CN104412901B - 一种自动化植物种苗培养装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动化植物种苗培养装置，所述种苗培育装置包括程序控制器、气体推进器、气体分流装置、气路、反应器罐、空气过滤器等部件。程序控制器连接并驱动气体推进器，气体推进器通过气路连接气体分流装置，气体分流装置连接每个反应器罐，空气过滤器连接在反应器罐上，每个反应器罐还包括有种苗培养罐、储液罐、喷液管、密封盖，种苗培养罐连接在储液罐正上方，喷液管从储液罐底部中心位置延伸至种苗培养罐底部位置，密封盖设置在种苗培养罐顶部密封反应器罐，气体推进器驱动反应器罐底部的储液罐内装的培养液进入种苗培养罐内浸没种苗，本发明提高了植物种苗培育的自动化和规模化程度，并且降低其生产成本、缩短了生产周期，并提高了种苗培育质量。

Description

一种自动化植物种苗培养装置

技术领域

本发明属于植物组织培养技术领域，具体涉及一种自动化植物种苗培养装置。

背景技术

植物组织培养技术诞生一百多年来已广泛应用于作物育种、花卉、果蔬及林业种苗的扩繁，具有其他技术手段不可比拟的优势。

目前在植物组织培养领域，培养方式主要是指在培养瓶中将琼脂作为支持物的固体或半固体的培养，这种培养方式虽然比较常用但是不足也比较明显，例如组培苗会受到培养瓶空间的限制，必须不断的继代培养才能获得大量健康的种苗，耗费了大量组培药品及劳动力，灌装，清洗等也会容易地造成的损坏，生产成本居高不下，液体培养较之固体培养具有诸多优点，例如无需换容器，方便过滤灭菌减少能耗，便于大型容器应用等，但是液体培养过程中植物完全浸泡在液体培养基中，无法有效的气体交换呼吸作用受到影响，因此出现组培苗易玻璃化、器官徒长等现象，种苗质量差，移栽成活率低。

欧洲从1994年开始对自动化或半自动化的生物反应器应用于植物组织培养中，比较有代表性的研究成果是间歇式气-液交换生物反应器如气升式反应器（RITAOR）和双瓶式（BITOR）生物反应器，间歇的气体驱动营养液进行培养的方式很好的解决了通气和营养的供给的问题，并且可以控制培养条件同时省去了不可回收的基质物料，相对于传统培养有效的减少了劳动力及物料的消耗，并且提高了组培苗的质量，但气升式反应器（RITAOR）构造复杂使制造成本过高，双瓶式（BITOR）的培养瓶和通气泵冗余使总体成本增加并导致空间利用率降低，限制了它们的普遍应用。

随着植物组织培养的产业不断的扩大，传统的培养模式存在诸多的不足已经满足不了种苗生产需求，而传统培养模式经过100多年的发展，基本已经达到了最优状态，在自身上的改进空间已经很小，急需一种培养模式来的替代传统的培养方法。

技术术语：RITAOR，气升式反应器

BITOR，双瓶式生物反应器

发明内容

针对上述现有的技术问题，本发明的目的是改善工厂培育植物种苗时，清洗不方便并很容易造成种苗损坏，液体培养过程中植物完全浸泡在液体培养基中，无法有效的气体交换呼吸，致使组培苗易玻璃化、器官徒长等造成的移栽成活率低的现象。

本发明提供了一种自动化植物种苗培养装，所述植物种苗培养装置包括程序控制器、气体推进器、气体分流装置、气路、反应器罐、空气过滤器，通过程序控制器编程控制气体推进器的启闭实现种苗培养液的自动浸没种苗，气体推进器通过气路连接气体分流装置，气体分流装置连接每个反应器罐并为其提供气动力，空气过滤器连接在反应器罐上对空气进行杂质和落尘过滤，每个反应器罐包括有种苗培养罐、储液罐、喷液管、密封盖，种苗培养罐连接在储液罐正上方，喷液管从储液罐底部中心位置延伸至种苗培养罐底部位置从而实现对所培育种苗的营养液的运输，密封盖连接在种苗培养罐顶部密封反应器罐，当气体推进器驱动反应器罐底部的储液罐内装的培养液进入种苗培养罐内浸没种苗，实现植物种苗培育所需的营养液的自动供给。

