一種用於草莓的周期浸沒式生物反應器裝置及其使用方法
2023-06-28 06:43:26
一種用於草莓的周期浸沒式生物反應器裝置及其使用方法
【專利摘要】本發明公開了一種用於草莓組培苗的周期浸沒式生物反應器裝置及其使用方法，該裝置包括：供氣裝置；裝有液體培養基的儲液裝置；在草莓組培苗浸沒階段，將供氣裝置的氣體供應給儲液裝置的第一輸送裝置；裝有草莓組培苗的儲料裝置；在草莓組培苗非浸沒階段，將供氣裝置的氣體供應給儲料裝置的第二輸送裝置；用於連通所述儲料裝置和儲液裝置的連通管道。該裝置為草莓的組織培養提供了良好的生長環境，有效的改善了容器內物化環境，與傳統培養方式相比，本發明所培養的草莓組培苗的增殖數、增殖倍數、株高都明顯優於傳統培養的草莓組培苗。
【專利說明】一種用於草莓的周期浸沒式生物反應器裝置及其使用方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於生物【技術領域】，涉及一種用於草莓的周期浸沒式生物反應器裝置。
【背景技術】
[0002]草莓是多年生宿根性草本植物，是世界上分布廣泛的重要漿果之一。因其植株矮小，適合保護地栽培，周期短且方便管理，在我國果業種植中發展迅速。據有關統計顯示，到2011年，我國草莓生產種植面積已達200萬畝，總產量200萬噸，每年出口草莓約10萬噸，成為世界上最大的草莓生產和加工出口國。
[0003]目前，草莓的主要培養方式有固體培養和液體培養兩種，固體培養主要是通過誘導愈傷組織再生不定芽的方式進行繁殖，這種培養方式需要耗費大量的瓊脂，並且在灌裝及清洗時需處理大量容器，耗費大量的勞動力，導致生產成本居高不下。液體培養雖然無需更換容器，具有更新容易、清洗方便、便於大型容器應用和減少轉苗時間等優點，但缺點也很明顯，例如容易缺氧、長期浸沒於液體中草莓苗各器官易玻璃化等。上述繁殖方式，都難以滿足我國草莓產業對大規模、高質量種苗的迫切需求。
【發明內容】
[0004]為了克服上述現有技術存在的問題，本發明一方面提供一種用於草莓的周期浸沒式生物反應器裝置，包括:
[0005]供氣裝置；
[0006]裝有液體培養基的密封儲液裝置；
[0007]用來在草莓組培苗浸沒階段，將來自所述供氣裝置的氣體供應給儲液裝置的第一輸送裝置；
[0008]裝有草莓組培苗的密封儲料裝置；
[0009]用來在草莓組培苗非浸沒階段，將來自所述供氣裝置的氣體供應給儲料裝置的第二輸送裝置；
[0010]用於連通所述儲料裝置和儲液裝置的連通管道；
[0011]其中，在草莓組培苗浸沒階段，所述連通管道將液體培養基從儲液裝置輸送到儲料裝置，在草莓組培苗非浸沒階段，所述連通管道將液體培養基從儲料裝置輸送到儲液裝置。
[0012]特別是，在草莓組培苗浸沒階段，所述第一輸送裝置把來自供氣裝置的氣體送入儲液裝置，將儲液裝置內的液體培養基被壓入所述連通管道後，由連通管道輸送到儲料裝置。
[0013]其中，第一輸送裝置包括連通所述供氣裝置和儲液裝置的第一管道；連通所述儲液裝置和外界的第二管道；所述第一管道上設有第一閥門，第二管道上設有第二閥門。
[0014]尤其是，在草莓組培苗非浸沒階段，所述第二輸送裝置通過把來自供氣裝置的氣體送入儲料裝置，將儲料裝置內的液體培養基被壓入所述連通管道後，由連通管道輸送回儲液裝置。
[0015]其中，第二輸送裝置包括:連通所述供氣裝置和儲料裝置的第三管道；連通所述儲液裝置和外界的第四管道；所述第三管道上設有第三閥門，第四管道上設有第四閥門。
[0016]特別是，所述供氣裝置包括:空氣壓縮機；連接空氣壓縮機的主管道，用於輸出空氣壓縮機中的氣體；設在主管道上的除塵除油減壓閥。
