CN114532106B - 一种甘薯种质资源保存装置及保存方法 - Google Patents

一种甘薯种质资源保存装置及保存方法 Download PDF

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Abstract

一种甘薯种质资源保存装置，其特征在于：其包括正方形的拼合工作台，多个同样配置的拼合工作台可拼合为矩形阵列大规模使用，拼合工作台角落处固定设置有立柱，立柱顶端设置有翻转轴，通过翻转轴设置有环境生产系统，所述环境产生系统正对的拼合工作台表面部分设置有转盘，转盘上设置有育苗容器，所述育苗容器由多个试管构成，试管中有栽培介质及幼苗；所述环境产生系统正对育苗容器，可使每个试管中产生不同的生长环境；其特征还在于包括由控制器控制的扫臂系统，所述扫臂系统包括驱动扫臂摆动的扫臂电机，安装有挂轮的挂轮臂，所述挂轮可在开设于所述环境产生系统上的圆弧槽中滚动，支撑扫臂在扫臂电机驱动下的摆动。

Description

一种甘薯种质资源保存装置及保存方法
技术领域
本申请涉及生物材料保藏、育苗育种领域，具体涉及一种甘薯种质资源保存装置及保存方法。
背景技术
甘薯种质资源是甘薯育种的基础。为了使甘薯的优良基因得到很好的保存，可采用田间保存、试管苗保存，种子保存，超低温保存等保存方法保存特定品种的甘薯的种质资源。其中试管苗保存，也即通过各种物理化学手段，使栽培于试管中的甘薯幼苗以极为缓慢的速度生长，达到数十个月内保存幼苗状态的甘薯种质资源的目的。
在试管苗栽培研究中发现，不同的频率(颜色)的光波照射对延缓甘薯幼苗的生长有不同的作用(《光波、容器对甘薯试管苗生长的影响》，唐君等)，但不同品种的甘薯，对光波的反应不同，同样频率的光波，对不同品牌的甘薯有可能产生相同的刺激作用，使在甘薯新品种研发和和培育过程中，对于新的甘薯亚种，难以有恰当的延缓生长的环境装置，尤其在育种时，同一批次的种质因为人工需要的变异原因，也会出现不同的遗传特性。进一步地，在多种甘薯亚种种质资源需要保存时，即使知晓其生长特性，逐一设置也较为麻烦。
发明内容
(一)技术问题
1.如何针对特性不明的甘薯亚种都能达到延缓生长的作用；
2.各种新出来的甘薯亚种，如何知晓其包藏条件；
3.针对可能有良性变异的个别种子，如何使其尽可能长时间保存。
(二)技术方案
一种甘薯种质资源保存装置，其包括正方形的拼合工作台，多个同样配置的拼合工作台可拼合为矩形阵列大规模使用，拼合工作台角落处固定设置有立柱，立柱顶端设置有翻转轴，通过翻转轴设置有环境生产系统，所述环境产生系统正对的拼合工作台表面部分设置有转盘，转盘上设置有育苗容器，所述育苗容器由多个试管构成，试管中有栽培介质及幼苗；所述环境产生系统正对育苗容器，可使每个试管中产生不同的生长环境；其特征还在于包括由控制器控制的扫臂系统，所述扫臂系统包括驱动扫臂摆动的扫臂电机，安装有挂轮的挂轮臂，所述挂轮可在开设于所述环境产生系统上的圆弧槽中滚动，支撑扫臂在扫臂电机驱动下的摆动；所述扫臂上还设置有丝杆，所述丝杆的滑块上设置有拍摄模组，扫臂的摆动和丝杆滑块的平动可自由地改变拍摄模组的位置，使其可以拍摄各个试管中幼苗的生长情况。
进一步地，所述育苗容器上试管的布局为内外两圈圆周均布，内圈有只试管，外圈有支试管；内外两圈试管插空布置；并且均分为三个开角是120度的扇形区域A、B、C，每个扇形区域6个试管；所述环境产生系统上正对A区域的位置对应每个试管设置有气液喷头，所述气液喷头连接管线接口和水箱及气瓶，由控制器控制每个气液喷头的工作；所述环境产生系统上正对B区域的位置对应每个试管设置有发光组件，所述发光组件发出各频率的光，所述发光组件通过光电接口连接电源及控制器，由控制器控制每个发光组件的发光情况。
