组培室功能区分和常用的器材功能

组培室建设首要考虑的问题就是组培室需要哪些设备条件和需要什么样的培养条件。对这些有了全面了解以后，我们便可以因地制宜地新建或利用现有房屋建设实验室。在设计组培室时，一般情况应按组培的流程来设计，同时考虑人物分流顺畅，空间合理利用。植物组织培养要求严格的无菌的条件，需要一定专业仪器设备、器材和用具，同时还需要人工控制温度、光照、湿度等培养条件。

实验室

一个标准的组织培养实验室应当包括洗涤室、配置室、接种室、培养室、观察室（冷却室）、灭菌室、洗苗室等。在实际中可结合可行条件，合并一部分。

（一）洗涤室　

洗涤室完成玻璃器皿和其它仪器的清洗、干燥和贮存。室内应配备大型水槽，用于培养器皿的洗涤，最好是内衬白瓷砖的水泥槽。为防止碰坏玻璃器皿，可铺橡胶板，上下水道要畅通。备有大型塑料筐，用于放置培养器皿。可直接置于搁架上，以节约空间和便于运输工作。备有空干架，以空干涮净的培养器皿。

（二）配置室、灭菌室（可分开）

准备室要求明亮、通风。在准备室内要完成培养基制备以及试管苗出瓶、清洗与整理工作。如果房间较多，可将准备室分为洗涤室和配置室两部分。洗涤室专门负责试管苗出瓶与培养器皿的清洗工作；配置室则负责培养基的配制、分装、包扎和高压灭菌等工作。

为完成培养基的制备工作，准备室还应配备以下仪器设备：

1．工作台

其高度应方便配制工作。

2．药品柜

用以放置常用药品。

3．普通冰箱

主要用于贮存母液、各种易变质、易分解的化学药品以及植物材料等。

4．电子分析天平和托盘天平

电子分析天平精确度为0.g，用于称取大量元素、微量元素、维生素、激素等微量药品；托盘天平精确度为0.1g，用于称取用量较大的糖和琼脂等。天平应放置在干燥、不受振动的固定操作台上。

5．纯水仪或电蒸馏水器

纯水仪提供纯水，水质好。电蒸馏水器，采用硬质玻璃或金属制成。蒸馏水用于配制母液或培养基，配培养基可用自来水来代替，若实验要求严格的话，则须用蒸馏水。

6．磁力搅拌器 　　

磁力搅拌器用于加速搅拌难溶的物质，如各种化学物质、琼脂粉等。磁力搅拌器还可加热，使之更利于溶解。

7．恒温水浴锅或恒温振荡水浴

水浴锅用于难溶药品的溶解、琼脂的溶化等。若没有水浴锅，也可用或W电炉或电饭锅代替。电炉应配有铝锅。

8．酸度计　

组织培养中培养基pＨ值的准确度是十分重要的，应当使用酸度计，若无酸度计，也可使用pH试纸进行粗测。首次使用酸度计前，应用标准液调节定位，然后固定。测量pＨ时，待测液必须充分搅拌均匀。如果培养基温度过高，测量时要调整pＨ计上的温度扭使之和培养基温度相当。注意保护好玻璃电极，用后电极应用蒸馏水冲洗净，盖上电极帽。

9．培养基分装设备

小型组织培养实验室可采用烧杯、漏斗等作为分装培养基的工具。也可采用医用“下口杯”作为分装工具，在“下口杯”的下口管上套一段软胶管，加一弹簧止水夹，使用时非常合用。更大规模或要求更率时，可考虑采用液体自动定量灌注设备。

10．高压灭菌锅

用以进行培养基和器械用具的灭菌。小规模实验室可选用小型手提式高压灭菌锅。如果是连续的大规模生产，应选用大型立式的或卧式的高压灭菌锅。通常以电作能源。

11．烘箱

用于干燥洗净的玻璃器皿，也可用于干热灭菌和测定干物重。用于干燥需保持80～℃；进行干热灭菌需保持℃，达１～３小时；若测定干物重，则温度应控制在80℃烘干。

12．恒温培养箱

内有温度调节器，生化培养箱还配有光源，用于植物材料的培养。　

（三）接种室

接种室是是进行植物材料的分离接种及培养物转移的一个重要操作室。其无菌条件的好坏对组织培养成功与否起重要作用。

在工作方便的前提下，无菌操作室宜小不宜大，一般7～8m2；要求地面、天花板及四壁尽可能密闭光洁，易于清洁和消毒。无菌操作室应配置拉动门，以减少开关门时的空气扰动。

