DE3790915C2 - - Google Patents
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- A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
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- Environmental Sciences (AREA)
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Description
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Mikrovermehrung
von Pflanzen mit einem aseptischen Raum sowie sterilisierten
Kulturgefäßen.
Es ist bekannt, daß die gewöhnlicherweise definiert als der
Biotechnologie zugeordnete Methoden im Vorfeld der
angewandten biologischen Forschungen und der damit
zusammenhängenden naturwissenschaftlichen Untersuchungen
stehen. Die biotechnischen Methoden sind insbesondere
wichtig zur Vermehrung von Geweben und Zellelementen, wobei
das Vermehren auch zur Untersuchung von Pflanzensystemen
angewandt wird.
Das gemeinsame Merkmal der Mikrovermehrungsmethoden zur
Vermehrung von Geweben und Zellelementen besteht darin, daß
diese unter sterilen Bedingungen, in sterilen Gefäßen, in
vitro, um die biologischen Aspekte zu klären, durchgeführt
werden.
In den verschiedenen Gebieten der Landwirtschaft wird die
Bedeutung der Mikrovermehrungsmethoden in vitro erkannt,
welche in vielen Kulturen verwendet werden und deren
Entwicklung weltweit beobachtet werden kann.
Obwohl bei den naturwissenschaftlichen Untersuchungen der
biologischen Aspekte der Mikrovermehrung in letzter Zeit ein
hoher Entwicklungsstand gezeigt wurde, blieben die
technischen und technologischen Hintergründe trotzdem
ungenügend beachtet. Die biologischen Kenntnisse sind zwar
gut fundiert, aber sie werden durch technische Methoden
erreicht, die eine Weiterentwicklung benötigen. Bei der
praktischen Verwendung der Methoden der Mikrovermehrung ist
es ziemlich schwierig, die Vielzahl der Pflanzenarten mit
der erforderlichen Sorgfalt zu behandeln, da die Anwendung
einer Technologie sehr intensiv und effektiv im Vergleich
zur bisher angewandten Fitotechnik ist. Die Wichtigkeit der
Mikrovermehrung von Pflanzen besteht darin, daß dadurch eine
sehr hohe Anzahl von Pflanzenteilen (bis zu 106) erzeugbar
ist, wobei die Pflanzen genetisch gleichartig und frei von
Infektionen sein müssen.
Die Methode der Mikrovermehrung von Pflanzen beinhaltet
folgende Verfahrensschritte:
- - Vorbereitung eines Kulturbodens,
- - Sterilisation,
- - Transplantation in Gefäßen mittels Handarbeit in einem aseptischen Raum und Verschließen der Gefäße, die mit Pflanzenelementen versehen sind,
- - Inkubation.
Bei den erwähnten Verfahrensschritten werden im allgemeinen
dieselben Mittel und Laborausrüstungen verwendet, wie in der
Mikrobiologie, z.B. Glasgefäße, die zur Aufnahme eines
Kulturbodens vorbereitet sind, wobei der Kulturboden aus
zumindest einer Nährstoffkomponente sowie einer
Verfestigungskomponente besteht und der Kulturboden
aufgewärmt wird. Das Verschließen der Gefäße erfolgt durch
einen Stöpsel, der aus Watte besteht, wobei der Wattestöpsel
die Respiration der Kulturen im Gefäß gewährleistet, jedoch
den Sporen den Weg zum Gefäß abschließt. Der Wattestöpsel
ist normalerweise mit einer Aluminiumfolie abgedeckt. Die
Transplantation wird in einem Impfkasten vorgenommen, wovon
aus die Produkte der unter sterilen Bedingungen
durchgeführten Verfahren, dem Zuchtplatz und der Inkubation
zugestellt werden.
Das bedeutet, daß einige der Verfahrensschritte unter
sterilen Bedingungen durchgeführt werden und andere, wie die
Vorbereitung der Kulturböden, die Einführung derselben in
das Gefäß und das Abschließen des Gefäßes unter
nichtsterilen Bedingungen erfolgen. Vor der Transplantation
ist eine Sterilisation notwendig, wohingegen die Inkubation
auch keiner steriler Bedingungen bedarf.
Die oben dargestellte Folge von sterilen und nichtsterilen
Bedingungen kann bei den Laboruntersuchungen und Forschungen
durchgeführt werden, jedoch müssen bei der Massenproduktion
andere Erfordernisse erfüllt werden. Deswegen wurden
verschiedene Versuche durchgeführt, um die Effektivität der
Mikrovermehrung zu verbessern.