本发明的进一步改进在于：为了实现植物种苗的工厂化繁殖，种苗培养罐和储液罐为通过螺纹密封相连的直径大小相同的圆柱形反应器罐体元件串联，其中每个反应器罐由底部的1个反应器罐体元件构成培养罐，而由1~5个反应器罐体元件上下连接组合而成种苗培养罐，每个种苗培养罐优选1~3个反应器罐体元件上下连接组合而成，而反应器罐由1~100个反应器罐体元件组合，优选2~20个反应器罐体元件组合。

本发明的进一步改进在于：为实现培养液在反应器罐内的自动喷洒，每个反应器罐体元件上包括有连通小嘴及进出气口，连通小嘴连接在反应器罐体元件底部向外方向，连通小嘴内连接喷液管，每个进出气口上连接有空气过滤器。

本发明的进一步改进在于：反应器罐体元件之间的密封连接是通过在其底部设有内螺纹，并在其顶部设有外螺纹，利用内螺纹与外螺纹为配合螺纹。

本发明的进一步改进在于：储液罐的反应器罐体元件的连通小嘴堵住，以便盛放培养液。

本发明的进一步改进在于：为了便于观察植物种苗的培育，反应器罐体元件7的材质为塑料、玻璃或透明合金，优选透明塑料材质。

本发明的进一步改进在于：为了培育出优质的种苗，反应器罐体元件直径大小为5~105厘米，优选15~40厘米；高度为6~110厘米，优选10~35厘米。

本发明的进一步改进在于：为了培育的种苗免受空气中各种杂质和悬浮物的污染，空气过滤器是无菌或开放式的。

本发明的有益效果是:

1.实现了种苗培育自动化:采用可编程逻辑程序控制器编程控制气缸工作，只需要将外植体接种到培养装置中，在培养装置中完成种苗分化与生根壮苗培养；

2.实现了种苗大规模快速繁:通过在气缸外连接气体分流装置，气体分流装置上连接若干反应气罐，实现了种苗培养提高了培育通量和空间利用率、繁殖系数，实现了种苗的工厂化生产；

3.节省成本:与传统组织培养方式相比，本发明的装置可以进行大规模植物组织培养，节省了大量的不能重复利用的物料（如琼脂等）的消耗，并且培养容器体积的增加以及接种过程的简化和培养过程的自动化程度的提高使人力的消耗也减少了；

4.缩短生产周期:本发明的培养装置能够在不移动组培苗的情况下更换培养液，组培苗没有受到任何的损害，减少了组培苗适宜新环境的时间，而且采用液体培养模式，营养物质易吸收，缩短了种苗的生长周期。

本发明实现了植物种苗培育的自动化和大规模快速繁，为植物种苗的工厂化繁殖节省了成本、缩短了生产周期，提高了种苗培育质量。

附图说明

图1为一种自动化植物种苗培养装置的整体结构示意图；

图2为一种自动化植物种苗培养装置的反应器罐的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明。

如图1所示，一种自动化植物种苗培养装置，所述植物种苗培养装置包括程序控制器1、气体推进器2、气体分流装置3、气路4、反应器罐5、空气过滤器6，通过程序控制器1编程控制气体推进器2的启闭实现种苗培养液的自动喷洒，气体推进器2通过气路4连接气体分流装置3，气体分流装置3连接每个反应器罐5并为其提供气动力，空气过滤器6连接在反应器罐5上对空气进行杂质和落尘过滤，每个反应器罐5包括有种苗培养罐51、储液罐52、喷液管53、密封盖54，种苗培养罐51连接在储液罐52正上方，喷液管53从储液罐52底部中心位置延伸至种苗培养罐51底部位置从而实现对所培育种苗的营养液的运输，密封盖54连接在种苗培养罐51顶部密封反应器罐5，当气体推进器2驱动反应器罐5底部的储液罐52内装的培养液进入种苗培养罐51内浸没种苗，现实植物种苗培育所需的营养液的自动供给。

