器3中，實(shí)現(xiàn)液體的循環(huán)流動(dòng)。另外，定時(shí)控制裝置5與抽水泵4電連接，用于定時(shí)控制抽水泵4的啟停，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)營養(yǎng)液的高效循環(huán)流動(dòng)。

其中，每當(dāng)抽水泵4啟動(dòng)后，抽水泵4將儲(chǔ)液容器3中的營養(yǎng)液分別輸送到各個(gè)藍(lán)色周轉(zhuǎn)箱1中；同時(shí)，由于藍(lán)色周轉(zhuǎn)箱1的上方等高度設(shè)置有排水口，因此，當(dāng)藍(lán)色周轉(zhuǎn)箱1內(nèi)已儲(chǔ)存的水量達(dá)到排水口高度時(shí)，便通過排水口流出，并最終流回到儲(chǔ)液容器3中，由此實(shí)現(xiàn)營養(yǎng)液的定期循環(huán)；通過定期循環(huán)營養(yǎng)液，保證了營養(yǎng)液的含氧量，從而不需要頻繁更換營養(yǎng)液。

在經(jīng)過一定培養(yǎng)時(shí)間后，觀察煙株生長過程中的植株形態(tài)性狀并取樣檢測(cè)次生代謝物含量，以及其合成代謝相關(guān)基因的表達(dá)水平。也可以培養(yǎng)至開花打頂后半個(gè)月可采樣鑒定成熟煙葉的次生代謝物含量，評(píng)價(jià)煙葉品質(zhì)。

另外，進(jìn)行以下比較例：

試驗(yàn)例：對(duì)于本發(fā)明提供的水培裝置，以營養(yǎng)液為介質(zhì)，采用前述方法，抽水泵4每天啟動(dòng)兩次，每次2小時(shí)，進(jìn)而使?fàn)I養(yǎng)液定期循環(huán)，在經(jīng)過90天后，觀察煙草農(nóng)藝性狀和煙草次生代謝物的含量。

對(duì)照例：采用常規(guī)的培養(yǎng)方法，即：以培養(yǎng)盒為容器，采用與試驗(yàn)例完全相同的營養(yǎng)液，并且，采用與試驗(yàn)例煙草苗期相同的煙草苗進(jìn)行培養(yǎng)，每隔5天更換一次營養(yǎng)液，在經(jīng)過90天后，觀察煙草的形態(tài)性狀和次生代謝物的含量。

經(jīng)比較，可以看到，試驗(yàn)例所培養(yǎng)得到的煙草苗期的形態(tài)性狀和生理指標(biāo)，與對(duì)照例基本一致。由此證明本發(fā)明所采用的使?fàn)I養(yǎng)液循環(huán)流動(dòng)的方法，可達(dá)到與定期更換營養(yǎng)液基本一致的培養(yǎng)效果。但是，可以明顯看出，本發(fā)明所提供的設(shè)備和方法，可以免去頻繁更換營養(yǎng)液的麻煩和物質(zhì)浪費(fèi)，比如一個(gè)66cm×40cm×16cm的周轉(zhuǎn)箱1，能夠盛放營養(yǎng)液30l，即約30公斤的重量，一般的女生做這種實(shí)驗(yàn)就非常困難，而男生也需要耗費(fèi)不少體力。不僅如此，每個(gè)周轉(zhuǎn)箱1所用的營養(yǎng)液都需要大量營養(yǎng)元素，包括大量、中量和微量元素，這些藥品都需要較高花費(fèi)，而本發(fā)明，通過循環(huán)使用營養(yǎng)液，省去很多藥品費(fèi)用。因此，本發(fā)明明顯節(jié)省了煙草次生代謝物研究用材料的費(fèi)用、省去大量配制藥品的時(shí)間和更換營養(yǎng)液的時(shí)間。本發(fā)明人利用本發(fā)明方法，已經(jīng)開展了7份煙草種質(zhì)培養(yǎng)，獲得了3000多個(gè)形態(tài)和生理性狀指標(biāo)，且可以方便的研究煙草根系性狀及根中合成的次生代謝物的代謝途徑變化。

以上所述僅是對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所做的任何簡單修改，等同變化與修飾，均屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。