进一步地，所述转盘由传动机构驱动，间隔特定时间转动120度，使环境产生系统切换所对应的区域。
进一步地，所述传动机构包括电机和齿轮组，所述传动机构由控制器控制，每8小时转动120度。
进一步地，所述气液喷头通过管线接口连接泵送装置和存储装置，可以由控制器控制向正对的试管内喷入氧气、二氧化碳、氮气、纯水或复合营养液。
进一步地，所述试管外表面套有遮光套，遮光套在转盘半径方向上远离转盘圆心的角度开有狭缝。
本申请还提出一种甘薯种质资源保存方法，其特征在于，采用上述保存装置，并由控制器设定各器件工作步骤如下：
(1)开始工作，发光组件采用频率为f的色光对正对的试管中的幼苗进行照射；气液喷头根据程序设定的植物需要喷射所需的气体或液体；拍摄模组拍摄开始时的幼苗状态图形；
(2)每隔8小时，转盘在传动机构的传动下转动120度，发光组件、气液喷头及拍摄模组更换作用对象；
(3)循环(2)步骤3次为一个周期，控制器比较新周期中幼苗的拍摄图像与前一周期的差别，并在新的周期中以一定步长改变照射光的频率，继续重复(2)步骤；
(4)控制器程序计算相临的两个周期内使每个试管内的幼苗生长最不活跃的光线波长，并使未来的照射固定于这一波长；
(5)根据程序设定通过气液喷头补充必要的气体及液体。
进一步地，所述步长为20Thz,初始f＝600Thz。
(三)有益效果
(1)本申请中巧妙地设计了三重转换的环境产生装置，使紧凑的结构中可以完全模拟植物生长需要的8小时左右日照等环境，可以进行甘薯试管苗的保存；
(2)根据甘薯不同品种中不同色江的喜好不同，设计了一种反馈调节的光照系统，由拍摄模组和有程序控制功能的控制器，采用循环实验的方法求算出最长保存每个幼苗的光的频率，使管理人员在不掌握幼苗实际品种情况的时候，也能方便地进行差异化种质资源的保存。
附图说明
图1为根据本申请的装置整体示意图；
图2为装置主要构件示意图；
图3为图2细节局部放大图；
图4为转盘托俯视区域划分示意图；
图5为环境产生系统示意图；
图6为另一角度观察的图3；
图7为图4中一个区域的局部放大图；
图8为装置传动系统侧示图。
为观察方便起见，装置中涉及的气、液管道、泵送装置等已略去。
附图标记
1.拼合工作台
2.立柱
3.翻转轴
4.环境产生系统
5.转盘
6.育苗容器
7.管线接口
8.光电接口
9.扫臂系统
10.试管
11.扫臂电机
12.扫臂
13.挂轮
14.挂轮臂
15.丝杆
16.丝杆电机
17.拍摄模组
18.气液喷头
19.发光组件
20.遮光套
21.狭缝
22.传动机构
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明。
如图1-2所示，根据本申请的一种甘薯种质资源保存装置，其包括正方形的拼合工作台1，多个同样配置的拼合工作台1可拼合为矩形阵列大规模使用，拼合工作台角落处固定设置有立柱2，立柱2顶端设置有翻转轴3，通过翻转轴3设置有环境生产系统4，所述环境产生系统正对的拼合工作台表面部分设置有转盘5，转盘5上设置有育苗容器2，所述育苗容器6由多个试管10构成，试管10中有栽培介质及幼苗；所述环境产生系统正对育苗容器6，可使每个试管中产生不同的生长环境；其特征还在于包括由控制器(图中未示出)控制的扫臂系统9，所述扫臂系统包括驱动扫臂12摆动的扫臂电机11，安装有挂轮13的挂轮臂14，所述挂轮可在开设于所述环境产生系统上的圆弧槽中滚动，支撑扫臂在扫臂电机驱动下的摆动；所述扫臂上还设置有丝杆15，所述丝杆15的滑块上设置有拍摄模组17，扫臂的摆动和丝杆滑块的平动可自由地改变拍摄模组17的位置，使其可以拍摄各个试管10中幼苗的生长情况，并将图像传至控制器处理。
