CN1020538C - 培养装置 - Google Patents

Abstract

培养装置包括培养箱和切片器械。培养箱用于培养植物的细胞、器官或组织碎片；切片器械用来对培养箱内培养好的植物体进行切片。在培养装置内，还有一个推出机构，用它将植物体推向切片机械。

Description

本发明涉及一种装有切片器械的培养装置。具体地说，涉及一种无须将在液态培养基或固态培养基中增殖后的愈伤组织和植物体（以下简称植物体）取出培养箱就可进行切片从而得到供培养用的新切片的培养装置。

植物组织培养包括两种培养方法，一种方法是使用琼脂一类的固体培养基完成培养，另一种方法是使用液体培养基完成培养。前一种方法的优点是，变异增生很容易生效。而后一种方法的优点是，培养材料不需要植床，也能够穿透到培养基内，所以不要求进行繁重的劳动，因此这种方法很适合于大规模栽培。然而，无论是那种方法，当作为栽培用的培养材料必须是在无菌的条件下获得时，例如，当栽培百合属植物鳞基的鳞苞时，鳞苞必须从鳞基上脱落，同时要在无菌条件下消毒。譬如在清洁台上由解剖刀和镊子进行切片，此外，为改善增生的百分比值时，鳞苞也必须小心地用解剖刀切开，所以当要获得培养材料时，就要求有大量的劳力和时间。

当把栽培得到的植物体用作培养材料时，情形也是一样的，同时，要求使用这些材料作进一步的培养，而且在液体培养基或固体培养基中变异和增生的植物体无菌地从培养装置中取出之后，培养后的材料碎片必须以上面所说的方法从植物体切片中得到。

当要使用由栽培和继代培养而得到的植物体时，按照现有技术 方法，每次培养所必须取出的植物体都应是可重复的，而且被培养的材料的碎块必须用手工办法获得。

为达到工业规模的生产，要得到能用作被培养材料的植物体的合适的碎块。

不言而喻，本发明的目的是消除现有技术的上述缺点，并提供一种培养装置，它能通过无菌切片得到培养碎块，而无需从培养箱中取出生长的植物体。

从下面的介绍中，可以明显看出本发明的另外一些目的及其他一些优点。

按照本发明，所提供的培养装置包括一个培养箱和一个切片器械，在培养箱内，对植物的细胞、器官和组织碎块作内部培养，切片器械用于对培养箱内排列的被培养的植物体进行切片。还包括一个推出机构，用它将植物体朝切片器械伸出，及喂料装，用来把含氧气体送入到培养基中。

参照附图更好地了解本发明，在附图中：

图1是培养装置的剖面图;

图2是圆盘平面图;

图3是表示培养装置另一个例子的纵向剖面示意图;

图4是同一例子的横向剖面示意图;

图5是表示切片器械的另一个例子的示意图;

图6是表示另一个例子的示意图;

图7是表示另外一个例子的示意图;

图8是沿图7中A-A线取的剖面图;

图9是从另一个切片器械侧面观察的示意图;

图10是再一个例子的示意图;

图11是另一个例子的示意图;

图12是另一个切片器械的示意图;

图13是另一个例子的示意图。

当植物被培养时，任何可以培养的植物均可使用。例如，百合（longiflorum）指状突、百合样本指状突、菖蒲属植物、鸢尾属植物、菊属多年生草本植物以及杂色麝香石竹等均包括在内。

作为植物器官和组织片，例如，主茎顶尖、主茎、叶、花、种籽、珠芽、鳞苞、根或其他组织切成小碎块才能使用。在使用之前，它们一般均用次氯酸钠或乙醇等灭菌，但当植物是无菌地收获时，就不需要上述灭菌操作了。

在栽培中，可以使用液体培养基的方法和固体培养基的方法。液体培养基可以是植物组织培养用的任何一种培养基，这样一种培养基的例子可能包括将碳素源加上植物激素而备制的培养基，如果有必要，还可将维它命和氨基酸加到穆拉希克-斯科格培养基〔62〕，林斯迈尔培养基〔65〕，以及怀持培养基〔63〕等等。

