CN111134009A - 一种基于组织培养的林业育种方法及系统 - Google Patents

一种基于组织培养的林业育种方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明属于组织育种技术领域，公开了一种基于组织培养的林业育种方法及系统，所述基于组织培养的林业育种方法具体包括：配置培养基；选取在田间正常生长的健康植株的10‑15苗龄的叶片制备外植体，并进行诱芽培养；选取顶芽正常、生长健康的再生芽，将愈伤组织切除，转接到培养基中；在室温下，在1000‑2000强度的光照下每日光照培养16小时；进行幼苗培养并炼苗，并使其自然生长发育。本发明提供的基于组织培养的育种方法能够获得较高的愈伤组织诱导率，且诱导的愈伤组织呈淡绿色或绿色，结构致密，绿色芽点多且分生能力强，具有较高的不定芽分化率；同时有效苗多，建立了高效的离体再生体系，提高了育种的成活率以及健壮度。

Description

一种基于组织培养的林业育种方法及系统
技术领域
本发明属于育种技术领域，尤其涉及一种基于组织培养的林业育种方法及系统。
背景技术
目前，业内常用的现有技术是这样的：
基于组织培养的林业育种是用植物的一部分组织(如形成层、花药组织、胚乳、皮层、体细胞、生殖细胞、成熟或未成熟的胚等)或器官(如根尖、茎尖、叶花、未成熟的果实、种子等)在无菌的人工培养基上进行离体培养，以获得完整植株的无性繁殖方法。由于培养物是脱离植物母体，在试管中培养的，所以也称离体培养。植物组织培养理论是建立在植物细胞全能性基础上的(Haberlandt，1902)。植物细胞的全能性是指植物的每个细胞都具有该植物的全部遗传信息，在一定培养条件下离体细胞具有发育成完整植株的潜在能力。
植物组织培养是20世纪之初，以植物生理学为基础发展起来的一门新兴技术，这项技术已在科研和生产上得到广泛应用，成为举世瞩目的生物技术之一。该技术具有加速育种，缩短繁殖过程，改良品质，节省空间，减少劳动，周年试验生产，不受自然条件限制等特点，且组培苗的体积小，便于携带和资源交流。在推动林木育种方面已有了巨大的经济效益、社会效益和生态效益，被认为是一项很有潜力的高新技术。但是现有技术中采用常规育种技术，但由于育种周期较长，且选择效率较低。
综上所述，现有技术存在的问题是：
(1)现有技术中采用常规育种技术，但由于育种周期较长，且选择效率较低；现有的育种工作大部分在温室或大棚中进行，结构不够灵活，适用范围受到了限制。
(2)现有育种过程中的通风系统一般通过在大棚侧边上设置风机，通过风机的运行，让大棚内和大棚外的空气得以交换流通。采用这种方式的空气交换效率并不高，同时外界空气中的不良因素，比如有害气体也容易通过这一渠道进入大棚内部，危害花木生长。
(3)现有育种过程中用于升温的热水管道一般设于大棚的周边，这样的设计方式不能让大棚内得到均匀的升温，不同区域的温度不一致；同时，在面对极端降温天气时，其升温效率不高，这种方式不利于林木的生长。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于组织培养的林业育种方法及系统。
本发明是这样实现的，一种基于组织培养的林业育种方法，所述基于组织培养的林业育种方法具体包括：
步骤一，配置培养基；选取在田间正常生长的健康植株的10-15苗龄的叶片，利用自来水冲洗20-40分钟，利用75％的酒精浸泡20-50s，然后通过冲洗装置利用无菌水冲洗3-5次，利用无菌滤纸吸干残液，去除叶尖和叶柄，剩余部分切成0.5cm×1cm大小的叶盘；
步骤二，将子叶叶盘正面向下平铺在培养基上，每皿20-30个子叶叶盘，并通过高清摄像头实时监测系统育种情况；培养基暗培养2-3天然后转入光下进行培养，每天培养15-18小时，光照强度为2800-3200lx，培养温度为室温，诱导出芽；通过给水装置和营养液补充装置分别对培养基及培养瓶的培养基质进行水分和营养的补充；
步骤三，选取顶芽正常、生长健康的再生芽，将愈伤组织切除，转接到培养基中；在室温下，在1000-2000强度的光照下每日光照培养16小时；利用光照传感器和温度传感器分别检测培养基及培养瓶的光照强度及温度，并通过中央控制器控制光照补充装置、升温装置和通风降温装置进行光照强度及温度的调节；
