CN103875531A - 一种用于草莓的周期浸没式生物反应器装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于草莓组培苗的周期浸没式生物反应器装置及其使用方法，该装置包括：供气装置；装有液体培养基的储液装置；在草莓组培苗浸没阶段，将供气装置的气体供应给储液装置的第一输送装置；装有草莓组培苗的储料装置；在草莓组培苗非浸没阶段，将供气装置的气体供应给储料装置的第二输送装置；用于连通所述储料装置和储液装置的连通管道。该装置为草莓的组织培养提供了良好的生长环境，有效的改善了容器内物化环境，与传统培养方式相比，本发明所培养的草莓组培苗的增殖数、增殖倍数、株高都明显优于传统培养的草莓组培苗。

Description

一种用于草莓的周期浸没式生物反应器装置及其使用方法

技术领域

本发明属于生物技术领域，涉及一种用于草莓的周期浸没式生物反应器装置。 

背景技术

草莓是多年生宿根性草本植物，是世界上分布广泛的重要浆果之一。因其植株矮小，适合保护地栽培，周期短且方便管理，在我国果业种植中发展迅速。据有关统计显示，到2011年，我国草莓生产种植面积已达200万亩，总产量200万吨，每年出口草莓约10万吨，成为世界上最大的草莓生产和加工出口国。 

目前，草莓的主要培养方式有固体培养和液体培养两种，固体培养主要是通过诱导愈伤组织再生不定芽的方式进行繁殖，这种培养方式需要耗费大量的琼脂，并且在灌装及清洗时需处理大量容器，耗费大量的劳动力，导致生产成本居高不下。液体培养虽然无需更换容器，具有更新容易、清洗方便、便于大型容器应用和减少转苗时间等优点，但缺点也很明显，例如容易缺氧、长期浸没于液体中草莓苗各器官易玻璃化等。上述繁殖方式，都难以满足我国草莓产业对大规模、高质量种苗的迫切需求。 

发明内容

为了克服上述现有技术存在的问题，本发明一方面提供一种用于草莓的周期浸没式生物反应器装置，包括： 

供气装置； 

装有液体培养基的密封储液装置； 

用来在草莓组培苗浸没阶段，将来自所述供气装置的气体供应给储液装置的第一输送装置； 

装有草莓组培苗的密封储料装置； 

用来在草莓组培苗非浸没阶段，将来自所述供气装置的气体供应给储料装置的第二输送装置； 

用于连通所述储料装置和储液装置的连通管道； 

其中，在草莓组培苗浸没阶段，所述连通管道将液体培养基从储液装置输送到储料装置，在草莓组培苗非浸没阶段，所述连通管道将液体培养基从储料装置输送到储液装置。 

特别是，在草莓组培苗浸没阶段，所述第一输送装置把来自供气装置的气体送入储液装置，将储液装置内的液体培养基被压入所述连通管道后，由连通管道输送到储料装置。 

其中，第一输送装置包括连通所述供气装置和储液装置的第一管道；连通所述储液装置和外界的第二管道；所述第一管道上设有第一阀门，第二管道上设有第二阀门。 

尤其是，在草莓组培苗非浸没阶段，所述第二输送装置通过把来自供气装置的气体送入储料装置，将储料装置内的液体培养基被压入所述连通管道后，由连通管道输送回储液装置。 

其中，第二输送装置包括：连通所述供气装置和储料装置的第三管道；连通所述储液装置和外界的第四管道；所述第三管道上设有第三阀门，第四管道上设有第四阀门。 

特别是，所述供气装置包括：空气压缩机；连接空气压缩机的主管道，用于输出空气压缩机中的气体；设在主管道上的除尘除油减压阀。 

尤其是，所述的用于草莓的周期浸没式生物反应器装置，还包括用于控制所述第一、第二、第三和第四阀门的控制装置。 

其中，所述控制装置包括时间控制器和双延时时间继电器。 

特别是，所述的储液装置和储料装置的进/出气口处设有膜过滤器。 

本发明另一方面提供一种使用所述的用于草莓的周期浸没式生物反应器装置进行草莓组培苗的组织培养的方法，包括以下步骤： 

打开第一输送装置，第一输送装置把来自供气装置的气体送入储液装置，储液装置内的液体培养基被压入所述连通管道后，由连通管道输送到储料装置； 

经过时间T₁后，关闭第一输送装置，并打开第二输送装置，第二输送装置把来自供气装置的气体送入储料装置，储料装置内的液体培养基被压入所述连通管道后，由连通管道输送回储液装置； 

经过时间T₂后，关闭第二输送装置，完成一次浸没处理； 

经过时间T₃后，重复上述浸没处理。 

特别是，打开第一输送装置，包括打开第一阀门和第二阀门，来自供气装置的气体通过第一管道进入储液装置，使储液装置内的液体培养基被压入所述连通管道后，由连通管道输送到储料装置，而气体通过第二管道排出。 