Ein wichtiger Schritt dazu bestand darin, die Kulturböden in
spezialisierten Fabriken zu präparieren. Eine weitere
Entwicklung folgte dem Vorschlag, die
Verfestigungskomponenten des Kulturbodens in getrennten
Schritten vorzubereiten und diese mit den anderen
Komponenten des Bodens vor Anwendung zu vermischen - diese
Lösung machte es überflüssig, die Komponenten des
Kulturbodens aufzuwärmen. Es ist nur wichtig, die
Verfestigungskomponente aufzuwärmen.
Die aus Glas bestehenden Gefäße sind von manchen Instituten
durch Gefäße ersetzt worden, die aus lichtdurchlässigem
Kunststoff bestehen, und die zum Abschließen angewandten
Wattestöpsel konnten mit Stöpseln aus Schaumkunststoff,
Kunststoffdeckel oder PVC-Folie ersetzt werden.
Die oben erwähnten Schritte sind per se sehr wichtig, aber
alle Verfahrensschritte benötigen Handarbeit, die mit großer
Sorgfalt durchzuführen ist, und auf der Basis einer
Kenntnis, die von einen hohen Ausbildungsstand zeugt. Dies
bedeutet hohe Personalkosten und schränkt die Anwendbarkeit
in Fabriken für eine Großproduktion ein.
Aus EP-A2-01 32 414 ist ein Verfahren für die
halbautomatische Pflanzengewebekultur-Vermehrung bekannt,
bei dem automatisch isoliertes und verdünntes Gewebe in
kleine Büschel von segmentförmigem Gewebe aufgeteilt wird
und diese aseptisch in eine Trennvorrichtung überführt
werden. Dort wird das Gewebe gewaschen, wobei Abkömmlinge
von teilweise einheitlicher Größe und teilweise frei von
phytotoxischen Zellteilen erhalten werden, die aseptisch in
ein Kulturgefäß überführt werden. Aus WO-Al-86/04 919 ist
weiterhin ein Verfahren und eine Vorrichtung für die in
vitro-Kultur von Pflanzenzellen und -organen bekannt, wobei
Pflanzenzellen, Pflanzenorgane und auch ganze Pflanzen
steril auf der Oberfläche von auf einer Nährlösung
schwimmenden Kugeln vermehrt werden. Die dabei verwendete
Vorrichtung enthält alle notwendigen Einrichtungen für die
Sterilisation, Beleuchtung, Regulierung der Temperatur und
des pH-Wertes, wobei auch die Zuführung von Gas und dgl.
vorgesehen ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zu
schaffen, bei welcher die Effizienz der Mikrovermehrung mit
Erfüllung der strengen biologischen Reinheitsbedürfnisse im
Vergleich zu den bekannten Lösungen verbessert werden kann.
Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, daß es möglich
ist, eine Ausrüstung mit hohem Wirkungsgrad für die
Mikrovermehrung von Pflanzen zu erreichen, wenn die
Sequenzen der üblichen Verfahrensschritte einer
Mikrovermehrung derart geändert werden, daß nach
Vorbereitung der Kulturböden die folgenden Schritte unter
sterilen Bedingungen ausgeführt werden:
- - Sterilisierung des Bodens,
- - Dosierung der benötigten Komponenten in das Gefäß,
- - Transplantation der Pflanzen und Abschließen des Gefäßes. Die Inkubation benötigt nichtsterile Bedingungen.
Die vorstehende Aufgabe wird durch eine Anordnung zur
Mikrovermehrung von Pflanzen gemäß Anspruch 1 gelöst. Die
Unteransprüche 2 bis 9 beinhalten bevorzugte
Ausbildungsformen.
Bei der erfindungsgemäßen Anordnung ist
vorzugsweise die Fördereinheit mit einer Klauenoberfläche
ausgebildet, ein flexibles Rohrelement zur Kopplung des
Mischkopfes mit zumindest einem der Speiseköpfe angebracht,
und unterhalb der Dosiereinheit eine Rutsche vorgesehen.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der
erfindungsgemäßen Anordnung ist ein mehrstelliges
Richtungselement am Ende der Fördereinheit vorgesehen, und
eine weitere Fördereinheit, die vorzugsweise mit einer
Klauenoberfläche ausgebildet ist, mit dem Richtungselement
gekoppelt.