[0017]尤其是，所述的用於草莓的周期浸沒式生物反應器裝置，還包括用於控制所述第一、第二、第三和第四閥門的控制裝置。
[0018]其中，所述控制裝置包括時間控制器和雙延時時間繼電器。
[0019]特別是，所述的儲液裝置和儲料裝置的進/出氣口處設有膜過濾器。
[0020]本發明另一方面提供一種使用所述的用於草莓的周期浸沒式生物反應器裝置進行草莓組培苗的組織培養的方法，包括以下步驟:
[0021]打開第一輸送裝置，第一輸送裝置把來自供氣裝置的氣體送入儲液裝置，儲液裝置內的液體培養基被壓入所述連通管道後，由連通管道輸送到儲料裝置；
[0022]經過時間T1後，關閉第一輸送裝置，並打開第二輸送裝置，第二輸送裝置把來自供氣裝置的氣體送入儲料裝置，儲料裝置內的液體培養基被壓入所述連通管道後，由連通管道輸送回儲液裝置；
[0023]經過時間T2後，關閉第二輸送裝置，完成一次浸沒處理；
[0024]經過時間T3後，重複上述浸沒處理。
[0025]特別是，打開第一輸送裝置，包括打開第一閥門和第二閥門，來自供氣裝置的氣體通過第一管道進入儲液裝置，使儲液裝置內的液體培養基被壓入所述連通管道後，由連通管道輸送到儲料裝置，而氣體通過第二管道排出。
[0026]尤其是，關閉第一輸送裝置，包括關閉第一閥門和第二閥門。
[0027]特別是，打開第二輸送裝置，包括打開第三閥門和第四閥門，來自供氣裝置的氣體通過第三管道進入儲料裝置，使儲料裝置內的液體培養基被壓回所述連通管道後，由連通管道輸送回儲液裝置，而氣體通過第四管道排出。
[0028]尤其是，關閉第二輸送裝置，包括關閉第三閥門和第四閥門。
[0029] 特別是，T1=Imin,T2=2min, T3=3h。
[0030]本發明與現有技術相比，具有以下有益結果:
[0031]1.本發明使用的生物反應器為草莓的組織培養提供了一個良好的生長環境，有效的改善了容器內物理和化學環境，增加了容器中氣體和培養基中氣體的交換，在草莓組培苗浸沒階段，液體培養基能與組織直接接觸，刺激和促使組織吸收營養，使組培苗可以更有效的利用培養基中的營養成分。
[0032]2.另一方面，在草莓組培苗非浸沒階段，避免了普通液體培養產生有害物質所誘導的玻璃化問題，同時防止養分沉積和有害物質累積。
[0033]3.與傳統培養方式相比，本發明所培養的草莓組培苗的增殖數和增殖倍數是傳統培養的3倍，株高也明顯高於傳統培養的草莓組培苗。
[0034]4.本發明的生物反應器裝置，構造簡單，組裝成本低，便於操作和普及。
【專利附圖】
【附圖說明】[0035]圖1是本發明用於草莓的周期浸沒式生物反應器裝置的結構示意圖。
[0036]附圖標記說明:1_儲液裝置；2_儲料裝置；3_第一管道；4_第二管道；5_第三管道；6_第四管道；7_連通管道；8_進/出氣口處；9-主管道。
【具體實施方式】
[0037]下面通過【具體實施方式】來進一步描述本發明所述技術方案的有益效果，這些實施例僅是範例性的，並不對本發明的範圍構成任何限制。本領域技術人員應該理解的是，在不偏離本發明的配方思路、用途範圍下可以對本發明技術方案的細節和形式進行修改或替換，但這些修改和替換均落入本發明的保護範圍內。
[0038]圖1是本發明用於草莓的周期浸沒式生物反應器裝置的結構示意圖。如圖1所示，本發明的用於草莓組培苗的周期浸沒式生物反應器裝置，包括:
[0039]供氣裝置；
[0040]裝有液體培養基的密封儲液裝置I ;
[0041]用來在草莓組培苗浸沒階段，將來自所述供氣裝置的氣體供應給儲液裝置I的第一輸送裝置；
[0042]裝有草莓組培苗的密封儲料裝置2 ；
[0043]用來在草莓組培苗非浸沒階段，將來自所述供氣裝置的氣體供應給儲料裝置2的第二輸送裝置；
[0044]用於連通所述儲液裝置I和儲料裝置2的連通管道7 ；