尤其是，关闭第一输送装置，包括关闭第一阀门和第二阀门。 

特别是，打开第二输送装置，包括打开第三阀门和第四阀门，来自供气装置的气体通过第三管道进入储料装置，使储料装置内的液体培养基被压回所述连通管道后，由连通管道输送回储液装置，而气体通过第四管道排出。 

尤其是，关闭第二输送装置，包括关闭第三阀门和第四阀门。 

特别是，T₁=1min，T₂=2min，T₃=3h。 

本发明与现有技术相比，具有以下有益结果： 

1.本发明使用的生物反应器为草莓的组织培养提供了一个良好的生长环境，有效的改善了容器内物理和化学环境，增加了容器中气体和培养基中气体的交换，在草莓组培苗浸没阶段，液体培养基能与组织直接接触，刺激和促使组织吸收营养，使组培苗可以更有效的利用培养基中的营养成分。 

2.另一方面，在草莓组培苗非浸没阶段，避免了普通液体培养产生有害物质所诱导的玻璃化问题，同时防止养分沉积和有害物质累积。 

3.与传统培养方式相比，本发明所培养的草莓组培苗的增殖数和增殖倍数是传统培养的3倍，株高也明显高于传统培养的草莓组培苗。 

4.本发明的生物反应器装置，构造简单，组装成本低，便于操作和普及。 

附图说明

图1是本发明用于草莓的周期浸没式生物反应器装置的结构示意图。 

附图标记说明：1-储液装置；2-储料装置；3-第一管道；4-第二管道；5-第三管道；6-第四管道；7-连通管道；8-进/出气口处；9-主管道。 

具体实施方式

下面通过具体实施方式来进一步描述本发明所述技术方案的有益效果，这些 实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的配方思路、用途范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。 

图1是本发明用于草莓的周期浸没式生物反应器装置的结构示意图。如图1所示，本发明的用于草莓组培苗的周期浸没式生物反应器装置，包括： 

供气装置； 

装有液体培养基的密封储液装置1； 

用来在草莓组培苗浸没阶段，将来自所述供气装置的气体供应给储液装置1的第一输送装置； 

装有草莓组培苗的密封储料装置2； 

用来在草莓组培苗非浸没阶段，将来自所述供气装置的气体供应给储料装置2的第二输送装置； 

用于连通所述储液装置1和储料装置2的连通管道7； 

其中，在草莓组培苗浸没阶段，所述连通管道7将液体培养基从储液装置1输送到储料装置2，在草莓组培苗非浸没阶段，所述连通管道7将液体培养基从储料装置2输送到储液装置1。 

其中，供气装置包括空气压缩机；连接空气压缩机的主管道9，用于输出空气压缩机中的气体；设在主管道上的除尘除油减压阀。 

其中，第一输送装置包括连通供气装置和储液装置1的第一管道3；连通储液装置1和外界的第二管道4；具体地，第一管道3上设有第一阀门，第二管道4上设有第二阀门。 

其中，第二输送装置包括连通供气装置和储料装置2的第三管道5；连通储料装置2和外界的第四管道6；具体地，第三管道5上设有第三阀门，第四管道6上设有第四阀门。 

具体地，第一、第二、第三、第四阀门均为电磁阀。 

其中，主管道和第一管道、第三管道，第一管道和第四管道，第二管道和第三管道均通过三通连接。 

特别是，本发明的用于草莓组培苗的周期浸没式生物反应器装置，还包括： 用于控制所述第一、第二、第三和第四阀门的控制装置，具体地，控制装置包括时间控制器和双延时时间继电器。 

其中，储液装置1和储料装置2的进/出气口处设有膜过滤器（图中未示出）。 

使用本发明的用于草莓的周期浸没式生物反应器装置进行草莓组培苗的组织培养的方法，包括以下步骤： 

设定时间控制器每3小时启动一次，每次启动时间为3分钟。当时间控制器启动后，整个生物反应器装置的电路连通，时间控制器控制双延时时间继电器先与第一和第二阀门连通1min，这时第一和第二阀门打开，外界空气经空气压缩机压缩后，进入主管道，经除尘除油减压阀初步净化后，流入第一管道3，在储液装置1的进气口处由膜过滤器进行进一步净化后，进入储液装置1，并使储液装置1内的液体培养基被压入所述连通管道7后，由连通管道7输送到储料装置2，剩余气体通过第二管道4排出； 

双延时时间继电器与第一和第二阀门连通1min后，时间控制器控制双延时时间继电器与第一和第二阀门断开，再与第三和第四阀门连通2min，这时第一和第二阀门关闭，第三和第四阀门打开，外界空气经空气压缩机压缩后，进入主管道，经除尘除油减压阀初步净化后，流入第三管道5，在储料装置2的进气口处由膜过滤器进行进一步净化后，，进入储料装置2，并使储料装置2内的液体培养基被压入所述连通管道7后，由连通管道7输送回储液装置1，完成一次浸没处理，剩余气体通过第四管道6排出； 