作为固体培养基，通常使用琼脂培养基。

培养箱可以成垂直，也可做成水平配置，同时当采用液体培养基时，它可以是振荡型液体培养基，也可以是通过充气产生气泡的气泡型液体培养基。

当采用液体培养基时，培养完成后，将液体培养基从培养箱里排出，用推出机构将剩下的植物体推向切片器械而完成切片，或者由推出机构将培养肉汤和植物体一起推出而完成切片，同时排放出培 养肉汤。当使用固体培养基时，一般利用推出机构，将固体培养基和植物体一起推出，从而使植物体伸向切片器械。

根据所使用的是液体培养基还是固体培养基，切片器械是有所不同的。当使用液体培养基时，切片器械的例子如图1和图2所示，这种器械包括圆盘3、弧形排放槽沟4和刀片。圆盘3放在水平放置的圆柱形培养箱的一端上，圆柱形培养箱由在垂直平面内旋转的电动机2驱动，弧形排放槽沟4在圆盘3的中心向边缘的部位，刀片的刀刃沿着排放槽沟4放置。在培养过程中，由于排放槽沟4的位置处在液体培养基6上方的位置，使器械保持不动，以防止培养基通过槽沟4泄漏。在切片过程中，下沉到培养肉汤的培养好的碎块切片通过弧形槽沟而排出。作为切片器械的另一个实施例，例如，它可能包括具有固定圆盘的切片器械、排放槽沟和刀片，固定圆盘放在水平培养箱的一端，排放槽沟在上述园盘的某个部分上构成，圆盘浸入到培养肉汤之内，利用旋转的或反覆转动的或反复直线运动的刀片对植物体切片。同时，在培养过程中排放槽沟由刀片挡住，而在切片过程中，培养好的组织切片能够从排放槽沟穿过，还有一个具有排放槽沟的切片器械，排放槽沟在圆柱形培养箱底部圆周面上形成，植物体切片用的刀片则是轴向上或沿圆周面上的圆周方向的往复运动而工作的，在培养过程中，排放槽沟由刀片盖住，而在切片过程中，培养好的碎块切片能够从排放槽沟穿过。

图3至13表示在液体培养基和固体培养基两种情况下都能使用的切片器械。图3和4所示的实施例中，它包括旋转刀片25和细杆26，刀片25以恒定间隔装在各自的垂直轴24上，垂直轴以恒定的间隔垂直地安装，可以通过电动机23作旋转和前后驱动，细杆 26是从座架22侧向伸出，形状如同梳子，可在旋转刀片上、下、前、后移动。图5所示的实施例中，用以恒定间隔垂直排列的许多平行的棃形板带代替图3和图4中所示的细杆。图6表示一个外形和理发推子类似的实施例，它包括固定刀片28和活动刀片29，固定刀片以恒定间隔平行地垂直排列，活动刀片相对地移动，或在相邻两固定刀片28之间摆动，与固定刀片成滑动接触。图7和图8示出的实施例包括滚柱31和旋转刀片33，滚柱31有合适的间隔，可以前后移动，旋转刀片33放在滚柱之间的传动侧，而且在和滚柱31平行的旋转轴32上以恒定间隔安装，每个滚柱31上都有一个圆周形的槽沟34，旋转刀片33的刀片尖能较松动地插入滚柱中。以这种结构的旋转刀片33能对植物体切片，而植物体并不与滚柱31相接触。在现有的切片器械中，旋转刀片33可以由图中沿左、右方向移动的切削刀片代替，也就是说，它相对于滚柱31伸出和缩进，或者说，固定刀片交替地与和滚柱平行装配的刀片的刀尖接触，可以得到活动刀片的前后往复运动，所以当植物体转送到距滚柱某个距离内时就可切片。

图9示出的一个实施例中，旋转刀片在滚柱35之间排成一行，每个旋转刀片36的刀片尖比较松动地插入到滚柱35的圆周形槽沟37之内。在图10所示的实施例中，滚柱35的各个槽沟之间的圆周面上伸出一个钩子，用钩子将植物本体钩出。在图11所示的实施例中，在对向的两个滚柱39上，交替地形成圆周形槽沟40，从每一个圆周形槽沟的槽沟底部伸出旋转刀片41。

