DD259991A1 - Anordnung zur mikrovermehrung von pflanzen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Mikrovermehrung von Pflanzen, wobei ein aseptischer Raum sowie Kulturgefäße vorgesehen sind. Erfindungsgemäß besteht diese Anordnung aus einem Speicher zur Aufnahme der Kulturgefäße mit einer Sterilisierungsanlage, einer Dosiereinheit in Verbindung mit einer Fördereinheit, Behälter zur Aufnahme von sterilen Nährstoffkomponenten sowie zur Aufnahme der Verfestigungskomponente der Kultur, Speise- und Mischköpfen, einer Thermoeinheit zur Gewährleistung der erwünschten Temperatur sowie einer Verschlusseinheit zum sterilen Verschließen der Kulturgefäße. Die Anordnung arbeitet effektiv unter industriellen Bedingungen. Fig. 1.{Mikrovermehrung von Pflanzen, Kulturgefäß, aseptischer Raum, Sterilisierungsanlage, Speicher, Dosiereinheit, Fördereinheit, Behälter, Nährstoffkomponente, Speisekopf, Mischkopf, Thermoeinheit}

Description

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Anmeldung betrifft eine Anordnung zur Mikrovermehrung von Pflanzen, wobei ein aseptischer Raum sowie sterilisierte Kuiturgefäße vorgesehen sind.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Es ist bekannt, daß die „Biotechnologie" von Jahr zu Jahr immer breitere Verwendung in der allgemeinen und der angewandten Biologie findet. Wichtig in der Biotechnologie sind insbesondere diejenigen Verfahren zum Züchten von Zellen und lebendigen Geweben, welche zur Prüfung von Pflanzensystemen verwendet werden können.

Das gemeinsame Merkmal des Züchtens von Geweben und Zellen besteht darin, daß die Operationen in sterilen Bedingungen durchzuführen sind, in Gefäßen durch die Methode in vitro. Die biologischen Grundlagen derartiger Methoden sind bekannt. In den verschiedensten Gebieten der Landwirtschaft wurde die Wichtigkeit der Zuchtmethoden in vitro anerkannt, welche in vielen Kulturen verwendet wurden. Es kann festgestellt werden, daß sich diese Methoden schnell in der Welt verbreitet haben. Obwohl bei den Untersuchungen der speziellen Probleme der Biologie der Mikrovermehrung ein hoher Entwicklungsstand erreicht wurde, zeigen die technischen und technologischen Methoden im Vergleich zu den führenden biologischen Kenntnissen keine wesentlichen Abänderungen in der letzten Zeit. Bei der praktischen Verwendung der Methoden der Mikrovermehrung

entstehen ernsthafte Schwierigkeiten dadurch, daß bei den biotechnologischen Methoden eine wirklich hohe Anzahl von Objekten zu behandeln ist, wobei eine viel höhere Effektivität erreichbar ist, als bei den früher bekannten Verfahren der Fitotechnik. Der wichtigste Vorteil der Mikrovermehrung von Pflanzen besteht darin, daß dadurch eine sehr hohe Anzahl von Pflanzenteilen (bis zu 10⁶) erzeugbar sind, wobei die Pflanzen genetisch gleichartig und von den Infektionen frei sein müssen. Die traditionelle Methode der Mikrovermehrung von Pflanzen beinhaltet folgende Verfahrensschritte:

— Zusammenstellung der Kultur,

— Sterilisation,

— Transplantation in Gefäßen mittels Handarbeit in einem aseptischen Raum, erneutes Verschließen des Gefäßes,

— Inkubation.

Bei den erwähnten Verfahrensschritten werden im allgemeinen dieselben Mittel verwendet, wie in der Mikrobiologie, z. B.

Glasgefäße, die zur Aufnahme einer Kultur vorbereitet sind, wobei die Kultur aus zumindest einer Nährstoffkomponente sowie einer Verfestigungskomponente besteht. Die Kultur wird auch manuell eingeführt, und danach erfolgt das Verschließen des Gefäßes durch einen Stöpsel, der aus Watte besteht. Der Wattestöpsel gewährleistet die Bedingungen der Respiration im Gefäß und schließt den Sporen den Weg zum Gefäß ab. Danach wird der Wattestöpsel mit einer Aluminiumfolie umhüllt.

DieTransplantation wird im allgemeinen in einem Impfkasteh vorgenommen, wobei sterile Luft vorhanden ist. Die sterilen Impfprodukte werden zum Zuchtplatz zugestellt und danach in einen Inkubator eingeführt.