双延时时间继电器与第三和第四阀门连通2min后，时间控制器关闭，双延时时间继电器与第三和第四阀门断开，完成一次浸没处理； 

时间控制器3h后再次启动，重复上述浸没处理。 

采用本发明的周期浸没式生物反应器装置对草莓继代苗进行培养，并与传统固体培养基培养方法进行比较。 

原材料：茎尖脱毒处理诱导的草莓第三代继代苗各两棵。 

培养基配方：传统固体培养基配方为MS+1.0mg/L噻重氮苯基脲；0.5mg/L a-萘乙酸；30g/L蔗糖；琼脂6g/L。本发明的培养基配方除不含琼脂外，其余与传统固体培养基配方相同。 

培养条件：温度（25±2℃），相对湿度70％，光照强度为60μmol m^-2s^-1（16h 光照，8h黑暗）,接种密度为2株/0.25L。20天继代1次，40天后比较两种方式的增殖数、增殖倍数及株高，结果如表1所示。 

增殖倍数=调查时芽数/接种芽数. 

由表1可知，利用本发明的生物反应器培养的草莓组培苗增殖数量为123棵，而在同样的培养条件下，传统固体培养的组培苗增殖数为42棵；本发明所培养的草莓组培苗的增殖倍数为61.5，约是传统固体培养增殖率的3倍，株高也比传统培养方式高出27.57%，并且存在显著性差异（p≤0.05）。可见，本发明的周期浸没式生物反应器装置能显著改善草莓组培苗的增殖数量和质量。 

表1不同培养方式对草莓组培苗增殖数、增殖倍数及株高的影响 

	增殖数（棵）	增殖倍数	株高（cm）
				本发明的培养方式	123a	61.5a	2.73a
传统培养方式	42.6b	21.3b	2.14b

注：同一列数值后字母不同表示在P≤0.05水平差异显著。 

Claims (10)

1.一种用于草莓组培苗的周期浸没式生物反应器装置，其特征在于，包括：

供气装置；

装有液体培养基的密封储液装置；

用来在草莓组培苗浸没阶段，将来自所述供气装置的气体供应给储液装置的第一输送装置；

装有草莓组培苗的密封储料装置；

用来在草莓组培苗非浸没阶段，将来自所述供气装置的气体供应给储料装置的第二输送装置；

用于连通所述储料装置和储液装置的连通管道；

其中，在草莓组培苗浸没阶段，所述连通管道将液体培养基从储液装置输送到储料装置，在草莓组培苗非浸没阶段，所述连通管道将液体培养基从储料装置输送到储液装置。

2.按照权利要求1所述的用于草莓组培苗的周期浸没式生物反应器装置，其特征在于，在草莓组培苗浸没阶段，所述第一输送装置把来自供气装置的气体送入储液装置，储液装置内的液体培养基被压入所述连通管道后，由连通管道输送到储料装置。

3.按照权利要求2所述的用于草莓组培苗的周期浸没式生物反应器装置，其特征在于，在草莓组培苗非浸没阶段，所述第二输送装置通过把来自供气装置的气体送入储料装置，储料装置内的液体培养基被压入所述连通管道后，由连通管道输送回储液装置。

4.按照权利要求1所述的用于草莓组培苗的周期浸没式生物反应器装置，其特征在于，所述第一输送装置包括：

连通所述供气装置和储液装置的第一管道；

连通所述储料装置和外界的第二管道；

其中，所述第一管道上设有第一阀门，第二管道上设有第二阀门。

5.按照权利要求5所述的用于草莓组培苗的周期浸没式生物反应器装置，其特征在于，所述第二输送装置包括：

连通所述供气装置和储料装置的第三管道；

连通所述储液装置和外界的第四管道；

其中，所述第三管道上设有第三阀门，第四管道上设有第四阀门。

6.按照权利要求1所述的用于草莓组培苗的周期浸没式生物反应器装置，其特征在于，所述供气装置包括：

空气压缩机；

连接空气压缩机的主管道，用于输出空气压缩机中的气体；

设在主管道上的除尘除油减压阀。

7.按照权利要求1-6任一项所述的用于草莓的周期浸没式生物反应器装置，其特征在于，还包括用于控制所述第一、第二、第三和第四阀门的控制装置。

8.按照权利要求7所述的用于草莓的周期浸没式生物反应器装置，其特征在于，所述控制装置包括时间控制器和双延时时间继电器。

9.按照权利要求1所述的用于草莓的周期浸没式生物反应器装置，所述的储液装置和储料装置的进/出气口处设有膜过滤器。

10.使用权利要求1所述的用于草莓的周期浸没式生物反应器装置进行草莓组培苗的组织培养的方法，包括以下步骤：

打开第一输送装置，第一输送装置把来自供气装置的气体送入储液装置，储液装置内的液体培养基被压入所述连通管道后，由连通管道输送到储料装置；

经过时间T₁后，关闭第一输送装置，并打开第二输送装置，第二输送装置把来自供气装置的气体送入储料装置，储料装置内的液体培养基被压入所述连通管道后，由连通管道输送回储液装置；

经过时间T₂后，关闭第二输送装置，完成一次浸没处理；

经过时间T₃后，重复上述浸没处理。

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