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 erfindungsgemäßen Anordnung,
und
Fig. 2 die Draufsicht nach Fig. 1.
Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Anordnung ist eine
Laboreinrichtung, die mit einer geschlossenen Außenfläche
zur Gewährleistung eines aseptischen Raumes versehen ist.
Diese Außenfläche kann beispielsweise durch eine laminare
Kabine, einen laminaren Tunnel oder eine laminare Kammer
gebildet werden.
Die vorgeschlagene Anordnung benutzt sterilisierte
Kulturgefäße, welche aus lichtdurchlässigen oder
lichtundurchlässigen Kunststoffmaterialien, wie Polyethylen,
Polypropylen oder Polykarbonat bestehen. Diese Gefäße sind
vorzugsweise viereckige Gefäße oder Gefäße mit einer anderen
Form, 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, wobei eine Anlage 3 die Sterilität der
Kulturgefäße gewährleistet. Die Anlage 3 ist zum Beispiel
als eine Untraviolettlampe ausgebildet.
Eine Rutsche 4 verbindet die Dosiereinheit 2 mit einer
Fördereinheit 5 zur Weiterleitung der Kulturgefäße an die
nachfolgenden Verfahrensschritte. Wenn erforderlich, kann
das Ende der Fördereinheit 5 mit einem mehrstelligen
Richtungselement 10 zur Selektion der Kulturgefäße gemäß den
unterschiedlichen Weiterleitungsrichtungen versehen werden.
In diesem Fall ist eine ergänzende Fördereinheit (11)
vorgesehen.
Auf der Fördereinheit 5 werden die Kulturgefäße zur
Auslaßöffnung eines Mischkopfes 8 zur Aufnahme
sterilisierter Nährstoffkomponenten bzw. sterilisierter
Verfestigungskomponenten von dem ersten bzw. zweiten
Lagerbehälter 61 und 62 mittels zumindest eines Speisekopfes
71, 72 (72 nicht gezeichnet), transportiert. Sowohl der erste als auch der zweite
Lagerbehälter 61, 62 sind in entsprechenden
Thermostateinheiten 91; 92 angeordnet, um dessen erwünschte
Temperatur zu gewährleisten.
Die mit den Komponenten des Kulturbodens gefüllten
Kulturgefäße werden an eine Vorrichtung zum sterilen
Abschließen der Kulturgefäße weitergeleitet. Dieses kann auf
verschiedene Weise verwirklicht werden, wie zum Beispiel mit
einer sterilisierten PVC-Folie, die durch einen Heizfaden 14
in Abschnitte der erwünschten Abmessung nach Verlassen der
zylindrischen Fördereinrichtung 13 geschnitten wird, oder
durch Anbringen von Verschlußdeckeln, die in einer
Speichereinheit 15 angeordnet sind, welche Speichereinheit
15 mit einer Anlage 17 zur Aufrechterhaltung der Sterilität der
Verschlußdeckel und einer Dosiereinheit (16) zur
Weiterleitung der Verschlußdeckel zu den Kulturgefäßen, die
verschlossen werden müssen, versehen ist. Gegebenenfalls
werden die Verschlußdeckel mittels einer
Verschlußvorrichtung 18 auf die Kulturgefäße angepreßt.
Die sterile Vereinigung der Kulturgefäße mit der PVC-Folie
wird mit einer Wärmeeinheit (19) zum Einblasen aufgewärmter
Luft gewährleistet. Die PVC-Verschlußfolie ist in einem
Halteelement (12) angeordnet. Die Folie kann
selbstverständlich aus einem anderen passenden Material
bestehen, wenn dies erforderlich ist.