Das bedeutet, daß die sterilen und nichtsterilen Verfahrensschritte nacheinander durchgeführt werden, worin die Zusammenstellung der Kultur, Einführung derselben in das Gefäß und das Abschließen des Gefäßes unter nichtsterilen Bedingungen erfolgen, und dann soll die Sterilisation vorgenommen werden. Zur Transplantation sind sterile Bedingungen notwendig, wohingegen die Einleitung der Kultur in den Inkubator keiner sterilen Atmosphäre bedarf.

Das oben dargestellte Verfahre η kann bei den Untersuchungen durchgeführt werden und ist bei den laboratoriumsmäßigen Prüfungen einsetzbar, jedoch ist es unakzeptabel bei der Großfabrikation, da es dazu nicht effektiv genug ist. Deswegen wurden verschiedene Versuche durchgeführt, um die Effektivität der Mikrovermehrung zu verbessern.

Ein wichtiger Schritt dazu bestand zum Beispiel in der Erzeugung von konzentrierten Nährstoffen. Ein weiterer Fortschritt wurde dadurch erzielt, daß die Verfestigungskomponenten getrennt erzeugt wurden, wobei dieselben der Lösung zuzuführen waren, die die weiteren Komponenten für die Kultur enthält. In diesem Falle ist lediglich die Verfestigungskomponente aufzuwärmen.

Die aus Glas bestehenden Gefäße sind in immer größerem Maße durch Gefäße ersetzt worden, die aus lichtdurchlässigem Kunststoff bestehen. Anstelle des Wattestöpsels wurde vorgeschlagen, Stöpsel aus einem Schaumkunststoff, Kunststoffdeckel oder PVC-Folie zu verwenden.

Der gemeinsame Nachteil der bekannten Verfahren und Anordnungen zur Führung der Mikrovermehrung von Pflanzen besteht daher darin, daß die einzelnen Arbeitsschritte sorgfältig von Personen mit hohem Ausbildungsstand durchzuführen sind. Dies bedeutet hohe Personalkosten für eine Großproduktion.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, eine Anordnung zur Mikrovermehrung von Pflanzen zur Verfugung zu stellen, welche kostengünstig und zuverlässig arbeitet.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Mikrovermehrung von Pflanzen, wobei ein aseptischer Raum sowie sterilisierte Kulturgefäße vorgesehen sind, zu schaffen, womit effektiv unter industriellen Bedingungen bei Erfüllung der biologischen Anforderungen produziert werden kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß im aseptischen Raum ein Speicher für Kulturgefäße, eine Dosiereinheit zum Vereinzeln der Kulturgefäße vom Speicher, eine Sterilisierungsanlage zur Haltung in aseptischen Bedingungen des Innenraumes des Speichers, eine Fördereinheit, welche unterhalb oder in der Umgebung der Dosiereinheit angeordnet ist zur Weiterleitung der Kulturgefäße von der Dosiereinheit, ein erster Behälter zur Aufnahme einer sterilen Nährstoffkomponente, ein zweiter Behälter zur Aufnahme einer Verfestigungskomponente der Kultur, zumindest ein Speisekopf, welcher mit den ersten und zweiten Behälter verbunden sind, ein Mischkopf, mit dem zumindest ein Speisekopf verbunden und mit einer Ausgangsöffnung versehen ist, eine Thermoeinheit zur Gewährleistung der erwünschten Temperatur der ersten und zweiten Behälter sowie eine Verschlußeinheit zum sterilen Abschließen der Kulturgefäße vorgesehen sind, und daß die Verschlußeinheit aus einem ersten und/oder einem zweiten Verschlußgerät besteht, wobei das erste Verschlußgerät ein oberhalb der Fördereinheit angeordnetes Halteelement zur Aufnahme einer Verschlußfolie, ein zylindrisches Förderelement zur Weiterleitung der Verschlußfolie, einen Heizfaden in der Nähe des zylindrischen Förderelementes zum Schneiden der Verschlußfolie angeordnet, sowie vorteilhaft eine Wärmebehandlungseinheit zum Anhaften der Verschlußfolie enthält sowie das zweite Verschlußgerät mit einer Speichereinheit zur Aufnahme von Verschlußdeckeln, einer Dosiereinheit zur Abnahme der Verschlußdeckel von der Speichereinheit, weiterhin einer Sterilisierungsanlage zur Haltung der Verschlußdeckel unter aseptischen Bedingungen und nötigenfalls mit einem Verschlußzylinder zur Fixierung der Verschlußdeckel an den Kulturgefäßen ausgebildet ist.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß eine Abänderung der Reihenfolge einiger Operationen des traditionellen Vorganges der Mikrovermehrung an sich genug ist, die Bedingungen für eine effektive Anordnung zu sichern. Die erwähnte Abänderung der Reihenfolge der Verfahrensschritte bedeutet, daß die Kultur nach der Zusammenstellung in sterilen Bedingungen untergebracht wird. Die Kultur wird dann unter sterilen Bedingungen dosiert, wonach eine Transplantation und das Verschließen des Gefäßes erfolgen. Zur Inkubation sind die sterilen Bedingungen nicht unbedingt notwendig. Durch Verwendung der erwähnten Erkenntnis zur Lösung der gestellten Aufgabe wurde eine Anordnung geschaffen, welche zur Mikrovermehrung von Pflanzen, d. h. zur Herstellung von Pflanzen durch biotechnologische Methoden, dient und einen aseptischen Raum sowie sterilisierte Kulturgefäße enthält.