[0045]其中，在草莓組培苗浸沒階段，所述連通管道7將液體培養基從儲液裝置I輸送到儲料裝置2，在草莓組培苗非浸沒階段，所述連通管道7將液體培養基從儲料裝置2輸送到儲液裝置I。
[0046]其中，供氣裝置包括空氣壓縮機；連接空氣壓縮機的主管道9，用於輸出空氣壓縮機中的氣體；設在主管道上的除塵除油減壓閥。
[0047]其中，第一輸送裝置包括連通供氣裝置和儲液裝置1的第一管道3 ;連通儲液裝置I和外界的第二管道4 ;具體地，第一管道3上設有第一閥門，第二管道4上設有第二閥門。
[0048]其中，第二輸送裝置包括連通供氣裝置和儲料裝置2的第三管道5 ;連通儲料裝置2和外界的第四管道6;具體地，第三管道5上設有第三閥門，第四管道6上設有第四閥門。
[0049]具體地，第一、第二、第三、第四閥門均為電磁閥。
[0050]其中，主管道和第一管道、第三管道，第一管道和第四管道，第二管道和第三管道均通過三通連接。
[0051]特別是，本發明的用於草莓組培苗的周期浸沒式生物反應器裝置，還包括:用於控制所述第一、第二、第三和第四閥門的控制裝置，具體地，控制裝置包括時間控制器和雙延時時間繼電器。
[0052]其中，儲液裝置I和儲料裝置2的進/出氣口處設有膜過濾器(圖中未示出)。
[0053]使用本發明的用於草莓的周期浸沒式生物反應器裝置進行草莓組培苗的組織培養的方法，包括以下步驟:
[0054] 設定時間控制器每3小時啟動一次，每次啟動時間為3分鐘。當時間控制器啟動後，整個生物反應器裝置的電路連通，時間控制器控制雙延時時間繼電器先與第一和第二閥門連通lmin，這時第一和第二閥門打開，外界空氣經空氣壓縮機壓縮後，進入主管道，經除塵除油減壓閥初步淨化後，流入第一管道3，在儲液裝置I的進氣口處由膜過濾器進行進一步淨化後，進入儲液裝置1，並使儲液裝置I內的液體培養基被壓入所述連通管道7後，由連通管道7輸送到儲料裝置2，剩餘氣體通過第二管道4排出；
[0055]雙延時時間繼電器與第一和第二閥門連通Imin後，時間控制器控制雙延時時間繼電器與第一和第二閥門斷開，再與第三和第四閥門連通2min，這時第一和第二閥門關閉，第三和第四閥門打開，外界空氣經空氣壓縮機壓縮後，進入主管道，經除塵除油減壓閥初步淨化後，流入第三管道5，在儲料裝置2的進氣口處由膜過濾器進行進一步淨化後，，進入儲料裝置2，並使儲料裝置2內的液體培養基被壓入所述連通管道7後，由連通管道7輸送回儲液裝置1，完成一次浸沒處理，剩餘氣體通過第四管道6排出；
[0056]雙延時時間繼電器與第三和第四閥門連通2min後，時間控制器關閉，雙延時時間繼電器與第三和第四閥門斷開，完成一次浸沒處理；
[0057]時間控制器3h後再次啟動，重複上述浸沒處理。
[0058]採用本發明的周期浸沒式生物反應器裝置對草莓繼代苗進行培養，並與傳統固體培養基培養方法進行比較。
[0059]原材料:莖尖脫毒處理誘導的草莓第三代繼代苗各兩棵。
[0060]培養基配方:傳統固體培養基配方為MS+1.0mg/L噻重氮苯基脲；0.5mg/L a_萘乙酸；30g/L蔗糖；瓊脂6g/L。本發明的培養基配方除不含瓊脂外，其餘與傳統固體培養基配方相同。
[0061]培養條件:溫度(25±2°C)，相對溼度70%，光照強度為60 μ mol m^2s^( 16h光照，8h黑暗)，接種密度為2株/0.25L。20天繼代I次，40天後比較兩種方式的增殖數、增殖倍數及株高，結果如表1所示。
[0062]增殖倍數=調查時芽數/接種芽數.[0063]由表1可知，利用本發明的生物反應器培養的草莓組培苗增殖數量為123棵，而在同樣的培養條件下，傳統固體培養的組培苗增殖數為42棵；本發明所培養的草莓組培苗的增殖倍數為61.5，約是傳統固體培養增殖率的3倍，株高也比傳統培養方式高出27.57%，並且存在顯著性差異(P <0.05)。可見，本發明的周期浸沒式生物反應器裝置能顯著改善草莓組培苗的增殖數量和質量。
