专利名称：用稳定性碳同位素气体标记植物的装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种同位素示踪装置，尤其是一种用稳定性碳同位素气体标记植 物的装置。
背景技术：
同位素示踪法是指用示踪剂(标记原子或标记化合物)研究被追踪物质在实验系 统内运动、转化规律的方法。它可以作为一种工具，用于科学实验，研究物质的运动，转化历 程，揭露客观规律。目前生物学上通常采用同位素示踪法来研究物质或元素在生物体内的 运转规律。稳定性同位素示踪法相比放射性同位素示踪法有如下优点无放射性(对生物体 及人体安全)、没有放射性衰变(试验周期不受限制)、不污染环境以及可以进行某些放射性 同位素难以进行的示踪试验。但是，稳定性同位素示踪是依靠核素在天然界丰度的确定性 以及通过富集的办法改变其丰度来预测该同位素的运动规律的，而该核素本身在天然界又 是存在的，因此，在实验过程中常常不易标记成功或是检测不到。
发明内容为了解决上述问题，本实用新型提供了一种结构简单、操作方便、标记成功率高的 用稳定性碳同位素气体标记植物的装置。本实用新型采用如下的技术方案一种用稳定性碳同位素气体标记植物的装置， 包括底盆、透明罩、标记平台、13CD2生成单元、二氧化碳稀释单元；所述底盆包括至少一个 进水口和至少一个出水口，所述透明罩的下部开口扣于所述底盆中，底盆中具有的水面高 于透明罩下部开口底缘的水将所述透明罩封闭成一个密闭的用于标记植物的空间，所述透 明罩下部开口底缘与所述底盆的内底面之间留有间隙；所述标记平台设置于所述密闭空间 中并位于水面以上；所述13CD2生成单元包括反应瓶、输液管、输液调节阀和输液器，所述反 应瓶为设置于标记平台上的上部敞口容器，输液调节阀和输液器设置于所述密闭空间的外 部，输液管通过输液调节阀将输液器与反应瓶连通；所述二氧化碳稀释单元包括抽气泵、排 气管、排气调节阀、吸附瓶、回气管、回气调节阀，所述抽气泵设置于标记平台上，排气调节 阀、吸附瓶和回气调节阀设置于所述密闭空间的外部，吸附瓶为密闭瓶，排气管通过排气调 节阀将抽气泵与吸附瓶的下部连通，回气管通过回气调节阀将吸附瓶的上部与所述密闭空 间的上部连通。其进一步改进是，所述用稳定性碳同位素气体标记植物的装置还包括二氧化碳检 测单元，该二氧化碳监测单元包括二氧化碳监测传感器、二氧化碳监测仪和连接导线，二氧 化碳监测传感器设置于所述密闭空间的上部，二氧化碳监测仪设置于所述密闭空间的外部 并通过连接导线与二氧化碳传感器电连接。进一步的改进是，所述用稳定性碳同位素气体标记植物的装置还包括风扇，所述 风扇悬挂设置于所述密闭空间的顶部。进一步的改进是，所述用稳定性碳同位素气体标记植物的装置还包括温湿度计，所述温湿度计设置于所述标记平台上。更进一步的改进是，所述输液管、排气管和连接导线从所述透明罩下部开口底缘 与底盆内底面之间的间隙进出所述密闭空间。所述透明罩的材质为有机玻璃或者PC板。所述输液管、排气管为软质塑料管。所述标记平台设有至少三个支脚，支脚支撑于所述底盆的内底面上。所述底盆的进水口高于或者低于出水口。所述透明罩至少由三块支撑块支撑于所述底盆的内底面上。用本实用新型的装置进行植物标记的方法如下1、稀释空间内CO2的浓度此过程的主要目的是有意让被标记的植物“饥饿”一段时间，以提高标记开始后的 碳同化率。具体方法是用抽气泵抽出放有被标记植物的密闭空间的气体，经由排气管通入 密闭吸附瓶的NaOH溶液中，瓶内反应式为2Na0H + CO2 — Na2CO3 + H2O,被吸掉CO2的气体 通过回气管道被送回密闭空间。