步骤四，通过土壤水分采集器及湿度传感器检测培养基及培养瓶的培养基质湿度；通过二氧化碳传感器和土壤PH感受器分别检测培养基及培养瓶的二氧化碳浓度及培养基质PH；利用太阳能光伏板为整个林业育种系统供电；
步骤五，将生根3周左右，根长约4cm的健壮小苗的培养瓶的盖子先拧松放置4天，再半开4天，期间不断补充水分；当根长度达到8cm左右时，炼苗4天，并通过冲洗装置利用纯净水洗掉苗根部的培养基，通过消毒灭菌装置对健壮小苗进行消毒灭菌；移入高压灭菌后的基质中并覆膜保质，15天后，可逐步放风，去除塑料薄膜，让其自然生长发育；
步骤六，通过计时程序对光照补充、给水、冲洗、升温、通风降温、消毒灭菌、营养液补充的时间进行定时操作，以无线连接的方式将检测到的光照强度、温度、湿度、二氧化碳浓度、基质PH及监控视频实时传输到中央控制器；通过高清显示屏显示检测到的光照强度、温度、湿度、二氧化碳浓度、基质PH及监控视频。
进一步，步骤一中，所述培养基配置为于MS基本培养基添加0.10mg/L的6-BA、4.0mg/L的NAA、10.0mg/L的AgNO3以及3％葡萄糖构成。
进一步，步骤五中，所述高压灭菌后的基质为蛭石与草炭按照质量比例1∶2构成。
本发明的另一目的在于听一种基于组织培养的林业育种系统，所述林业育种系统包括：
摄像模块、光照强度检测模块、光照补充模块、温度检测模块、湿度检测模块、湿度调节模块、二氧化碳检测模块、PH检测模块、主控模块、给水模块、冲洗模块、升温模块、通风降温模块、消毒灭菌模块、营养液补充模块、通信模块、定时模块、供电模块、显示模块；
摄像模块，与主控模块连接，用于通过高清摄像头实时监测系统育种情况；
光照强度检测模块，与主控模块连接，用于通过光照传感器检测培养基及培养瓶的光照强度；
光照补充模块，与主控模块连接，用于通过光照补充装置对系统内部光照进行补充；
温度检测模块，与主控模块连接，用于通过温度传感器检测培养基及培养瓶的温度；
湿度检测模块，与主控模块连接，用于通过土壤水分采集器及湿度传感器检测培养基及培养瓶的培养基质湿度；
湿度调节模块，与主控模块连接，用于通过湿度调节装置对系统的湿度进行调节；
二氧化碳检测模块，与主控模块连接，用于通过二氧化碳传感器检测培养基及培养瓶的二氧化碳浓度；
PH检测模块，与主控模块连接，用于通过土壤PH感受器检测培养基及培养瓶的基质PH；
主控模块，与摄像模块、光照强度检测模块、光照补充模块、温度检测模块、湿度检测模块、湿度调节模块、二氧化碳检测模块、PH检测模块、给水模块、冲洗模块、升温模块、通风降温模块、消毒灭菌模块、营养液补充模块、通信模块、定时模块、供电模块、显示模块连接，用于通过中央控制器控制系统各模块的正常工作；
给水模块，与主控模块连接，用于通过给水装置对对培养基及培养瓶的培养基质进行水分补充；
冲洗模块，与主控模块连接，用于通过冲洗装置对植株叶片及幼苗根部进行冲洗；
升温模块，与主控模块连接，用于通过升温装置对林业育种系统进行升温操作；
通风降温模块，与主控模块连接，用于通过通风降温装置对林业育种系统进行降温操作；
消毒灭菌模块，与主控模块连接，用于通过消毒灭菌对健壮小苗进行消毒灭菌；
营养液补充模块，与主控模块连接，用于通过营养液补充装置对培养基及培养瓶的培养基质进行营养补充；
通信模块，与主控模块连接，用于通过无线连接的方式将检测到的光照强度、温度、湿度、二氧化碳浓度、基质PH及监控视频实时传输到中央控制器；
定时模块，与主控模块连接，用于通过计时程序对光照补充、给水、冲洗、升温、通风降温、消毒灭菌、营养液补充的时间进行定时操作；
供电模块，与主控模块连接，用于通过太阳能光伏板为整个林业育种系统供电；
显示模块，与主控模块连接，用于通过高清显示屏显示检测到的光照强度、温度、湿度、二氧化碳浓度、基质PH及监控视频。
进一步，光照补充模块中，所述光照补充装置包括红光传感器、蓝光传感器、光照单元；所述光照单元为单色光源；所述光照单元包括多组用于分别设置在每层培养台上方的LED灯组，每组LED灯组均是由数量比为4∶1∶1的白色LED灯、红色LED灯和蓝色LED灯构成；