进一步地，所述扫臂的摆动幅度大于120度。
在本装置中，有两套系统，分别是环境产生系统和扫臂拍摄系统。因为要保存的甘薯幼苗可能有不同的生长环境喜好，因此正对每个试管的环境产生系统可根据一定的变化规律在每个试管中产生不同的生长环境，再通过扫臂拍摄系统对比一定时间段内的生长情况，反过来调节环境产生系统产生的环境(温湿度、含氧量和光波频率)因子，使品种不同或同品种不同变异的甘薯可以有不同的生长环境，以达到尽可能长的保藏时间。
进一步地，所述育苗容器上试管的布局为内外两圈圆周均布(见附图4)，内圈有6只试管，外圈有12支试管；内外两圈试管插空布置；并且均分为三个开角是120度的扇形区域A、B、C，每个扇形区域6个试管；所述环境产生系统上正对A区域的位置对应每个试管设置有气液喷头18，所述气液喷头18连接管线接口和水箱及气瓶，由控制器控制每个气液喷头的工作；所述环境产生系统上正对B区域的位置对应每个试管设置有发光组件19，所述发光组件发出各频率的光，所述发光组件19通过光电接口连接电源及控制器，由控制器控制每个发光组件的发光情况。
由育苗容器的ABC区域划分可以看出，对应的环境产生系统也划分为三个区域，分别是气液喷头区、照射区和拍摄区。
影响幼苗发育的主要环境因素为氧气浓度、环境湿度和特定频率(颜色)的光波，其中光波的作用比较大，本方案中的环境产生系统可以对每个试管产生特定的氧气浓度、温度及色光照射，并结合拍摄系统对每个试管的拍摄对比，再反过来调节上述环境参数，最终使研究人员在可以不事先知道最佳培育条件的情况下，由系统自动针对每个幼苗选择最适合保存的环境条件。
进一步地，所述转盘由传动机构22驱动，间隔特定时间转动120度，使环境产生系统切换所对应的区域。
日照时间一般每日8小时即可，因此可以方便地设定转盘每隔8小时就转动120度，使下一区域的幼苗进行照射，并且其他区域进行气液喷射和拍摄，每一天循环一次，节约了机构，并且8小时的照射周期符合植物的生长规律和需求。
进一步地，所述传动机构22包括电机和齿轮组，所述传动机构由控制器控制，每8小时转动120度。
进一步地，所述气液喷头通过管线接口连接泵送装置和存储装置，可以由控制器控制向正对的试管内喷入氧气、二氧化碳、氮气、纯水或复合营养液。
根据程序设定，按需要调节试管内的空气成分，因为二氧化碳比较重，其可以较长时间存入试管中，但当需要更多的氧气时，也可以采用加大喷出量的方式冲出积存的二氧化碳，冲入氮气可做对照组。
进一步地，所述试管外表面套有遮光套20，遮光套20在转盘半径方向上远离转盘圆心的角度开有狭缝21。
因为根据控制器的程序设定，每个试管进行照射时的光颜色不同，因此遮光套可防止漏光，影响其他试管的工作，而狭缝的存在，使使用者在外界即可同时看到内圈试管及外圈试管内的生长情况。
本申请还提出一种甘薯种质资源保存方法，其特征在于，采用上述保存装置，并由控制器设定各器件工作步骤如下：
(1)开始工作，发光组件采用频率为f的色光对正对的试管中的幼苗进行照射；气液喷头根据程序设定的植物需要喷射所需的气体或液体；拍摄模组拍摄开始时的幼苗状态图形；
(2)每隔8小时，转盘在传动机构的传动下转动120度，发光组件、气液喷头及拍摄模组更换作用对象；
(3)循环(2)步骤3次为一个周期，控制器比较新周期中幼苗的拍摄图像与前一周期的差别，并在新的周期中以一定步长改变照射光的频率，继续重复(2)步骤；
(4)控制器程序计算相临的两个周期内使每个试管内的幼苗生长最不活跃的光线波长，并使未来的照射固定于这一波长；