无菌操作室要求干爽安静，清洁明亮，在适当位置吊装1～2盏紫外线灭菌灯，用以经常地照射灭菌。最好能安置一小型空调，使室温可控，这样可让门窗紧闭，减少与外界空气对流。

无菌操作室应设有缓冲间，面积2m2为宜。进入无菌操作室前在此更衣换鞋，以减少进出时带入杂菌。缓冲间最好也安一盏紫外灭菌灯，用以照射灭菌。

无菌操作室的主要设备及用具有：

1．接种箱　

在投资少的情况下，可以用接种箱来代替超净台。接种箱依靠密闭、药剂熏蒸和紫外灯照射来保证内部空间无菌。但操作活动受限制，准备时间长，工作效率低。

2．超净工作台　

超净台的优点是操作方便自如，比较舒适，工作效率高，准备时间短。开机10分钟即可操作，可进行长时间使用。并可以保证无菌材料在转移接种过程中不受污染。

3．无菌操作用的器具

按单人超净台上的用量计：酒精灯1个；20～25cm长的医用镊子1把；4号解剖刀1把，解剖刀片若干；15cm医用剪1把；ml广口瓶1只，内放酒精，现代专业组培室多用接种器械灭菌器和容器口灭菌器，用于浸泡镊子、刀、剪等；用于架放灼烧过的刀、镊子的小架。

4．搁架

贮放高压灭菌后等待接种的培养基。

（四）培养室

是将接种的材料进行培养生长的场所。培养室的大小可根据需要的培养架的大小、数目、及其它附属设备而定。其设计以充分利用空间和节省能源为原则。高度比培养架略高为宜，周围墙壁要求有绝热防火的性能。

培养材料放在培养架上培养。培养架大多由金属制成，一般设6层。最低一层离地高约10厘米，其它每层间隔30厘米左右，培养架即高1.8米左右。培养架长度，因一般在每层上端装置日光灯,以供照明，所以都是根据日光灯的长度而设计，如采用28W日光灯，则长1.25m，21W的长１米即可。宽度一般为50cm。

培养室最重要的因子是温度，一般保持在20～27℃左右，可安装窗式或立式空调机。要求温度因热带植物和寒带植物等的种类不同而异，最好不同种类有不同的培养室。

室内湿度也要求恒定，相对湿度以保持在70～80%为好,可安装加湿器。

培养架上装置日光灯时，可安装定时开关钟控制照明时间，植物组织培养的光照强度一般在0～勒克斯（lux），每天照明10～16小时，也有的需要连续照明。短日照植物需要短日照条件，长日照植物需要长日照条件。

现代组培实验室大多设计为采用天然太阳光照作为能源，这样不但可以节省能源,而且组培苗接受太阳光生长良好，驯化易成活。在阴雨天用灯光作补充。

补光光源目前专业的组培室用全光谱冷光灯或led组培专用灯。

设备和器材

（一）玻璃器皿

在组织培养中配制培养基和进行培养需大量的玻璃器皿。要求由碱性溶解度小的硬质玻璃制成，以保证长期贮存药品及培养的效果；培养用的还要求透光度好，能耐高压高温，能方便放入培养基和培养材料的器皿，根据培养的目的和要求，可以采用不同种类、规格的玻璃器皿.其中以试管、三角瓶、培养皿等使用较多。

最常使用的是三角瓶，规格有、、毫升等，一般使用毫升三角瓶，无论静止或振荡培养皆适用。其培养面积大，利于组织生长，受光也比试管好。由于瓶口较小，亦不易污染。

培养皿常用9、12厘米直径等规格，要求上、下能密切吻合。这在游离细胞、原生质体、花粉等的静置培养、看护培养、无菌种子的发芽、植物材料的分离等都需采用。

试管常用口径18×mm或20×mm规格。可用于培养较高的试管苗，另外也不易污染。

培养器皿还可就地取材，采用一些代用品。工厂化生产可采用广口的ml左右罐头瓶，加盖半透明的塑料盖，由于瓶口大，所以大量繁殖时操作方便、工作效率高，也减少了培养材料的损伤。但缺点是易引起污染。

