基于根障碍微流控芯片的植物根系在物理障碍下的行为研究

《Journal of Agricultural and Food Chemistry》：Behavior Study of Plant Roots under Physical Obstacles Based on a Root Obstacle Microfluidic Chip

植物根系在物理障碍下的行为研究对土壤环境适应机制至关重要。本文设计了一种七通道微流控芯片，模拟土壤压缩和机械障碍环境，通过高分辨率成像系统动态追踪根系生长行为，并结合流体动力学模型模拟根系生长阻力与压力分布。该装置可量化分析根系塑性响应，为研究植物机械应力适应提供新工具。

　　

研究植物根系在物理障碍物下的行为对于理解植物如何适应土壤环境的变化具有重要意义。目前，尚没有令人满意的方法来模拟土壤障碍环境并追踪根系在物理障碍物作用下的动态变化。在这项研究中，基于根系在土壤中遇到的土壤压实和机械障碍，设计了一种具有七个不同通道的障碍微流控芯片。该微流控芯片充分利用了微流控芯片的可变结构特性来设计芯片架构，从而便于研究根系在各种障碍物下的塑性。实验结果表明，微流控系统的高分辨率成像能力使得能够可视化并量化植物根系在机械障碍存在下的生长行为。此外，为了考虑根系在土壤中遇到的生长阻力或压力，通过芯片内的流体流动对模型进行了模拟。总体而言，本研究设计的障碍微流控芯片可用于成像和量化植物根系的塑性，这可以成为追踪根系对机械应力响应的有效工具。