自动分液系统在农业与生物技术种子活力检测中的应用研究

Nov,27,2025 << Return list

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自动分液系统作为实验室自动化设备的核心组成部分,通过机械传动与电子控制技术实现试剂的精准、快速分配,已在生物医药、环境监测等领域广泛应用。博清生物科技(南京)有限公司研发的自动分液系统凭借其高精度分液模块、灵活的样本适配性及智能化操作界面,在实验室检测中展现出潜在优势。然而,该系统在农业种子活力检测中的应用尚未得到系统验证。

一、材料与方法

(一)实验材料

1、种子样本:小麦(品种:济麦44)、玉米(品种:郑单958)、水稻(品种:南粳9108)种子,均由当地农业科学院提供,经筛选去除破损、霉变种子,4℃冷藏保存备用。

2、试剂与耗材:氯化三苯基四氮唑(TTC)、无水乙醇、氯化钾;一次性离心管(1.5mL)、酶标板(96孔)、发芽盒(12cm×8cm);

3、仪器设备:博清生物自动分液系统、电子天平、紫外-可见分光光度计、电导率仪、智能发芽箱、手动移液枪。

(二)实验方法

1、种子预处理

将3种作物种子分别用去离子水冲洗3次,滤纸吸干表面水分,选取饱满均一的种子各480粒,随机分为4组(每组120粒),其中3组用于自动分液系统检测(平行3次),1组用于手动分液对比检测。

2、发芽率检测

自动分液组:采用博清生物自动分液系统向发芽盒(内置湿润滤纸)中精准分配去离子水5mL/盒(共120盒),每盒放置1粒种子,置于发芽箱(小麦20℃、玉米25℃、水稻28℃,相对湿度85%)培养7d,每日记录发芽数,计算发芽率。

手动分液组:采用手动移液枪向发芽盒中分配去离子水5mL/盒,其余操作同自动分液组。

3、电导率检测

种子浸提液制备:取每组种子50粒,放入100mL离心管中,自动分液系统精准加入50mL 去离子水(手动组同体积),25℃恒温浸泡24h,取上清液作为浸提液。

电导率测定:采用电导率仪测定浸提液电导率,每个样本平行测定3次,取平均值。

4、脱氢酶活性检测(TTC法)

反应体系制备:取种子研磨匀浆(1g种子+5mL磷酸缓冲液),离心取上清液0.5mL,自动分液系统依次加入0.5mL TTC溶液(0.4%)和0.5mL 磷酸缓冲液(pH7.4),37℃恒温反应2h;手动组采用移液枪添加相同体积试剂。

吸光度测定:加入2mL无水乙醇终止反应,530nm波长下测定吸光度(OD值),以OD值反映脱氢酶活性。

5、系统性能评价指标

精准度:计算分液体积误差(实际体积与设定体积的差值/设定体积×100%);

效率:统计处理120份样本所需总时间(含试剂准备、分液、反应准备);

重复性:计算各检测指标的相对标准偏差(RSD=标准差/平均值×100%)。

二、结果与分析

(一)自动分液系统的精准度与效率

博清生物自动分液系统在不同设定体积下的分液误差均≤0.5%,而手动分液的误差范围为3.2%-5.8%,两者差异显著(P<0.01)。在处理120份样本时,自动分液系统完成发芽率、电导率、脱氢酶活性检测的分液及反应准备总时间分别为28min、35min、42min,较手动操作(120min、150min、180min)效率提升4.3-4.5倍。

(二)种子活力指标检测结果对比

1、发芽率

3种作物种子经自动分液系统检测的发芽率分别为小麦92.3%±1.2%、玉米94.5%±0.9%、水稻91.7%±1.1%,手动组分别为90.8%±2.5%、93.2%±2.1%、90.1%±2.3%。两组发芽率无显著差异(P>0.05),但自动组的RSD(1.1%-1.3%)显著低于手动组(2.3%-2.7%)。

2、电导率

自动组检测的小麦、玉米、水稻种子浸提液电导率分别为38.6±1.2μS/cm、42.3±1.5μS/cm、35.7±1.0μS/cm,手动组分别为40.2±2.5μS/cm、44.1±2.8μS/cm、37.5±2.1μS/cm。自动组电导率值略低于手动组,但差异无统计学意义(P>0.05),且自动组RSD(2.1%-3.1%)显著低于手动组(5.2%-6.8%)。

3、脱氢酶活性

自动组的脱氢酶活性OD值分别为小麦0.68±0.01、玉米0.75±0.01、水稻0.65±0.01,手动组分别为0.66±0.03、0.73±0.04、0.63±0.02。两组OD值无显著差异(P>0.05),但自动组RSD(1.5%-1.8%)显著低于手动组(4.5%-5.5%)。

三、讨论

种子活力检测的标准化与高通量化是现代农业生物技术发展的重要需求,而试剂分配的精准性是保障检测结果可靠性的核心前提。本研究结果显示,博清生物科技(南京)有限公司研发的自动分液系统在种子活力检测中展现出显著的技术优势:其一,精准度高,分液体积误差≤0.5%,远优于手动分液,这得益于系统采用的高精度步进电机与闭环控制技术,可有效避免手动操作中的视觉误差与操作抖动;其二,效率突出,处理120份样本的时间较手动缩短70% 以上,尤其适用于育种研究中大规模样本的批量检测,大幅降低了人力成本;其三,重复性好,各活力指标的RSD均≤3.5%,显著低于手动组,为实验数据的可比性与科学性提供了保障。

在检测结果的一致性方面,自动分液系统与手动方法测得的发芽率、电导率、脱氢酶活性无显著差异(P>0.05),表明该系统可直接替代传统手动操作,且检测结果更稳定。值得注意的是,自动组电导率值略低于手动组,可能与手动分液过程中种子细胞膜受机械损伤(移液枪冲击)有关,而自动系统的轻柔分液模式减少了此类损伤,更能反映种子的真实生理状态。此外,博清生物科技(南京)有限公司研发的自动分液系统支持1μL-2000μL的宽范围分液,可适配不同检测指标的反应体系需求(如脱氢酶活性检测需微量试剂,发芽率检测需大量浸提液),且具备多通道同时操作功能,进一步提升了检测灵活性。

当前农业领域的种子活力检测仍面临高通量、标准化不足的问题,博清生物科技(南京)有限公司研发的自动分液系统的应用可有效解决这一痛点。该系统不仅适用于实验室小规模研究,还可与种子发芽箱、分光光度计等设备联动,构建自动化检测流水线,满足商业化种子质量检测机构的大规模检测需求。未来研究可进一步优化系统与其他检测设备的兼容性,开发针对特殊作物种子(如小粒种子、休眠种子)的专用检测模块,拓展其应用场景。

本研究证实,博清生物科技(南京)有限公司研发的自动分液系统在小麦、玉米、水稻种子活力检测中具有精准度高、操作高效、重复性好等优势,可有效替代传统手动分液操作,实现发芽率、电导率、脱氢酶活性等核心指标的标准化、高通量检测。该系统的应用不仅提升了种子活力检测的效率与数据可靠性,还为农业与生物技术领域的种子研究提供了新的技术手段,具有重要的推广价值。