Die vorgeschlagene Anordnung kann wie folgt angewendet
werden:
Vor dem Beginn der Arbeit werden die Anlagen 3 und 17, die hier als Ultraviolettlampen ausgebildet sind, zur Gewährleistung der Sterilität eingesetzt und ggfs. in den antiseptischen Raum der Anordnung geschafft. Der darauffol gende Verfahrensschritt besteht darin, die Kulturgefäße im Speicher 1 anzuordnen und den Speisekopf 71 mit dem ersten Lagerbehälter 61, der mit den sterilisierten Nährstoffkomponenten versehen ist, zu verbinden. Die sterilisierten Verfestigungskomponenten in dem zweiten Lagerbehälter 62 müssen bis zum flüssigen Zustand erwärmt werden, und dann kann in dem aseptischen Raum der Speisekopf 72 mit dem zweiten Lagerbehälter 62 verbunden werden. Die Speiseköpfe 71, 72 sollten mit dem Mischkopf 8, z.B. mittels eines flexiblen Rohrelements, angekoppelt werden. Die Lagerbehälter, die in dieser Weise vorbereitet werden, können in die Thermostateinrichtung 91, 92 angeordnet werden, um die erwünschte Temperatur zu gewährleisten. Das Halteelement 12 ist gegebenenfalls mit einer gewickelten PVC-Folie ausgestattet, wobei das freie Ende der Folie an der Oberfläche der zylindrischen Fördereinrichtung 13 in der naheliegenden Umgebung des Heizfadens 14 befestigt werden muß. Wenn angewendet, sollte die Speichereinheit 15 mit Verschlußdeckeln, bestehend aus geeigneten Grundstoffen, die übereinanderliegen, gefüllt werden. Danach wird die Anordnung an eine Steuerungseinheit zur Regulierung der Verfahrensbedingungen angeschlossen.
Vor dem Beginn der Arbeit werden die Anlagen 3 und 17, die hier als Ultraviolettlampen ausgebildet sind, zur Gewährleistung der Sterilität eingesetzt und ggfs. in den antiseptischen Raum der Anordnung geschafft. Der darauffol gende Verfahrensschritt besteht darin, die Kulturgefäße im Speicher 1 anzuordnen und den Speisekopf 71 mit dem ersten Lagerbehälter 61, der mit den sterilisierten Nährstoffkomponenten versehen ist, zu verbinden. Die sterilisierten Verfestigungskomponenten in dem zweiten Lagerbehälter 62 müssen bis zum flüssigen Zustand erwärmt werden, und dann kann in dem aseptischen Raum der Speisekopf 72 mit dem zweiten Lagerbehälter 62 verbunden werden. Die Speiseköpfe 71, 72 sollten mit dem Mischkopf 8, z.B. mittels eines flexiblen Rohrelements, angekoppelt werden. Die Lagerbehälter, die in dieser Weise vorbereitet werden, können in die Thermostateinrichtung 91, 92 angeordnet werden, um die erwünschte Temperatur zu gewährleisten. Das Halteelement 12 ist gegebenenfalls mit einer gewickelten PVC-Folie ausgestattet, wobei das freie Ende der Folie an der Oberfläche der zylindrischen Fördereinrichtung 13 in der naheliegenden Umgebung des Heizfadens 14 befestigt werden muß. Wenn angewendet, sollte die Speichereinheit 15 mit Verschlußdeckeln, bestehend aus geeigneten Grundstoffen, die übereinanderliegen, gefüllt werden. Danach wird die Anordnung an eine Steuerungseinheit zur Regulierung der Verfahrensbedingungen angeschlossen.
Die Verfahrensschritte sind wie folgt:
Die Dosiereinheit 2 bewegt ein Kulturgefäß zur
Austrittsöffnung des Mischkopfes 8. In diesem
Verfahrensschritt kann die Rutsche 4 behiflich sein. Der
Mischkopf 8 nimmt die benötigten Komponenten in
erforderlichen Mengen von dem ersten Lagerbehälter 61 und
dem zweiten Lagerbehälter 62 durch die Speiseköpfe 71, 72
auf. In dem Kulturgefäß bewirkt die Verfestigungskomponente
eine Verfestigung des Kulturbodens. Die Fördereinheit 5
transportiert die Kulturgefäße zu dem mehrstelligen
Richtungselement 10, wo die Transplantation ausgeführt
werden kann. Die weitere Fördereinheit 11 transportiert die
Kulturgefäße zu den darauffolgenden Verfahrensschritten.
Eine Möglichkeit besteht darin, daß die Transplantation im
Kulturgefäß während des Transportes auf der
Oberfläche der Fördereinheit 5 ausgeführt werden kann, wobei
die Fördereinheit kurz zum Stillstand gebracht wird. In
diesem Fall wird das mehrstellige Richtungselement 10 nicht
benötigt.
Nach der Transplantation leitet die Fördereinheit 5 oder 11
die Kulturgefäße zur Anlage zum sterilen Abschließen weiter.
Gemäß einer Möglichkeit hält das Kulturgefäß unterhalb der
zylindrischen Fördereinrichtung 13 an, von wo aus die
PVC-Folie auf das Gefäß angepreßt wird. Danach schneidet der
Heizfaden 14 die Folie und in einer Wärmebehandlungseinheit
19 unter dem Einfluß einer relativ hohen Temperatur wird die
Folie, auf den oberen Teil des Kulturgefäßes gespannt. Auf
diese Weise werden die sterilen Bedingungen völlig
verwirklicht.