Zweckmäßigerweise sind die Sterilisierungsanlagen mit Ultraviolettlampen ausgebildet.

Nach einem anderen Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß die Thermoeinheit die Speiseköpfe sowie den Mischkopf umgebend angeordnet ist und die Fördereinheit mit einer Klauenoberfläche ausgebildet ist.

Nach einem weiteren Kennzeichen der Erfindung isteinflexibles Rohr zur Kopplung des Mischkopfes mit den Speiseköpfen vorgesehen.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß unterhalb der Dosiereinheit eine Rutsche zur Förderung der Kulturgefäße angeordnet ist.

Es besteht auch die Möglichkeit, daß am Ende der Fördereinheit ein mehrstelliges Richtungselement vorgesehen ist, welches mit einem ergänzenden Förderelement gekoppelt ist. Es ist empfehlenswert, wenn das ergänzende Förderelement mit einer Klauenoberfläche ausgebildet ist.

Die erfindungsgemäße Anordnung ist einfach im Aufbau und gewährleistet günstige Bedingungen zur Durchführung der bei der Mikrovermehrung notwendigen Operationen.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, wobei bezug auf die beiliegende Zeichnung genommen wird. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1: die Seitenansicht der erfingungsgemäßen Anordnung, und Fig.2: die Draufsicht nach Fig. 1.

Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Anordnung kann in Laboratorien oder Betrieben eingesetzt werden, die mit einer geschlossenen Außenfläche versehen sind. Diese Außenflächen können auch durch eine Kabine, einen Tunnel oder eine Kammer gebildet werden.

Die vorgeschlagene Anordnung benutzt sterilisierte Kulturgefäße, welche aus durchsichtbaren oder lichtdurchlässigen Kunststoffmaterialien bestehen. Als Materialien können Polyäthylen, Polypropylen, Polykarbonat usw. verwendet werden.

Diese Gefäße sind im allgemeinen mit viereckigem oder kreisförmigem Querschnitt ausgebildet, wobei diese ineinandergestellt werden können. Die Kulturgefäße sind in einem Speicher 1 ineinander oder in einer Rolle aufgewickelt angeordnet.

Der Ausgang des Speichers 1 ist mit einer Dosiereinheit 2 verbunden, die zum Vereinzeln der durch eine Sterilisierungsanlage 3 in aseptischen Bedingungen gehaltenen Kulturgefäße dient. Die Sterilisierungsanlage 3 ist zum Beispiel eine Ultraviolettlampe.

Am Ausgang des Speichers 1 ist vorteilhaft eine Rutsche 4 vorgesehen, wodurch die Dosiereinheit 2 mit einer Fördereinheit 5 verbunden ist. Die Fördereinheit 5 kann mit einem mehrstelligen Richtungselement 10 versehen werden, das das Ende der Fördereinheit 5 mit einem Ausgang eines ergänzenden Förderelementes 11 gekoppelt ist. Sowohl das ergänzende Förderelement 11 als auch die Fördereinheit 5 können als Bandförderer mit Klauenoberfläche ausgebildet sein, wobei die Oberfläche zum Halten der daran angeordneten Kulturgefäße dient.

Oberhalb der Oberfläche der Fördereinheit 5 ist der Ausgang eines Mischkopfes 8 angeordnet. Dieser Mischkopf 8 mischt die sterilisierten Komponenten einer Kultur mit den Verfestigungskomponenten. Diese Komponenten sind in einem ersten und einem zweiten Behälter 61; 62 enthalten. Die Weiterleitung der Komponenten wird von zumindest einem Speisekopf 71; 72 gemäß Fig. 2 vorgenommen. Sowohl der erste als auch der zweite Behälter 61; 62 sind in entsprechenen Thermoeinheiten 91; 92 angeordnet, wodurch die erwünschte Temperatur der Behälter 61; 62 und nötigenfalls auch der Speiseköpfe 71; 72 und des Mischkopfes 8 gewährleistet werden kann.