所述红光传感器以及所述蓝光传感器设置在所述培育幼苗的平面上，且与所述主控模块的信号输入端电连接；所述单色光源设置在所述大棚顶部；所述主控模块的控制输出端向所述单色光源输出使能信号，使能所述单色光源点亮。
进一步，湿度调节模块中，所述湿度调节装置包括加湿机和除湿机，所述检测模块将探测到的湿度信号输出给所述中央控制器，所述加湿机和除湿机均受控于所述中央控制器，所述湿度调节模块在所述中央控制器的控制下调节可控湿度范围为40％RH-100％RH，波动度为±4％RH-9％RH。
进一步，升温模块中，所述升温装置包括散热帘和升温器；所述散热帘设置于系统顶部，中间设有热水通道，所述系统顶部设有热水器，所述热水器连接有一储水箱，所述热水器与所述储水箱中间连接有一驱动电机，所述驱动电机与所述中央处理器相连，所述热水器与所述热水通道相通；
所述散热帘具有进水管道和回水管道，所述进水管道与回水管道相通，所述散热帘设有若干条；所述升温器设于所述系统内部，其包括一箱体，所述箱体内部设有一加热器，所述加热器上方设有一水容器，所述水容器上方设有一水平设置的导热风扇，所述箱体上表面设有若干散热孔。
进一步，通风降温模块中，所述通风降温装置包括送风机、送风管道、风箱、抽风管道和抽风机，所述送风机设于系统顶部上，所述送风管道两端分别与所述送风机和风箱相连，所述风箱设于系统两侧，其上设有出风口，所述抽风管道一端连接所述大棚棚顶，另一端连接所述抽风机，所述送风管道中设有过滤器；所述风箱上端连接所述送风管道，内部设有一营养剂挥发器；
给水模块中，所述给水装置包括供水管和滴管，所述滴管上连接有分设在所述培养基及培养瓶内部的滴头，还包括定时阀，其两侧分别连接到所述供水管的出口和滴管的进口；
供电模块中，所述太阳能光伏板连接电能存储设备，所述电能存储设备与所述热水器相连。
进一步，营养液补充模块中，所述营养液补充装置包括营养液储备罐、输液管道和输液泵；所述给水装置包括蓄水储备罐、水泵、出水管和设于出水管顶部的喷头；
所述土壤PH感受器与土壤湿度感受器均设于所述培养基及培养瓶中植物的根系；当所述土壤PH感受器感测到土壤PH值超出所述主控模块中的预设值时，所述施肥装置受所述主控模块的中央控制器控制，使所述输液泵驱使所述营养液储备罐中的营养液通过输液管道传送至所述种植区中植物的根系；当所述土壤湿度感受器感测到土壤湿度值低于所述主控制装置中的预设值时，所述给水模块受所述质控模块的中央控制器控制，使所述水泵抽取所述蓄水储备罐中的水通过喷头对所述培养基及培养瓶中的幼苗进行给水。
进一步，通信模块中，所述通信模块的通信方法由第一无线通信装置和第二无线通信共同执行；具体如下：
(1)确定该第一无线通信装置是否同时使用多个子信道分别传送数据区段的多个不同副本至该第二无线通信装置；
(2)如果该第一无线通信装置同时使用该多个子信道分别传送该数据区段的该多个不同副本至该第二无线通信装置，基于通过该多个子信道接收的数据重建该数据区段；
(3)如果该多个子信道可同时用于该第二无线通信装置，则同时使用该多个子信道来分别传送数据区段的多个不同副本至该第二无线通信装置。
综上所述，本发明的优点及积极效果为：
本发明提供的基于组织培养的育种方法能够获得较高的愈伤组织诱导率，且诱导的愈伤组织呈淡绿色或绿色，结构致密，绿色芽点多且分生能力强，具有较高的不定芽分化率；同时有效苗多，建立了高效的离体再生体系，提高了育种的成活率以及健壮度。
本发明所述给水模块可以根据幼苗不同时期的需水特性，定时定量的保证育种材料的正常生长，并可以根据需要实现一定强度的水分胁迫，还可以根据不同的季节调节一定范围的水温。温度调节模块通过均匀设置散热帘和升温器，可以实现同时升温，其升温效率非常高，能够达到迅速升温的效果；还可以方便种子在合适的温度萌发，并保证幼苗在合适的温度快速生长。光照补充模块通过监控种植环境中的光谱情况，有效地根据植物生长需要对所需光谱进行补充，控制种子在培育过程中的不同时期的光照程度；并且可以进行幼苗的周期性光照诱导，加快育种进程，从而大大提高植物培育的效率以及质量。
附图说明
图1是本发明实施例提供的基于组织培养的林业育种方法流程图。
图2是本发明实施例提供的基于组织培养的林业育种系统结构示意图；