目前，培养容器和制备培养基所需的玻璃器皿渐被塑料器皿所代替。塑料容器具有质轻、透明、不易破碎、成本低等优点，如培养容器多为平底方盒形，可增加培养的植株数，并能一层层地叠摞起来，从而节约空间。这类塑料制品多是采用聚丙烯材料制成，能耐高温，可进行高压灭菌。有些产品为一次性消耗品，不但可节省洗涤人工，还可节省时间，提率。一次性塑料容器或带螺丝帽的玻璃瓶，无须另外配盖，使用时是非常方便的。

瓶口封塞可用多种方法，要具有一定的通气性和密闭性，以防止培养基干燥和杂菌污染。以前封口常用棉塞。不过这种封口办法夏季极易污染，且不易保持培养基湿度。现在多采用聚丙烯塑料膜作为封口，以线绳结扎或橡皮圈箍扎。为了增加通气性，可在里面衬一层硫酸纸或牛皮纸。这样经济方便，且通气好。也可采用专用的封口材料如封口膜。

在组织培养中配制培养基，贮藏母液，材料的消毒等需要各种化学实验用的玻璃器皿，包括、、0毫升烧杯；、0毫升量筒；、0毫升试剂瓶（棕色）等等。

（二）器械用具

１．镊子类

主要采用医疗上用的镊子。根据操作的需要有各种类型，若用毫升的三角瓶作为培养瓶，可用２20厘米长的镊子。镊子过短.容易使手接触瓶口，造成污染。镊子太长，使用起来不灵活。某些微小部分的精细操作则用钟表镊子，如在分离茎尖幼叶时，由于其尖端锋利，所以几乎可代替剪刀使用。

２．剪刀类

可采用五官科用的中型剪刀。主要用于切断茎段、叶片等。也可以用弯形剪刀，由于其头部弯曲，可以深入到瓶口中进行剪切。

3．解剖刀

切割较小材料时可用解剖刀。分离茎尖分生组织，有时也用解剖刀。常用的解剖刀刀片可以经常调换，刀口要保持锋利状态，否则切割时会造成挤压，引起周围细胞组织大量死亡，影响培养效果。

４．解剖针

解剖针用于深入到培养瓶中，转移细胞或愈伤组织。也可用于分离微茎尖的幼叶。

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无糖组培技术的特点在于：用CO2气体代替培养基中的糖作为组培植株的碳源，采用人工环境控制的手段，提供适宜不同种类植株生长的光、温、水、气等条件，促进植株的光合作用，从而促进植株的生长发育，达到快速繁殖优质种苗的目的。无糖组培工厂化育苗环境控制系统，利用嵌入式单片机系统实现了对组培箱内各主要环境因子的综合调控。具有运行稳定、成本低廉、操作方便、界面友好、显示方式灵活、数据分析能力强等许多优点，能完成对大型组培环境的综合自动调控，完全适用于无糖组培的规模化生产，具有广阔的应用前景。

CO2增施部分

系统由高压CO2钢瓶、减压阀门、流量控制阀门、电磁阀、缓冲罐、风机和回流控制装置等组成。

如上图1.减压阀门；2.电磁阀。

CO2增施采用CO2施放和风机强制换气的方法。CO2增施时具有较大的滞后性，CO2施放结束CO2电磁阀关闭到CO2均匀分布到各组箱内也有一段滞后时间，CO2浓度变化到CO2传感器检测到实际值之间还会有1分钟左右的滞后时间。

控制过程为：CO2增施时，控制系统向CO2电磁阀发出开启T1时间信号，压力为P流速为S的高浓度CO2经过电磁阀进入缓冲罐内，此时，控制系统控制风机开T2时间，风压P由回流阀调节，把混合气体吹入组培箱内。等待一段时间滞后T3时间后，CO2传感器的检测值稳定下来，再开始新的控制周期。CO2电磁阀打开持续时间T1、CO2流速S、风机打开持续时间T2、风压P、和CO2浓度检测等待时间T3都是可调的。实际生产中，不同生产周期中组培箱的数量由可能变化很大，通过调节上述控制参数，都可以达到较高的控制精度，很好的满足了生产的要求。