Die mit einer Kultur erwünschter Zusammensetzung gefüllten Kulturgefäße werden nachstehend der Verschlußeinheit zum sterilen Abschließen der Kuitu rgefäße weitergeleitet. Das sterile Abschließen kann auf verschiedene Weise verwirklicht werden.

Es wird jedoch vorgeschlagen, insbesondere zwei Möglichkeiten in Betracht zu ziehen, welche entweder gleichzeitig oder alternativ verwendet werden können. Die erste Möglichkeit besteht in der Verwendung einer Verschlußfolie, die auf einßm Haiteelement 12, zum Beispiel in einer Rolle aufgewickelt angeordnet ist, durch ein zylindrisches Förderelement 13 weitergeleitet und durch einen Heizfaden 14, der in der Nähe des zylindrischen Förderelementes 13 angeordnet ist, auf die erwünschte Abmessung geschnitten wird. Bei der zweiten Möglichkeit werden harte Verschlußdeckel verwendet, welche mit Leerteilen versehen sind und welche ggf. gemeinsam mit der Verschlußfolie zum Verschließen der Kulturgefäße benutzt werden. Die Verschlußdeckel sind in einer Speichereinheit 15 angeordnet, welche mit einer Sterilisierungsanlage 17 zur Gewährleistung der aseptischen Bedingungen für die Kulturgefäße versehen ist. Ein Verschlußzylinder 18 ist zum Fixieren der Verschlußdeckel an den Kulturgefäßen vorgesehen.

Die durch den Heizfaden 14 abgeschnittene Verschlußfolie wird den oberen Kanten des Kulturgefäßes angepaßt und wird dann durch eine Wärmebehandlungseinheit 19 aseptisch mit den Kanten vereinigt. Die Wärmebehandlung erfolgt im allgemeinen durch Einblasen heißer Luft.

Die vorgeschlagene Anordnung hat folgende Arbeitsweise:

Vor dem Beginn der Arbeitszeit ist die Sterilität im Innenraum der Anordnung zu schaffen. Dazu können neben bekannten Mitteln die Sterilisierungsanlagen 3; 17 eingesetzt werden. Danach werden die Kulturgefäße in sterilem Zustand im Speicher 1 angeordnet. Nachfolgend wird die Einführung der Nährstoffkomponente sowie der Verfestigungskomponente der Kultur zu dem ersten und dem zweiten Behälter 61; 62 vorgenommen, wobei die Komponenten aufgewärmt werden können. Durch die Speiseköpfe 71; 72 sind die Behälter 61; 62 mit dem Mischkopf 8 verbunden.

Dazu kann ein flexibles Rohr verwendet werden. Die Behälter 61; 62 sollen nach derartiger Vorbereitung in den Thermoeinheiten 91; 92 angeordnet sein, die zur Gewährleistung der notwendigen Temperatur vorgesehen sind. Gleichzeitig ist die Folie, z. B. eine PVC-Folie, auf dem Halteelement 12 anzuordnen und/oder sind die Verschlußdeckel in die Speichereinheit 15 einzuführen. Das freie Ende der Folie soll an der Oberfläche des zylindrischen Förderelementes 13 in der Nähe des Heizfadens 14 plaziert werden.

Danach können alle Teileinheiten der Anordnung einer Steuereinheit zugeführt werden. Nach Arbeitsbeginn schiebt die Dosiereinheit 2 die Kulturgefäße zu einer Stelle, die durch die Ausgangsöffnung des Mischkopfes 8 erreichbar ist. Zu dieser Stelle gelangen die Kulturgefäße zum Beispiel durch die Rutsche 4 und die Fördereinheit 5, wobei die notwendige Menge der die Kultur

bildenden Komponenten in einer Mischung eingeführt wird. Die Fördereinheit 5 leitet die Kulturgefäße bis zum mehrstelligen Richtungselement 10 weiter, wobei die Transplantation vorgenommen wird. Das ergänzende Förderelement 11 übernimmt

danach die Kulturgefäße zur Weiterleitung.

Falls die Transplantation während eines kurzen Stillstandes der Fördereinheit 5 durchführbar ist, kann sowohl das mehrstellige Richtungselement 10 als auch das ergänzende Förderelement entfallen.