图中：1、摄像模块；2、光照强度检测模块；3、光照补充模块；4、温度检测模块；5、湿度检测模块；6、湿度调节模块；7、二氧化碳检测模块；8、PH检测模块；9、主控模块；10、给水模块；11、冲洗模块；12、升温模块；13、通风降温模块；14、消毒灭菌模块；15、营养液补充模块；16、通信模块；17、定时模块；18、供电模块；19、显示模块。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
下面结合附图对本发明的技术方案与技术效果做详细说明。
如图1所示，本发明实施例提供的基于组织培养的林业育种方法具体包括：
S101：配置培养基；选取在田间正常生长的健康植株的10-15苗龄的叶片，利用自来水冲洗20-40分钟，利用75％的酒精浸泡20-50s，然后通过冲洗装置利用无菌水冲洗3-5次，利用无菌滤纸吸干残液，去除叶尖和叶柄，剩余部分切成0.5cm×1cm大小的叶盘；
S102：将子叶叶盘正面向下平铺在培养基上，每皿20-30个子叶叶盘，并通过高清摄像头实时监测系统育种情况；培养基暗培养2-3天然后转入光下进行培养，每天培养15-18小时，光照强度为2800-3200lx，培养温度为室温，诱导出芽；通过给水装置和营养液补充装置分别对培养基及培养瓶的培养基质进行水分和营养的补充；
S103：选取顶芽正常、生长健康的再生芽，将愈伤组织切除，转接到培养基中；在室温下，在1000-2000强度的光照下每日光照培养16小时；利用光照传感器和温度传感器分别检测培养基及培养瓶的光照强度及温度，并通过中央控制器控制光照补充装置、升温装置和通风降温装置进行光照强度及温度的调节；
S104：通过土壤水分采集器及湿度传感器检测培养基及培养瓶的培养基质湿度；通过二氧化碳传感器和土壤PH感受器分别检测培养基及培养瓶的二氧化碳浓度及培养基质PH；利用太阳能光伏板为整个林业育种系统供电；
S105：将生根3周左右，根长约4cm的健壮小苗的培养瓶的盖子先拧松放置4天，再半开4天，期间不断补充水分；当根长度达到8cm左右时，炼苗4天，并通过冲洗装置利用纯净水洗掉苗根部的培养基，通过消毒灭菌装置对健壮小苗进行消毒灭菌；移入高压灭菌后的基质中并覆膜保质，15天后，可逐步放风，去除塑料薄膜，让其自然生长发育；
S106：通过计时程序对光照补充、给水、冲洗、升温、通风降温、消毒灭菌、营养液补充的时间进行定时操作，以无线连接的方式将检测到的光照强度、温度、湿度、二氧化碳浓度、基质PH及监控视频实时传输到中央控制器；通过高清显示屏显示检测到的光照强度、温度、湿度、二氧化碳浓度、基质PH及监控视频。
步骤S101中，本发明实施例提供的培养基配置为于MS基本培养基添加0.10mg/L的6-BA、4.0mg/L的NAA、10.0mg/L的AgNO3以及3％葡萄糖构成。
步骤S105中，本发明实施例提供的高压灭菌后的基质为蛭石与草炭按照质量比例1∶2构成。
如图2所示，本发明实施例提供的基于组织培养的林业育种系统包括：
摄像模块1、光照强度检测模块2、光照补充模块3、温度检测模块4、湿度检测模块5、湿度调节模块6、二氧化碳检测模块7、PH检测模块8、主控模块9、给水模块10、冲洗模块11、升温模块12、通风降温模块13、消毒灭菌模块14、营养液补充模块15、通信模块16、定时模块17、供电模块18、显示模块19；
摄像模块1，与主控模块9连接，用于通过高清摄像头实时监测系统育种情况；
光照强度检测模块2，与主控模块9连接，用于通过光照传感器检测培养基及培养瓶的光照强度；
光照补充模块3，与主控模块9连接，用于通过光照补充装置对系统内部光照进行补充；
温度检测模块4，与主控模块9连接，用于通过温度传感器检测培养基及培养瓶的温度；
湿度检测模块5，与主控模块9连接，用于通过土壤水分采集器及湿度传感器检测培养基及培养瓶的培养基质湿度；
湿度调节模块6，与主控模块9连接，用于通过湿度调节装置对系统的湿度进行调节；
二氧化碳检测模块7，与主控模块9连接，用于通过二氧化碳传感器检测培养基及培养瓶的二氧化碳浓度；
PH检测模块8，与主控模块9连接，用于通过土壤PH感受器检测培养基及培养瓶的基质PH；
主控模块9，与摄像模块1、光照强度检测模块2、光照补充模块3、温度检测模块4、湿度检测模块5、湿度调节模块6、二氧化碳检测模块7、PH检测模块8、给水模块10、冲洗模块11、升温模块12、通风降温模块13、消毒灭菌模块14、营养液补充模块15、通信模块16、定时模块17、供电模块18、显示模块19连接，用于通过中央控制器控制系统各模块的正常工作；