在图12的实施例中，切削刀片是平行的垂直安装，以便推出植 物本体。在图13所示的实施例中，切削刀片径向安装，以使刀片尖对准在圆周平面上。在后一种切片器械的情况中，因1间隔从刀片尖向出口侧是逐渐展宽的，故基本上不存在植物体的阻塞情况。

上面所介绍的切片器械都是装在培养箱内的，但这些器械都可以做成在培养箱内移动的。

当使用固体培养基时，切片器械一般放在固体培养基上面，所以只对生长出的植物体进行切片。

也可以使用压缩空气作为推出植物体的推出机构，但最好使用能在培养箱内移动的推板。推板因其本身重量或附加重物而使其在一个方向上移动，而由制动器在某一预先确定的位置上停住，它可以靠本身重量而移动，或者靠弹簧或重物的作用而移动，在切片过程中，由于去掉了制动器的约束，把推板和气缸连起束，在气缸的作用下而重新移动。另一方面，如图1和图2所示，从推板11处伸出一根螺杆10，用电动机8来驱动扭接在螺杆10上的螺母9，而使螺杆10伸出或缩进。当推板在其本身重量或依靠附加重物而移动时，移动局限于垂直方向，但当采用弹簧气缸或图1和2所示的机构时，移动可以是垂直的，也可以是水平方向的。然而，当采用气缸或螺杆时，改变推力就可改变切片器械上的压力和切片的尺寸。

当切片器械由径向排列的切削刀片构成，而刀片尖按图13所示的圆周平面排列时，合乎需要的压板应具有和上述圆周平面重合的弧形受压面，依靠它完成推出切片时没有切剩的部分，甚至在周边部分也是如此。

当切片器械是移动的时候，推出机构是可以省掉的。

培养碎块切片从培养箱取出后也能再一次用于培养，但最好是在 无菌状态下自动地转入后面一个培养箱中，当几个培养箱互相连接时，可连续地完成培养。在这种情况下，如果各个培养箱是在密封状态下连接的，则培养箱不需要放在无菌室中。

当在培养箱中的培养足够时，用推出机构将植物本体推出，并伸向切片器械处，或者将切片器械移到植物体处以完成切片。切出碎块连续地培养箱中排出，或者留在培养箱中。

按照本发明，当把培养好的植物体用作进一步生长的培养材料时，现有技术的方法是将他们立刻从培养箱中取出并用人工切开，与现有技术的方法相比，本发明就不需要将他们从培养箱中取出就可将其切片，以得到培养好的切片碎块。因此有效地节省了人力，工作也不繁重，就可以很容易地得到大量的培养好的切片碎块。

此外，当培养箱水平放置时，移动固体培养基上的切片器械，就能对植物体切片，这样，培养箱就不必做得很大。

而且当培养箱水平放置时，利用活动刀片，或者利用高度合适的固定刀片，就可对某一位置上的生长的植物体切片。

例子

通过下面的例子可以进一步说明本发明，但决不是说只局限于这类例子。

例1    在图1和2中，水平放置的培养箱1的上端部装有注射入口13，通过注射入口，加入液体培养基或培养材料的碎块，在其下端有一个过滤罩14，含氧的气体通过过滤罩后送到液体培养基内，以产生气泡。在管状板15上安装有可以旋动的螺帽9，它靠近培养箱1的一侧，通过齿轮传输机构16由一个电动机8使螺帽旋转，旋进到螺帽9内的螺杆10由一个管状盖17盖住，管状 盖17有一个凸出的端部，可以把它装在管状板15上，这样就可以防止各种各样的微生物的污染。

圆盘3由电动机2进行旋转驱动，圆盘是轴向支撑在培养箱的另一侧，圆盘3和管状板19之间留有空间，它靠近培养箱1的另一侧，由该空间形成一个分离室20，一个大型的培养箱（在另一空间内未画出）被连接到排出出口21上，排出出口21在分离板的底部。

本设备是按上面介绍的情况制作的，当培养过程足够时，接通开关（未画出），驱动电动机2和8，分别带动圆盘3和螺帽9转动。所以螺杆10和推板11以恒定速度朝图1中的右边移动，推出培养好的植物体，并将他们送向圆盘3处。植物体由旋转刀片切成小薄片，然后通过弧形槽沟4，将切片碎块送出，经切片后进入分离室20，再经过排出出口21，自然地下落到另一个大型培养箱内，此后再重复这一培养过程。