实施例1：半夏种苗的扩繁

采用的培养装置由2个反应器罐组合而成，反应器罐部分由2个相同的大小为20X13厘米（直径X高度，下同）塑料PVC反应器罐体元件7和1个20X3厘米盖子组成。

可编程逻辑控制器编程控制气缸保证： 1.培养装置的浸没频率为10min/4h；2.通气量为10L/min；3.以叶柄为外植体接种密度为50/L；4.培养基为MS+6-BA（1mg/L）+NAA（0.02mg/L）+蔗糖（30g/L）pH 5.8~6.0液体培养基。

实施例2：铁皮石斛组培苗炼苗

所制备的培养装置的反应器罐部分由3个种苗培养罐、1个储液罐和盖子一起形成，罐体直径105厘米。

可编程逻辑控制器编程控制气缸保证：1.培养装置的浸没频率为5min/6h；2.通气量为15L/min；3.组培苗密度15000/m2；4.营养液为稀释10倍的MS培养基中的大量元素。

本发明的植物种苗培育过程是：本发明采取了可编程逻辑程序控制器控制气体推进器的工作，而气体推进器的出气口通过空气过滤器与主反应装置的储液罐相连，通过气体推进器向储液罐提供气压动力驱使储液腔中的培养液进入到种苗培养腔中。

本发明实现了植物种苗培育的自动化和大规模快速繁，为植物种苗的工厂化繁殖节省了成本、缩短了生产周期，提高了种苗培育质量。

本发明的实施例公布的是较佳的实施例，但并不局限于此，本领域的普通技术人员，极易根据上述实施例，领会本发明的精神，并做出不同的引申和变化，但只要不脱离本发明的精神，都在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种自动化植物种苗培养装置，其特征在于：所述植物种苗培养装置包括程序控制器（1）、气体推进器（2）、气体分流装置（3）、气路（4）、反应器罐（5）、空气过滤器（6），所述程序控制器（1）连接并驱动气体推进器（2）；所述气体推进器（2）通过气路（4）连接气体分流装置（3）；所述气体分流装置（3）连接每个反应器罐（5）；所述空气过滤器（6）连接在反应器罐（5）上；所述每个反应器罐（5）还包括有种苗培养罐（51）、储液罐（52）、喷液管（53）和密封盖（54）；所述种苗培养罐（51）连接在储液罐（52）正上方，喷液管（53）从储液罐（52）底部中心位置延伸至种苗培养罐（51）底部位置；所述密封盖（54）设置在种苗培养罐（51）顶部密封反应器罐（5）；所述气体推进器（2）驱动反应器罐（5）底部的储液罐（52）内装的培养液进入种苗培养罐（51）内浸没种苗；所述种苗培养罐（51）和储液罐（52）为通过螺纹密封相连的直径大小相同的圆柱形反应器罐体元件（7）串联而成，其中每个反应器罐（5）由底部的1个反应器罐体元件（7）构成储液罐（52），而由2、3、5个反应器罐体元件（7）上下连接组合而成种苗培养罐（51）；所述每个反应器罐体元件（7）上包括有连通小嘴（71）、进出气口（72）、罐体（73），所述连通小嘴（71）连接在反应器罐体元件（7）底部向外方向，所述连通小嘴（1）内连接喷液管（53），所述每个进出气口（72）上连接有空气过滤器（6）；所述反应器罐体元件（7）的底部设有内螺纹（74），所述反应器罐体元件（7）的顶部设有外螺纹（75），所述内螺纹（74）与外螺纹（75）为配合螺纹；所述储液罐（52）的反应器罐体元件（7）的连通小嘴（71）堵住。

2.根据权利要求1所述的一种自动化植物种苗培养装置，其特征在于：所述反应器罐体元件（7）的材质为塑料、玻璃或透明合金。

3.根据权利要求1所述的一种自动化植物种苗培养装置，其特征在于：所述反应器罐体元件（7）直径大小为5~105厘米；高度为6~110厘米。

4.根据权利要求1所述的一种自动化植物种苗培养装置，其特征在于：所述空气过滤器（6）是无菌的过滤器。