给水模块10，与主控模块9连接，用于通过给水装置对对培养基及培养瓶的培养基质进行水分补充；
冲洗模块11，与主控模块9连接，用于通过冲洗装置对植株叶片及幼苗根部进行冲洗；
升温模块12，与主控模块9连接，用于通过升温装置对林业育种系统进行升温操作；
通风降温模块13，与主控模块9连接，用于通过通风降温装置对林业育种系统进行降温操作；
消毒灭菌模块14，与主控模块9连接，用于通过消毒灭菌对健壮小苗进行消毒灭菌；
营养液补充模块15，与主控模块9连接，用于通过营养液补充装置对培养基及培养瓶的培养基质进行营养补充；
通信模块16，与主控模块9连接，用于通过无线连接的方式将检测到的光照强度、温度、湿度、二氧化碳浓度、基质PH及监控视频实时传输到中央控制器；
定时模块17，与主控模块9连接，用于通过计时程序对光照补充、给水、冲洗、升温、通风降温、消毒灭菌、营养液补充的时间进行定时操作；
供电模块18，与主控模块9连接，用于通过太阳能光伏板为整个林业育种系统供电；
显示模块19，与主控模块9连接，用于通过高清显示屏显示检测到的光照强度、温度、湿度、二氧化碳浓度、基质PH及监控视频。
本发明实施例提供的光照补充模块3中，所述光照补充装置包括红光传感器、蓝光传感器、光照单元；所述光照单元为单色光源；所述光照单元包括多组用于分别设置在每层培养台上方的LED灯组，每组LED灯组均是由数量比为4∶1∶1的白色LED灯、红色LED灯和蓝色LED灯构成；
所述红光传感器以及所述蓝光传感器设置在所述培育幼苗的平面上，且与所述主控模块的信号输入端电连接；所述单色光源设置在所述大棚顶部；所述主控模块的控制输出端向所述单色光源输出使能信号，使能所述单色光源点亮。
本发明实施例提供的湿度调节模块6中，所述湿度调节装置包括加湿机和除湿机，所述检测模块将探测到的湿度信号输出给所述中央控制器，所述加湿机和除湿机均受控于所述中央控制器，所述湿度调节模块在所述中央控制器的控制下调节可控湿度范围为40％RH-100％RH，波动度为±4％RH-9％RH。
本发明实施例提供的升温模块12中，所述升温装置包括散热帘和升温器；所述散热帘设置于系统顶部，中间设有热水通道，所述系统顶部设有热水器，所述热水器连接有一储水箱，所述热水器与所述储水箱中间连接有一驱动电机，所述驱动电机与所述中央处理器相连，所述热水器与所述热水通道相通；
所述散热帘具有进水管道和回水管道，所述进水管道与回水管道相通，所述散热帘设有若干条；所述升温器设于所述系统内部，其包括一箱体，所述箱体内部设有一加热器，所述加热器上方设有一水容器，所述水容器上方设有一水平设置的导热风扇，所述箱体上表面设有若干散热孔。
本发明实施例提供的通风降温模块13中，所述通风降温装置包括送风机、送风管道、风箱、抽风管道和抽风机，所述送风机设于系统顶部上，所述送风管道两端分别与所述送风机和风箱相连，所述风箱设于系统两侧，其上设有出风口，所述抽风管道一端连接所述大棚棚顶，另一端连接所述抽风机，所述送风管道中设有过滤器；所述风箱上端连接所述送风管道，内部设有一营养剂挥发器；
给水模块10中，所述给水装置包括供水管和滴管，所述滴管上连接有分设在所述培养基及培养瓶内部的滴头，还包括定时阀，其两侧分别连接到所述供水管的出口和滴管的进口；
供电模块18中，所述太阳能光伏板连接电能存储设备，所述电能存储设备与所述热水器相连。
本发明实施例提供的营养液补充模块15中，所述营养液补充装置包括营养液储备罐、输液管道和输液泵；所述给水装置包括蓄水储备罐、水泵、出水管和设于出水管顶部的喷头；
所述土壤PH感受器与土壤湿度感受器均设于所述培养基及培养瓶中植物的根系；当所述土壤PH感受器感测到土壤PH值超出所述主控模块中的预设值时，所述施肥装置受所述主控模块的中央控制器控制，使所述输液泵驱使所述营养液储备罐中的营养液通过输液管道传送至所述种植区中植物的根系；当所述土壤湿度感受器感测到土壤湿度值低于所述主控制装置中的预设值时，所述给水模块受所述质控模块的中央控制器控制，使所述水泵抽取所述蓄水储备罐中的水通过喷头对所述培养基及培养瓶中的幼苗进行给水。