(5)根据程序设定通过气液喷头补充必要的气体及液体。
进一步地，所述步长为20Thz,初始f＝600Thz。
上述使用方法是这样工作的：使发光组件以同样的初始色光照射可能有不同习性的幼苗，每天8小时，并通过拍摄组件记录、对比生长情况，控制器可以比较连续多个自然日(周期)中，什么频段的色光使幼苗生长最慢，即使使该试管的照射光固定。
至于如何进行图像处理及比较，采用什么均值算法，属于程序设计的内容，此处不再详述。
值得注意的是，从600Thz的绿光开始尝试，是比较特殊的选择，也可以从红光405Thz开始遍历到紫光790Thz，使尝试的结果更精准。
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (5)

1.一种甘薯种质资源保存装置，其特征在于：其包括正方形的拼合工作台，多个同样配置的拼合工作台拼合为矩形阵列大规模使用，拼合工作台角落处固定设置有立柱，立柱顶端设置有翻转轴，通过翻转轴设置有环境生产系统，所述环境产生系统正对的拼合工作台表面部分设置有转盘，转盘上设置有育苗容器，所述育苗容器由多个试管构成，试管中有栽培介质及幼苗；所述环境产生系统正对育苗容器，使每个试管中产生不同的生长环境；其特征还在于包括由控制器控制的扫臂系统，所述扫臂系统包括驱动扫臂摆动的扫臂电机，安装有挂轮的挂轮臂，所述挂轮在开设于所述环境产生系统上的圆弧槽中滚动，支撑扫臂在扫臂电机驱动下的摆动；所述扫臂上还设置有丝杆，所述丝杆的滑块上设置有拍摄模组，扫臂的摆动和丝杆滑块的平动自由地改变拍摄模组的位置，使其拍摄各个试管中幼苗的生长情况，并将图像传至控制器处理；
所述育苗容器均分为三个开角是120度的扇形区域A、B、C，
所述环境产生系统上正对A区域的位置对应每个试管设置有气液喷头，所述气液喷头连接管线接口和水箱及气瓶，由控制器控制每个气液喷头的工作；所述环境产生系统上正对B区域的位置对应每个试管设置有发光组件，所述发光组件发出各频率的光，所述发光组件通过光电接口连接电源及控制器，由控制器控制每个发光组件的发光情况；
所述转盘由传动机构驱动，间隔特定时间转动120度，使环境产生系统切换所对应的区域。
2.根据权利要求1所述的一种甘薯种质资源保存装置，其特征在于：所述育苗容器上试管的布局为内外两圈圆周均布，内圈有6只试管，外圈有12支试管；内外两圈试管插空布置；并且每个扇形区域6个试管。
3.根据权利要求2所述的一种甘薯种质资源保存装置，其特征在于：所述传动机构包括电机和齿轮组，所述传动机构由控制器控制，每8小时转动120度。
4.一种甘薯种质资源保存方法，其特征在于，采用如权利要求2-3任一项所述的甘薯种质资源保存装置，并由控制器设定各器件工作步骤如下：
（1）开始工作，发光组件采用频率为f的色光对正对的试管中的幼苗进行照射；气液喷头根据程序设定的植物需要喷射所需的气体或液体；拍摄模组拍摄开始时的幼苗状态图形；
（2）每隔8小时，转盘在传动机构的传动下转动120度，发光组件、气液喷头及拍摄模组更换作用对象；
（3）循环（2）步骤3次为一个周期，控制器比较新周期中幼苗的拍摄图像与前一周期的差别，并在新的周期中以一定步长改变照射光的频率，继续重复（2）步骤；
（4）控制器程序计算相临的两个周期内使每个试管内的幼苗生长最不活跃的光线波长，并使未来的照射固定于这一波长；
（5）根据程序设定通过气液喷头补充必要的气体及液体。
5.根据权利要求4所述的一种甘薯种质资源保存方法，其特征在于，所述步长为20Thz,初始f=600Thz。
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