[0064]表1不同培養方式對草莓組培苗增殖數、增殖倍數及株高的影響
[0065]
【權利要求】
1.一種用於草莓組培苗的周期浸沒式生物反應器裝置，其特徵在於，包括: 供氣裝置； 裝有液體培養基的密封儲液裝置； 用來在草莓組培苗浸沒階段，將來自所述供氣裝置的氣體供應給儲液裝置的第一輸送裝置； 裝有草莓組培苗的密封儲料裝置； 用來在草莓組培苗非浸沒階段，將來自所述供氣裝置的氣體供應給儲料裝置的第二輸送裝置； 用於連通所述儲料裝置和儲液裝置的連通管道； 其中，在草莓組培苗浸沒階段，所述連通管道將液體培養基從儲液裝置輸送到儲料裝置，在草莓組培苗非浸沒階段，所述連通管道將液體培養基從儲料裝置輸送到儲液裝置。
2.按照權利要求1所述的用於草莓組培苗的周期浸沒式生物反應器裝置，其特徵在於，在草莓組培苗浸沒階段，所述第一輸送裝置把來自供氣裝置的氣體送入儲液裝置，儲液裝置內的液體培養基被壓入所述連通管道後，由連通管道輸送到儲料裝置。
3.按照權利要求2所述的用於草莓組培苗的周期浸沒式生物反應器裝置，其特徵在於，在草莓組培苗非浸沒階段，所述第二輸送裝置通過把來自供氣裝置的氣體送入儲料裝置，儲料裝置內的液體培養基被壓入所述連通管道後，由連通管道輸送回儲液裝置。
4.按照權利要求1所述的用於草莓組培苗的周期浸沒式生物反應器裝置，其特徵在於，所述第一輸送裝置包括: 連通所述供氣裝置和儲液裝置的第一管道； 連通所述儲料裝置和外界的第二管道； 其中，所述第一管道上設有第一閥門，第二管道上設有第二閥門。
5.按照權利要求5所述的用於草莓組培苗的周期浸沒式生物反應器裝置，其特徵在於，所述第二輸送裝置包括: 連通所述供氣裝置和儲料裝置的第三管道； 連通所述儲液裝置和外界的第四管道； 其中，所述第三管道上設有第三閥門，第四管道上設有第四閥門。
6.按照權利要求1所述的用於草莓組培苗的周期浸沒式生物反應器裝置，其特徵在於，所述供氣裝置包括: 空氣壓縮機； 連接空氣壓縮機的主管道，用於輸出空氣壓縮機中的氣體； 設在主管道上的除塵除油減壓閥。
7.按照權利要求1-6任一項所述的用於草莓的周期浸沒式生物反應器裝置，其特徵在於，還包括用於控制所述第一、第二、第三和第四閥門的控制裝置。
8.按照權利要求7所述的用於草莓的周期浸沒式生物反應器裝置，其特徵在於，所述控制裝置包括時間控制器和雙延時時間繼電器。
9.按照權利要求1所述的用於草莓的周期浸沒式生物反應器裝置，所述的儲液裝置和儲料裝置的進/出氣口處設有膜過濾器。
10.使用權利要求1所述的用於草莓的周期浸沒式生物反應器裝置進行草莓組培苗的組織培養的方法，包括以下步驟: 打開第一輸送裝置，第一輸送裝置把來自供氣裝置的氣體送入儲液裝置，儲液裝置內的液體培養基被壓入所述連通管道後，由連通管道輸送到儲料裝置； 經過時間T1後，關閉第一輸送裝置，並打開第二輸送裝置，第二輸送裝置把來自供氣裝置的氣體送入儲料裝置，儲料裝置內的液體培養基被壓入所述連通管道後，由連通管道輸送回儲液裝置； 經過時間T2後，關閉第二輸送裝置，完成一次浸沒處理； 經過時間T3後，重複上述浸沒處理。
【文檔編號】A01H4/00GK103875531SQ201410108408
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年3月21日 優先權日:2014年3月21日
【發明者】姬謙龍, 賈士乾, 王貴禧, 韓素英, 劉悅萍, 於湧鯤, 張喬麗 申請人:北京農學院