本发明实施例提供的通信模块16中，所述通信模块的通信方法由第一无线通信装置和第二无线通信共同执行；具体如下：
(1)确定该第一无线通信装置是否同时使用多个子信道分别传送数据区段的多个不同副本至该第二无线通信装置；
(2)如果该第一无线通信装置同时使用该多个子信道分别传送该数据区段的该多个不同副本至该第二无线通信装置，基于通过该多个子信道接收的数据重建该数据区段；
(3)如果该多个子信道可同时用于该第二无线通信装置，则同时使用该多个子信道来分别传送数据区段的多个不同副本至该第二无线通信装置。
下面结合工作原理对本发明作进一步描述。
本发明提供的基于组织培养的林业育种系统工作时，首先，通过摄像模块1利用高清摄像头实时监测系统育种情况；通过光照强度检测模块2利用光照传感器检测培养基及培养瓶的光照强度；通过光照补充模块3利用光照补充装置对系统内部光照进行补充；通过温度检测模块4利用温度传感器检测培养基及培养瓶的温度；通过湿度检测模块5利用土壤水分采集器及湿度传感器检测培养基及培养瓶的培养基质湿度；通过湿度调节模块6利用湿度调节装置对系统的湿度进行调节；通过二氧化碳检测模块7利用二氧化碳传感器检测培养基及培养瓶的二氧化碳浓度；通过PH检测模块8利用土壤PH感受器检测培养基及培养瓶的基质PH；然后，通过主控模块9利用中央控制器控制系统各模块的正常工作；通过给水模块10利用给水装置对对培养基及培养瓶的培养基质进行水分补充；通过冲洗模块11利用冲洗装置对植株叶片及幼苗根部进行冲洗；通过升温模块12利用升温装置对林业育种系统进行升温操作；通过通风降温模块13利用通风降温装置对林业育种系统进行降温操作；通过消毒灭菌模块14利用消毒灭菌对健壮小苗进行消毒灭菌；通过营养液补充模块15利用营养液补充装置对培养基及培养瓶的培养基质进行营养补充；通过通信模块16利用无线连接的方式将检测到的光照强度、温度、湿度、二氧化碳浓度、基质PH及监控视频实时传输到中央控制器；通过定时模块17利用计时程序对光照补充、给水、冲洗、升温、通风降温、消毒灭菌、营养液补充的时间进行定时操作；通过供电模块18利用太阳能光伏板为整个林业育种系统供电；最后，通过显示模块19利用高清显示屏显示检测到的光照强度、温度、湿度、二氧化碳浓度、基质PH及监控视频。
下面结合具体实施例对本发明的技术方案与技术效果做进一步说明。
实施例1：不同激素组合对愈伤组织和不定芽诱导的影响
本发明实施例选用6-BA作为细胞分裂素，配合使用的生长素及其他营养物质有NAA、AgNO3、葡萄糖；从表1可以看出，6-BA与NAA配合使用，同时添加10.0mg/L的AgNO3以及3％葡萄糖能够获得较高的愈伤组织诱导率，且诱导的愈伤组织呈淡绿色或绿色，结构致密，绿色芽点多且分生能力强，具有较高的不定芽分化率。
表1不同激素组合对愈伤组织和不定芽诱导的影响
Figure BSA0000193728800000141
实施例2：不同苗龄对林业幼苗诱导的影响
外植体的生理年龄是离体培养能否成功的关键因素之一，不同时期的子叶节的诱导率存在明显的差异。本发明实施例在切取不同苗龄时期的林业植物子叶节接种于MS+0.10mg/L 6-BA+4.0mg/L NAA+10.0mg/L AgNO3+3％葡萄糖的培养基当中。
表2不同苗龄子叶节的诱导情况
Figure BSA0000193728800000142
Figure BSA0000193728800000151
由表2可知，3个时期的子叶节的丛生芽诱导率存在明显的差异，12天的无菌苗分化效率最高，为最佳的外植体苗龄，而8天和16天时期的有效苗少并且诱导率低。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于组织培养的林业育种方法，其特征在于，所述基于组织培养的林业育种方法具体包括：
步骤一，配置培养基；选取在田间正常生长的健康植株的10-15苗龄的叶片，利用自来水冲洗20-40分钟，利用75％的酒精浸泡20-50s，然后通过冲洗装置利用无菌水冲洗3-5次，利用无菌滤纸吸干残液，去除叶尖和叶柄，剩余部分切成0.5cm×1cm大小的叶盘；