湿度控制部分

在组培箱内设置湿度传感器检测组培箱内气体的湿度。当检测到组培箱内湿度大于上限值时，环境控制仪可以控制风机持续打开一段时间，通过通风除湿。实际应用中，因为CO2搅拌风机和除湿风机为同一风机，且CO2补气时，也会对组培箱内湿度产生影响，所以程序把除湿动作和CO2补气动作设置成互锁状态。系统除湿时，CO2不能补气；CO2补气时，不能除湿。当系统的湿度传感器检测到的组培箱内湿度低于下限值时，环境控制仪控制喷雾装置进行喷雾增湿，湿度检测值高于设定值下限后，停止增湿。

光照控制部分

每个组培箱内安装了一排4个灯管，系统可以根据需要，开启部分或全部灯管。控制方式为定时控制和定量控制相结合。在光期外，采用定时控制，灯管全部关闭；光期内，则采用定量控制，把组培箱内的光照强度控制在一定范围内。

系统结构及功能特点

无糖组培自动控制系统为分布式系统，由计算机、无糖组培环境控制仪、传感器与检测部分和执行机构等部分组成分布式控制系统。

无糖组培环境控制仪

基于嵌入式技术开发了无糖组培环境控制仪，控制仪采用中文汉字液晶与键盘作为人机界面，可以通过键盘设定控制参数，控制仪可以采集多路CO2浓度、湿度、温度和光照，自动控制CO2电磁阀、调节阀、风机、加湿、光照等设备，调节环境参数达到设定的目标值。控制仪还具有环境参数记录和历史数据存储功能，可以通过RS总线与PC机联接。

无糖组培计算机软件

无糖组培计算机软件用于管理整个分布式控制系统，计算机可以与多台控制仪相联，控制仪的数量由生产规模的大小决定。计算机通过总线与控制仪进行通信，可以在计算机上对环境调节设备如电磁阀等进行直接控制，也可以设定控制仪控制参数，读取控制仪中CO2浓度等检测值，对组培箱内的环境参数进行监测。计算机软件还可以读取控制仪中存储的环境历史数据，保存在SQL数据库中，并生成历史数据曲线图和CO2消耗速率柱形图等，为在生产过程中分析确定组培微环境的最优环境控制参数提供了有效的技术手段。

案例：

无糖组培育苗车间有个组培箱，年产量为万株。培育植株有非洲菊、凤梨、蝴蝶兰等。每天光照12小时；光照强度为Lux～Lux；温度为23℃～26℃；湿度为80%～92%。在植株培养初期，需要的CO2量较少，CO2浓度上限值设为1PPM，下限值设为0PPM，CO2一次补气时间为2s,风机一次转动时间为50s，每天光期平均补气6次。在植株培养后期，需要的CO2量较大，CO2浓度上限值设为2PPM，下限值设为PPM，CO2一次补气时间为3s,风机一次转动时间为60s，每天光期平均补气7次。植株生长良好，发根率达%，取得了良好的经济效益。

植物无糖组织培养技术（光自养微繁殖技术）

是指在植物组织培养中改变植株所需碳的来源，使用不含糖的培养基，以CO2代替糖作为植物体的碳源，通过控制影响试管苗生长发育的环境因子，促进植株光合速率，使试管苗由兼养型转变为自养型，以更接近植物自然生长状态、成本相对较低的方式生产。

植物无糖培养系统及植物培养容器

包括：密闭培养室、培养架、培养容器、混气机构、CO2存储容器、电磁阀、供气管道、CO2浓度计、空调.

所述密闭培养室内放置至少一个培养架，培养架上放置至少一个培养容器；CO2存储容器通过供气管道与电磁阀相连接，电磁阀通过供气管道同时与CO2浓度计和空调的出风口相连；所述密闭培养室内部通过空调控温，并进行空气的内循环，以保证CO2气体的高效利用；培养容器可进行自然换气和强制换气，可有效补充容器内的CO2和调节空气湿度。

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