按照这个例子，正如上面所说，培养好的植物不需要从培养箱中取出就可切片，以得到培养好的切片碎块，这些碎块无菌地自动转入到一个大型培养箱中，在大型培养箱中进一步生长，据此不断重复这一培养过程。显然，在培养过程开始之后，所有培养操作均是自动地和无菌地完成，因此，材料调整和移植所用的劳动可忽略不计，故而大面积栽培所要求的劳力问题可以解决，工业规模的大面积生产也可进行。

在下文中，将介绍利用本发明的装置做的百合花长叶指状突的实验例子。

实验例子

大约300个无病毒的百合花长叶指状突鳞基，直径约5mm，作为活体重量的重量为900克，将其切成2mm厚的碎块，将切好的碎块放进图1所示的培养箱1（体积约80升）中，培养箱中装有50升无菌的Murashige-Skoog液体培养基（1962），其pH值为5.7，含有4%蔗糖、每升0.005毫克的萘醋酸、每升0.025克的苯基嘌呤。

当在25℃的黑暗地方进行3个月的栽培时，用100%的氧，通过无病菌的过滤器，以每分钟5毫升的速率（氧移动的容量系数为KLa＝5）送到培养基内，每一克培养好的切片碎块大约有133个小鳞基发生变异。当用推板将这些小鲜茎推出用刀片5将这些小鳞茎切成2毫米厚的小块时，就可得到5400克无菌的切片碎块。当以这些碎块作为种子进行栽培时，每1克培养好的切片碎块可以得到130个小碎块。

例2

在图3和图4中，矩形培养箱47是水平安装的，在其一侧装上切片器械，另一侧上有可以移动的推板48。封盖49可以打开地安装在上侧，在封盖49内装有荧光灯50，用它促进植物本体的生长。图中，51是液体培养基，52是在上述培养基中的要培养的天门冬属植物的根茎。

本装置是按上面介绍的方法制作，当培养过程足够时，由电动机23驱动旋转刀片25转动，推板48动作，把生长好的天门冬属植物的根茎52推出来。把该根茎推向切片器械，由旋转刀片将其根茎部分切成小片，切片碎块掉落下来，并沉积在底部，推板 48向前推动，直到它碰到细杆26，然后拉回。然后打开顶盖49并取出切块正如例1中所示，切片亦可通过排出出口，进入到另一个大型培养箱中，在该箱中重复这一培养。

在这个例子中，切片碎块是不动的，而由推板将植物本体推向切片器械;在另一例子中，可以不要推板，这时切片器械是可移动的。在这种情况下，切片并不沉积在靠近切片器械的某个地方，而是分散在整个培养箱内。在此情况下，在固体培养基内生长的植物体就特别适合于切片。当只要对固体培养基所生长的植物本体进行切片时，如果切片器械固定，切片器械的右侧就要有一块能推出固体培养基的空间，才能用推板将固定培养基和植物体一起推出，所以要采用较大的培养箱。与此对照，如果切片器械可以在固体培养基上移动，培养箱并不需要做得很大，培养箱的大部分空间都被用作培养的有效空间。

在本例子中，天门冬属植物根茎的整个根基部份都被切成片，但在另外一个例子中，对植物体切片的刀片是装在底部或在某一高度上，所以只切到根部或只切到某一高度的部分上。

Claims (3)

1、一种培养装置，包括：

一个培养箱，用来在培养基中培养一种从由该培养箱中培养的一种植物的细胞、器官和组织碎块组成的组件中选择出来的细胞物质；

一个切片装置，用来切削置于所述培养箱内的被培养的植物体；

推出装置，用于将植物体推向切片装置，所述推出装置迫使植物体推至固定式切片装置，及

喂料装置，用来把含氧气体送入到培养基中。

2、根据权利要求1所述的培养装置，其中，培养箱是水平配置的，所述的切片装置是一个固定刀片，刀片安装在要求的高度上，以对生成在所述培养基中的植物进行切片。

3、根据权利要求1所述的培养装置，其中，培养箱由几个从小尺寸顺序连接的培养箱组成，用以将切片器械切过的培养碎块无菌地转送到每一个后续的培养箱中进行继代培养。

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