Eine andere bevorzugte Lösung besteht darin, die aus
Kunststoff bestehenden Verschlußdeckel anzuordnen. In diesem
Fall leitet die Dosiereinheit 16 die Deckel weiter zur
Oberfläche des Gefäßes, wo sie dann durch die
Verschlußvorrichtung 18 auf dem Gefäß angepreßt werden.
Die in dem aseptischen Raum verschlossenen Kulturgefäße
werden von den innenliegenden Teilen der Anordnung
weggeführt, wobei die Verschlußvorrichtungen
Kunststoffdeckel und Folie anbringen, die auch gleichzeitig
angebracht werden können. Die Verschlußdeckel sind in diesem
Fall mit Perforierungen, wie in den darauffolgenden
Verfahrensschritten erforderlich, versehen.
Claims (9)
1. Anordnung zum Mikrovermehren von Pflanzen, mit einem
aseptischen Raum sowie sterilisierten Kulturgefäßen,
dadurch gekennzeichnet, daß im
aseptischen Raum ein Speicher (1) zur Aufnahme einer
Dosiereinrichtung (2) zur Weiterleitung der
Kulturgefäße, eine Anlage (3) zur Gewährleistung der
Sterilität der Kulturgefäße in dem Speicher (1), eine
Fördereinheit (5), welche unterhalb der
Dosiereinrichtung (2) oder in der Umgebung derselben
angeordnet ist, ein erster Lagerbehälter (61) zur
Aufnahme steriler Nährstoffkomponenten, ein zweiter
Lagerbehälter (62) zur Aufnahme steriler
Verfestigungskomponente, zumindest ein Speisekopf (71;
72), welcher mit dem ersten Lagerbehälter (61) und dem
zweiten Lagerbehälter (62) verbunden ist, ein Mischkopf
(8), welcher mit zumindest einem Speisekopf (71; 72)
verbunden und mit einer Ausgangsöffnung versehen ist,
eine Thermostateinheit (91; 92) zur Gewährleistung der
erwünschten Temperatur des ersten Lagerbehälters (61)
und des zweiten Lagerbehälters (62) sowie eine
Vorrichtung zum sterilen Abschließen der Kulturgefäße
vorgesehen sind.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Vorrichtung zum sterilen Abschließen der
Kulturgefäße ein Halteelement (12) zur Aufnahme einer
oberhalb der Fördereinheit (5) angeordneten
Verschlußfolie, eine zylindrische Fördereinrichtung (13)
zur Weiterleitung der Verschlußfolie, und einen in der
Nähe der zylindrischen Fördereinrichtung (13) liegenden
Heizfaden (14) zum Schneiden der Verschlußfolie sowie
eine Wärmebehandlungseinheit (19)
einschließt.
3. Anordnung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zum sterilen
Abschließen der Kulturgefäße eine Speichereinheit (15)
zur Aufnahme von Verschlußdeckeln, eine Dosiereinheit
(16) zur Weiterleitung der Verschlußdeckel, und Anlagen
(17) zur Gewährleistung der Sterilität der
Verschlußdeckel und gegebenenfalls eine
Verschlußvorrichtung (18) zur Fixierung der
Verschlußdeckel an den Kulturgefäßen einschließt.
4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Anlagen (3, 17) zur
Gewährleistung der Sterilität eine Ultraviolettlampe
einschließen.
5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die Thermostateinheit (91, 92)
zumindest ein Element der Gruppe, die zumindest einen
der Speiseköpfe (71, 72) und den Mischkopf (8)
einschließt, umgibt.
6. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Fördereinheit (5) mit einer Klauenoberfläche
ausgebildet ist.
7. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
ein flexibles Rohrelement zur Kopplung des Mischkopfes
(8) mit zumindest einem der Speiseköpfe (71, 72)
angebracht ist.
8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß unterhalb der Dosiereinheit (2) eine
Rutsche (4) vorgesehen ist.
9. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß ein mehrstelliges Richtungselement
(10) am Ende der Fördereinheit (5) vorgesehen ist, und
daß eine weitere Fördereinheit (11), die
mit einer Klauenoberfläche ausgebildet ist, mit dem
Richtungselement (10) gekoppelt ist.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (1)
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