步骤二，将子叶叶盘正面向下平铺在培养基上，每皿20-30个子叶叶盘，并通过高清摄像头实时监测系统育种情况；培养基暗培养2-3天然后转入光下进行培养，每天培养15-18小时，光照强度为2800-3200lx，培养温度为室温，诱导出芽；通过给水装置和营养液补充装置分别对培养基及培养瓶的培养基质进行水分和营养的补充；
步骤三，选取顶芽正常、生长健康的再生芽，将愈伤组织切除，转接到培养基中；在室温下，在1000-2000强度的光照下每日光照培养16小时；利用光照传感器和温度传感器分别检测培养基及培养瓶的光照强度及温度，并通过中央控制器控制光照补充装置、升温装置和通风降温装置进行光照强度及温度的调节；
步骤四，通过土壤水分采集器及湿度传感器检测培养基及培养瓶的培养基质湿度；通过二氧化碳传感器和土壤PH感受器分别检测培养基及培养瓶的二氧化碳浓度及培养基质PH；利用太阳能光伏板为整个林业育种系统供电；
步骤五，将生根3周左右，根长约4cm的健壮小苗的培养瓶的盖子先拧松放置4天，再半开4天，期间不断补充水分；当根长度达到8cm左右时，炼苗4天，并通过冲洗装置利用纯净水洗掉苗根部的培养基，通过消毒灭菌装置对健壮小苗进行消毒灭菌；移入高压灭菌后的基质中并覆膜保质，15天后，可逐步放风，去除塑料薄膜，让其自然生长发育；
步骤六，通过计时程序对光照补充、给水、冲洗、升温、通风降温、消毒灭菌、营养液补充的时间进行定时操作，以无线连接的方式将检测到的光照强度、温度、湿度、二氧化碳浓度、基质PH及监控视频实时传输到中央控制器；通过高清显示屏显示检测到的光照强度、温度、湿度、二氧化碳浓度、基质PH及监控视频。
2.如权利要求1所述基于组织培养的林业育种方法，其特征在于，步骤一中，所述培养基配置为于MS基本培养基添加0.10mg/L的6-BA、4.0mg/L的NAA、10.0mg/L的AgNO3以及3％葡萄糖构成。
3.如权利要求1所述基于组织培养的林业育种方法，其特征在于，步骤五中，所述高压灭菌后的基质为蛭石与草炭按照质量比例1∶2构成。
4.一种如权利要求1-3所述基于组织培养的林业育种方法的基于组织培养的林业育种系统，其特征在于，所述林业育种系统包括：
摄像模块、光照强度检测模块、光照补充模块、温度检测模块、湿度检测模块、湿度调节模块、二氧化碳检测模块、PH检测模块、主控模块、给水模块、冲洗模块、升温模块、通风降温模块、消毒灭菌模块、营养液补充模块、通信模块、定时模块、供电模块、显示模块；
摄像模块，与主控模块连接，用于通过高清摄像头实时监测系统育种情况；
光照强度检测模块，与主控模块连接，用于通过光照传感器检测培养基及培养瓶的光照强度；
光照补充模块，与主控模块连接，用于通过光照补充装置对系统内部光照进行补充；
温度检测模块，与主控模块连接，用于通过温度传感器检测培养基及培养瓶的温度；
湿度检测模块，与主控模块连接，用于通过土壤水分采集器及湿度传感器检测培养基及培养瓶的培养基质湿度；
湿度调节模块，与主控模块连接，用于通过湿度调节装置对系统的湿度进行调节；
二氧化碳检测模块，与主控模块连接，用于通过二氧化碳传感器检测培养基及培养瓶的二氧化碳浓度；
PH检测模块，与主控模块连接，用于通过土壤PH感受器检测培养基及培养瓶的基质PH；
主控模块，与摄像模块、光照强度检测模块、光照补充模块、温度检测模块、湿度检测模块、湿度调节模块、二氧化碳检测模块、PH检测模块、给水模块、冲洗模块、升温模块、通风降温模块、消毒灭菌模块、营养液补充模块、通信模块、定时模块、供电模块、显示模块连接，用于通过中央控制器控制系统各模块的正常工作；
给水模块，与主控模块连接，用于通过给水装置对对培养基及培养瓶的培养基质进行水分补充；
冲洗模块，与主控模块连接，用于通过冲洗装置对植株叶片及幼苗根部进行冲洗；
升温模块，与主控模块连接，用于通过升温装置对林业育种系统进行升温操作；
通风降温模块，与主控模块连接，用于通过通风降温装置对林业育种系统进行降温操作；
消毒灭菌模块，与主控模块连接，用于通过消毒灭菌装置对健壮小苗进行消毒灭菌；
营养液补充模块，与主控模块连接，用于通过营养液补充装置对培养基及培养瓶的培养基质进行营养补充；
通信模块，与主控模块连接，用于通过无线连接的方式将检测到的光照强度、温度、湿度、二氧化碳浓度、基质PH及监控视频实时传输到中央控制器；