这样，不断的循环抽气一过NaOH溶液一送气回密闭空间， 便将空间的(X)2浓度稀释下来。密闭空间(X)2浓度下降到一定程度后，停止抽气，并关掉排 气调节阀和回气调节阀，CO2稀释过程结束。2、标记气体(13CO2)生成，标记正式开始此过程在(X)2稀释过程结束后进行。将配制好的HCl溶液用输液器通过输液管缓 慢注射到装有碳标记物(如Ba13CO3)的反应瓶内，瓶内反应式为=Ba1VO3 + 2HC1 — BaCl2 + H2O + 13CO2丨。随着反应的进行，密闭空间内CO2浓度不断上升，直至达到设定浓度后，调节 输液调节阀，控制HCl溶液的注入量，以维持密闭空间一定的(X)2浓度。被标记植物便在设 定CO2浓度的密闭空间内进行光合作用，固定CO2。此过程持续1 2小时。密闭空间内温度和湿度由温湿计监测，其温度由放入和流出底盆的流动水温度、 高度和流速来控制；密闭空间内(X)2浓度由CO2监测仪监测，标记气体的浓度(即生成U(X)2 的速度)由单位时间内注入的反应物的量来控制；密闭空间内的气体由风扇搅动均勻；风扇 及抽气泵开关均在标记室外自由控制。本实用新型的有益效果是1、标记装置设置有二氧化碳稀释单元，可稀释空间内(X)2浓度，有意让被标记的植 物“饥饿” 一段时间，有利于提高标记时的碳同化率；2、二氧化碳稀释单元的抽气泵设置在透明罩内密闭的标记空间，稀释空间内CO2 浓度时，抽出的气体去除CO2后直接送回密闭空间，保证空间内气体密度、压强一致；3、标记装置进出密闭标记空间的线、管均由水体内进出，保证空间的密封状态良 好，提高标记效率；4、本实用新型的标记装置可以标记整株较大的植株，不局限于植株上的几片叶子。5、本实用新型的标记装置，结构简单、实用，可以就地取材自行制作，进行植物标 记时操作方便；6、使用本实用新型的标记装置进行植物的同位素标记，标记成功率高。
图1为本实用新型优选的一种标记装置的结构示意图；图2为图1所示标记装置放置有标记植物时的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图作详细说明。参考图1，底盆1具有进水口 11和出水口 12，进水口 11可以高于出水口 12也可以低于出水口 12，进水口 11和出水口 12分别位于底盆1相对 的两个面上。底盆1的横截面可以是圆形或者方形或者其他形状，高度以30 50厘米为 宜。透明罩2的下部开口扣于底盆1中，其底缘与底盆1内底面之间用均布的六块垫块垫 起，底盆1中加有水位高于透明罩2下部底缘的水13时，水面将透明罩2封闭成一个密闭 的空间，装置内的水13呈连通的状态，这样可以通过控制加入水13的温度、流速来调节密 闭空间的气温和空气相对湿度。透明罩2可以是有机玻璃材质或者是用聚碳酸酯(PC)板 或者透明PE膜制成，其高度以1米左右为宜，外形与底盆1相适配。标记平台3通过四个 支脚架于上述密闭空间中，平台面高于水面，其上用于放置被标记植物。"(X)2生成单元4包 括反应瓶41、输液管42、输液调节阀43和输液器44，反应瓶41为设置于标记平台3上的上 部敞口容器，其中装有碳标记物(如Ba13CO3Mll,输液调节阀43和输液器44设置于密闭空 间的外部，输液器44中装有HCl溶液441，输液管42通过输液调节阀43将输液器44与反 应瓶41连通，可以用医用注射器作输液器44，也可以使用医用输液瓶悬挂于高于标记平台 3的位置依靠重力输入HCl溶液441，输液调节阀43可以是旋塞阀或球阀，输液管42为塑 料软管，如PVC软管，也可以是硬管通过管接头连接。