Nach der Transplantation werden die Kulturgefäße zur Einheit zum sterilen Abschließen weitergeleitet, die mit einer PVC-Folie und/oder harten Verschlußdeckeln arbeitet. Die letzteren werden der Speichereinheit 15 durch eine Dosiereinheit 16 entnommen und nach Anpassung durch den Verschlußzylinder 18 auf die Kanten des Kulturgefäßes gedruckt. Die PVC-Folie wird auf

entsprechende Weise durch Einblasen heißer Luft zur sterilen und hermetischen Verschließung der Kulturgefäße verwendet.

Die im Innenraum der vorgeschlagenen Anordnung unter sterilen Bedingungen enthaltenen Kulturgefäße können nachfolgend aus der Anordnung entfernt und weiteren Einheiten zugeführt werden. Die weiteren Arbeitsschritte werden erleichtert, falls der Verschlußdeckel lediglich einen Teil der Eingangsöffnung der Kulturgefäße überdeckt und die restlichen Teile mit Verschlußfolie bedeckt sind, da letztere relativ leicht entfernbar ist.

Die erfindungsgemäße Anordnung schafft günstige Voraussetzungen zur Mikrovermehrung von Pflanzen bei den

biotechnologischen Arbeiten, welche damit auch unter industriellen Bedingungen durchführbar sind.

Claims (7)

1. Patentansprüche:

   1. Anordnung zur Mikrovermehrung von Pflanzen, wobei ein aseptischer Raum sowie sterilisierte Kulturgefäße vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß im aseptischen Raum ein Speicher (1) für Kulturgefäße, eine Dosiereinheit (2) zum Vereinzeln der Kulturgefäße vom Speicher (1), eine Sterilisierungsanlage (3) zur Haltung in aseptischen Bedingungen des Innenraums des Speichers (1), eine Fördereinheit (5), welche unterhalb oder in der Umgebung der Dosiereinheit (2) angeordnet ist zur Weiterleitung der Kulturgefäße von der Dosiereinheit (2), ein erster Behälter (61) zur Aufnahme einer sterilen Nährstoffkomponente, ein zweiter Behälter (62) zur Aufnahme einer Verfestigungskomponente der KuTtur, zumindest ein Speisekopf (71; 72), welcher mit den ersten und zweiten Behälter (61; 62) verbunden ist, ein Mischkopf (8), mit dem zumindest ein Speisekopf (71; 72) verbunden und mit einer Ausgangsöffnung versehen ist, eine Thermoeinheit (91; 92) zur Gewährleistung der erwünschten Temperatur der ersten und zweiten Behälter (61; 62) sowie eine Verschlußeinheit zum sterilen Abschließen der Kulturgefäße vorgesehen sind und daß die Verschlußeinheit aus einem ersten und/oder einem zweiten Verschlußgerät besteht, wobei das erste Verschlußgerät ein oberhalb der Fördereinheit (5) angeordnetes Halteelement (12) zur Aufnahme einer Verschlußfolie, ein zylindrisches Förderelement (13) zur Weiterleitung der Verschlußfolie, einen Heizfaden (14) in der Nähe des zylindrischen Förderelementes (13) zum Schneiden der Verschlußfolie angeordnet, sowie vorteilhaft eine Wärmebehandlungseinheit (19) zum Anhaften der Verschlußfolie enthält, sowie das zweite Verschlußgerät mit einer Speichereinheit (15) zur Aufnahme von Verschlußdeckeln, einer Dosiereinheit (16) zur Abnahme der Verschlußdeckel von der Speichereinheit (15), weiterhin einer Sterilisierungsanlage (17) zur Haltung der Verschlußdeckel unter aseptischen Bedingungen und nötigenfalls mit einem Verschlußzylinder (18) zur Fixierung der Verschlußdeckel an den Kulturgefäßen ausgebildet ist.
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sterilisierungsanlagen (3; 17) mit Ultraviolettlampen ausgebildet sind.
3. 3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Thermoeinheit (91; 92) die Speiseköpfe (71; 72) sowie den Mischkopf (8) umgebend angeordnet ist, und die Fördereinheit (5) mit einer Klauenoberfläche ausgebildet ist.
4. 4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein flexibles Rohr zur Kopplung des Mischkopfes (8) mit den Speiseköpfen (71; 72) vorgesehen ist.
5. 5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb der Dosiereinheit (2) eine Rutsche (4) zur Förderung der Kulturgefäße vorgesehen ist.
6. 6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß am Ende der Fördereinheit (13) ein mehrstelliges Richtungselement (10) vorgesehen ist, welches mit einem ergänzenden Förderelement (11) gekoppelt ist.
7. 7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ergänzende Förderelemente (11) mit einer Klauenoberfläche ausgebildet ist.