定时模块，与主控模块连接，用于通过计时程序对光照补充、给水、冲洗、升温、通风降温、消毒灭菌、营养液补充的时间进行定时操作；
供电模块，与主控模块连接，用于通过太阳能光伏板为整个林业育种系统供电；
显示模块，与主控模块连接，用于通过高清显示屏显示检测到的光照强度、温度、湿度、二氧化碳浓度、基质PH及监控视频。
5.如权利要求4所述基于组织培养的林业育种系统，其特征在于，光照补充模块中，所述光照补充装置包括红光传感器、蓝光传感器、光照单元；所述光照单元为单色光源；所述光照单元包括多组用于分别设置在每层培养台上方的LED灯组，每组LED灯组均是由数量比为4∶1∶1的白色LED灯、红色LED灯和蓝色LED灯构成；
所述红光传感器以及所述蓝光传感器设置在所述培育幼苗的平面上，且与所述主控模块的信号输入端电连接；所述单色光源设置在所述大棚顶部；所述主控模块的控制输出端向所述单色光源输出使能信号，使能所述单色光源点亮。
6.如权利要求4所述基于组织培养的林业育种系统，其特征在于，湿度调节模块中，所述湿度调节装置包括加湿机和除湿机，所述检测模块将探测到的湿度信号输出给所述中央控制器，所述加湿机和除湿机均受控于所述中央控制器，所述湿度调节模块在所述中央控制器的控制下调节可控湿度范围为40％RH-100％RH，波动度为±4％RH-9％RH。
7.如权利要求4所述基于组织培养的林业育种系统，其特征在于，升温模块中，所述升温装置包括散热帘和升温器；所述散热帘设置于系统顶部，中间设有热水通道，所述系统顶部设有热水器，所述热水器连接有一储水箱，所述热水器与所述储水箱中间连接有一驱动电机，所述驱动电机与所述中央处理器相连，所述热水器与所述热水通道相通；
所述散热帘具有进水管道和回水管道，所述进水管道与回水管道相通，所述散热帘设有若干条；所述升温器设于所述系统内部，其包括一箱体，所述箱体内部设有一加热器，所述加热器上方设有一水容器，所述水容器上方设有一水平设置的导热风扇，所述箱体上表面设有若干散热孔。
8.如权利要求4所述基于组织培养的林业育种系统，其特征在于，通风降温模块中，所述通风降温装置包括送风机、送风管道、风箱、抽风管道和抽风机，所述送风机设于系统顶部上，所述送风管道两端分别与所述送风机和风箱相连，所述风箱设于系统两侧，其上设有出风口，所述抽风管道一端连接所述大棚棚顶，另一端连接所述抽风机，所述送风管道中设有过滤器；所述风箱上端连接所述送风管道，内部设有一营养剂挥发器；
给水模块中，所述给水装置包括供水管和滴管，所述滴管上连接有分设在所述培养基及培养瓶内部的滴头，还包括定时阀，其两侧分别连接到所述供水管的出口和滴管的进口；
供电模块中，所述太阳能光伏板连接电能存储设备，所述电能存储设备与所述热水器相连。
9.如权利要求4所述基于组织培养的林业育种系统，其特征在于，营养液补充模块中，所述营养液补充装置包括营养液储备罐、输液管道和输液泵；所述给水装置包括蓄水储备罐、水泵、出水管和设于出水管顶部的喷头；
所述土壤PH感受器与土壤湿度感受器均设于所述培养基及培养瓶中植物的根系；当所述土壤PH感受器感测到土壤PH值超出所述主控模块中的预设值时，所述施肥装置受所述主控模块的中央控制器控制，使所述输液泵驱使所述营养液储备罐中的营养液通过输液管道传送至所述种植区中植物的根系；当所述土壤湿度感受器感测到土壤湿度值低于所述主控制装置中的预设值时，所述给水模块受所述质控模块的中央控制器控制，使所述水泵抽取所述蓄水储备罐中的水通过喷头对所述培养基及培养瓶中的幼苗进行给水。
10.如权利要求4所述基于组织培养的林业育种系统，其特征在于，通信模块中，所述通信模块的通信方法由第一无线通信装置和第二无线通信共同执行；具体如下：
(1)确定该第一无线通信装置是否同时使用多个子信道分别传送数据区段的多个不同副本至该第二无线通信装置；
(2)如果该第一无线通信装置同时使用该多个子信道分别传送该数据区段的该多个不同副本至该第二无线通信装置，基于通过该多个子信道接收的数据重建该数据区段；
(3)如果该多个子信道可同时用于该第二无线通信装置，则同时使用该多个子信道来分别传送数据区段的多个不同副本至该第二无线通信装置。
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