二氧化碳稀释单元5包括抽气泵51、 排气管52、排气调节阀521、吸附瓶53、回气管54、回气调节阀M1，抽气泵51设置于标记 平台3上，排气调节阀521、吸附瓶53和回气调节阀541设置于所述密闭空间的外部，吸附 瓶53为密闭瓶，其中装有NaOH溶液，装入量以瓶高的1/2 2/3为宜，排气管52通过排气 调节阀521将抽气泵51与吸附瓶53的下部连通并使排气管52伸入到NaOH溶液中，回气 管M通过回气调节阀541将吸附瓶的上部与所述密闭空间的上部连通，吸附瓶53中的回 气管M进口高于NaOH溶液液面，回气管M与透明罩2连接的部位保证密封不漏气，回气 管M为塑料软管，如PVC软管，也可以是硬管通过管接头连接。排气调节阀521、回气调节 阀541可以是旋塞阀或球阀。该标记装置还包括有二氧化碳检测单元7，二氧化碳监测单元7包括二氧化碳监 测传感器71、二氧化碳监测仪72和连接导线73，二氧化碳监测传感器71设置于密闭空间 的上部，二氧化碳监测仪72设置于密闭空间的外部并通过连接导线73与二氧化碳传感器 71电连接。另外在密闭空间的顶部还悬挂设置有低速小风扇6，通过小风扇6的搅动使密 闭空间的空气成分和温度均勻。在标记平台上3上还设置有温湿度计8，用于监测密闭空间 的温湿度。因为透明罩2下部开口底部与底盆1的内底面有一定间隙，输液管42、排气管52 和连接导线73以及风扇6和抽气泵51的电源线、控制线均从透明罩2下部开口底缘与底盆 内底面之间的间隙进出密闭空间，减少了在透明罩2上开口，使密闭空间的气密效果更好。参考图2，进行同位素标记时，标记植物9置于标记平台3的上面。随机选取一组 不同侵染等级的薇甘菊和田野菟丝子寄生结合体放入标记装置内。密闭空间(标记室)尺 寸为直径60cmX高100cm，室外周围通入经降温的自来水，通过控制水流流量和水位高度控制标记室内的温度。标记前先稀释(X)2浓度(用碱溶液吸收CO2) 30min使植物饥饿一 段时间再进行13CD2标记以提高13CD2的吸收同化率。标记开始时，在标记室内放入盛有约 8. OgBa13CO3 (原子丰度为98%)的反应瓶41，密封标记室后用输液器(注射器)44注入3mol/ L的HCl溶液直至Ba13CO3完全溶解释放出13CO2气体，控制加入HCl溶液的量使标记室内CO2 浓度约1000 μ mol .moΓ1。CO2浓度由CO2浓度滥测单元4监测；光照强度由Digital Light Meter照度计测定，温度和湿度由温湿计8监测。标记时间为2h(上午9 00 11 00)。标记前(X)2浓度由 360 士 20 μ mol · mo Γ1 稀释至 170 士 20 μ mol · mo Γ1 ；标记开 始后，CO2浓度缓慢上升直至1000 μ mol ^mor1,控制HCl溶液注入量，维持CO2浓度在 1000士20 μ mol - moΓ1 ；标记过程中标记室内的温度均保持在28 30°C ；湿度保持在80 90% ；光照强度为1000 1200 μ mol · m_2 · s\碳同化率达到2. 8 13. 6%，标记成功率为
100% O以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本 实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型 的保护范围之内。
权利要求1.一种用稳定性碳同位素气体标记植物的装置，其特征在于其包括底盆、透明罩、标 记平台、13CD2生成单元、二氧化碳稀释单元；所述底盆包括至少一个进水口和至少一个出水 口，所述透明罩的下部开口扣于所述底盆中，底盆中具有的水面高于透明罩下部开口底缘 的水将所述透明罩封闭成一个密闭的用于标记植物的空间，所述透明罩下部开口底缘与所 述底盆的内底面之间留有间隙；所述标记平台设置于所述密闭空间中并位于水面以上；所 述13CD2生成单元包括反应瓶、输液管、输液调节阀和输液器，所述反应瓶为设置于标记平台 上的上部敞口容器，输液调节阀和输液器设置于所述密闭空间的外部，输液管通过输液调 节阀将输液器与反应瓶连通；所述二氧化碳稀释单元包括抽气泵、排气管、排气调节阀、吸 附瓶、回气管、回气调节阀，所述抽气泵设置于标记平台上，排气调节阀、吸附瓶和回气调节 阀设置于所述密闭空间的外部，吸附瓶为密闭瓶，排气管通过排气调节阀将抽气泵与吸附 瓶的下部连通，回气管通过回气调节阀将吸附瓶的上部与所述密闭空间的上部连通。
2.如权利要求1所述的用稳定性碳同位素气体标记植物的装置，其特征在于其还包 括二氧化碳检测单元，该二氧化碳监测单元包括二氧化碳监测传感器、二氧化碳监测仪和 连接导线，二氧化碳监测传感器设置于所述密闭空间的上部，二氧化碳监测仪设置于所述 密闭空间的外部并通过连接导线与二氧化碳传感器电连接。
3.如权利要求1或2所述的用稳定性碳同位素气体标记植物的装置，其特征在于其 还包括风扇，所述风扇悬挂设置于所述密闭空间的顶部。
4.如权利要求1或2所述的用稳定性碳同位素气体标记植物的装置，其特征在于其 还包括温湿度计，所述温湿度计设置于所述标记平台上。
5.如权利要求1或2所述的用稳定性碳同位素气体标记植物的装置，其特征在于所 述输液管、排气管和连接导线从所述透明罩下部开口底缘与底盆内底面之间的间隙进出所 述密闭空间。
6.如权利要求1或2所述的用稳定性碳同位素气体标记植物的装置，其特征在于所 述透明罩的材质为有机玻璃。
7.如权利要求1或2所述的用稳定性碳同位素气体标记植物的装置，其特征在于所 述输液管、排气管为软质塑料管。
8.如权利要求1或2所述的用稳定性碳同位素气体标记植物的装置，其特征在于所 述标记平台设有至少三个支脚，支脚支撑于所述底盆的内底面上。
9.如权利要求1或2所述的用稳定性碳同位素气体标记植物的装置，其特征在于所 述底盆的进水口高于出水口。
10.如权利要求1或2所述的用稳定性碳同位素气体标记植物的装置，其特征在于所 述透明罩至少由三块支撑块支撑于所述底盆的内底面上。
专利摘要本实用新型公开了一种用稳定性碳同位素气体标记植物的装置，它包括底盆、透明罩、标记平台、13CO2生成单元、二氧化碳稀释单元；底盆包括至少一个进水口和至少一个出水口，透明罩的下部开口扣于所述底盆中，底盆中具有的水面高于透明罩下部开口底缘的水将所述透明罩封闭成一个密闭的用于标记植物的空间，透明罩下部开口底缘与底盆的内底面之间留有间隙；标记平台设置于密闭空间中并位于水面以上。所述13CO2生成单元包括有设置于标记平台上的反应瓶；所述二氧化碳稀释单元包括设置于标记平台上的抽气泵和设置于密闭空间外部的吸附瓶。这种同位素标记装置结构简单、操作方便，可以标记较大株植物，标记时碳同化率高、标记成功率高。
文档编号G01N33/60GK201894089SQ201020608969
公开日2011年7月13日 申请日期2010年11月16日 优先权日2010年11月16日
发明者昝启杰, 李凤兰, 李鸣光, 谭凤仪 申请人:香港城市大学深圳研究院