專利名稱：壓力脈動(dòng)超聲霧化培養(yǎng)裝置及其培養(yǎng)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于生物技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及壓力脈動(dòng)超聲霧化培養(yǎng)裝置及其培養(yǎng)方法。
背景技術(shù)：
我國(guó)蘊(yùn)藏著豐富的植物資源，尤其是藥用植物資源，是世界上野生植物種類最多、 利用最早、利用率最高的國(guó)家之一，有著極為豐富的重要方劑資料和歷代中醫(yī)積累下來(lái)的 寶貴經(jīng)驗(yàn)，這些發(fā)展植物藥的優(yōu)勢(shì)是其它地區(qū)無(wú)法相比的。然而，由于我國(guó)藥用植物現(xiàn)代化 和國(guó)際化水平較低，制約了植物藥產(chǎn)品在國(guó)際市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)性。近年由于不科學(xué)過(guò)渡開(kāi)發(fā)已 使一些蘊(yùn)藏量有限的珍稀藥用植物資源瀕臨枯竭。例如甘草、麻黃、銀柴胡、肉蓯蓉、雪蓮、 紅景天、冬蟲(chóng)夏草、川貝母等的資源量逐年萎縮，已開(kāi)始影響到中藥臨床用藥及制藥企業(yè)的 生產(chǎn)。利用植物組織培養(yǎng)可進(jìn)行珍稀瀕危要用植物的微繁殖，建立高效和穩(wěn)定培養(yǎng)體系，培 育出脫毒的優(yōu)質(zhì)種苗，解決珍稀瀕危藥用植物資源枯竭的有效途徑。傳統(tǒng)的微繁殖是通過(guò)三角瓶進(jìn)行的，其操作工作量大、可重復(fù)性差，效率低，不能 實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)。近年來(lái)，由于生物反應(yīng)器技術(shù)的不斷發(fā)展，給藥用植物的離體快繁帶來(lái) 了新的生機(jī)。霧化反應(yīng)器是針對(duì)植物器官培養(yǎng)而提出的，和傳統(tǒng)的反應(yīng)器相對(duì)比，它具有 低剪切力和良好的氣體交換效率?，F(xiàn)有反應(yīng)器霧的形成主要是由超聲產(chǎn)生即超聲霧化。超 聲霧化的原理來(lái)源于空化機(jī)制(馮若，李化茂，超聲化學(xué)和應(yīng)用。合肥，安徽科學(xué)技術(shù)出版 社，1992. 10-25)，在超聲產(chǎn)生能量的作用下使培養(yǎng)液形成細(xì)小的霧滴，霧滴的成分與霧化 前培養(yǎng)液相同。營(yíng)養(yǎng)液超聲霧化技術(shù)應(yīng)用于植物組織培養(yǎng)最早由Weathers (Weathers P J, Cheetham R D,Giles K LDramaticincreases in shoot mumber and lengths for Musa， Cordyline，and Nephrylepsis usingmutrient mists. Acta Hort，1988，230 :39_44)等提 出，此后，營(yíng)養(yǎng)液超聲霧化反應(yīng)器應(yīng)用于組織培養(yǎng)的研究日益增多，涉及微生物和動(dòng)、植物 組織及器官培養(yǎng)等領(lǐng)域。超聲霧化生物反應(yīng)器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、成本低等特點(diǎn)，由于采用霧化方式 供養(yǎng)，使?fàn)I養(yǎng)液在反應(yīng)器中能迅速擴(kuò)散，分布均勻。反應(yīng)器中供氧充足，濕度可調(diào)，其應(yīng)用于 植物器官大規(guī)模培養(yǎng)時(shí)，不僅避免了攪拌和通氣培養(yǎng)帶來(lái)的剪切力損傷，而且可解決植物 器官長(zhǎng)期液體浸沒(méi)培養(yǎng)所帶來(lái)的玻璃化和畸形化現(xiàn)象。目前，超聲霧化反應(yīng)器主要有兩種 形式一種是霧化裝置與培養(yǎng)裝置分開(kāi)，利用氣體將營(yíng)養(yǎng)霧由霧化裝置帶入培養(yǎng)裝置，由于 采用氣流輸送營(yíng)養(yǎng)霧，培養(yǎng)裝置內(nèi)的營(yíng)養(yǎng)霧濃度較低，其最大放大設(shè)計(jì)不超過(guò)10dm3(WOO S H, Park J Μ. Root culture using a mistculture system and estimation of scale-up feasibility. J Chem Tech Biotechnol，1996，66 :355_362)。另一種是霧化設(shè)備與培養(yǎng)裝 置為一體，在培養(yǎng)液上設(shè)置單層板進(jìn)行培養(yǎng)，培養(yǎng)板距離液面低，以便霧化后的營(yíng)養(yǎng)霧能與 培養(yǎng)物接觸，此反應(yīng)器的起霧高度低，但營(yíng)養(yǎng)霧的濃度高，若以氣體將營(yíng)養(yǎng)霧帶起，則營(yíng)養(yǎng) 霧濃度降低，且易產(chǎn)生逃液現(xiàn)象，造成培養(yǎng)液的損失及染菌率的增加；針對(duì)超聲霧化反應(yīng)器 研究目前存在的問(wèn)題，劉春朝等人在已研制的內(nèi)環(huán)流霧化反應(yīng)器的基礎(chǔ)上，采用新型超聲 霧化內(nèi)環(huán)流生物反應(yīng)器在合適的工藝流程和操作條件下進(jìn)行青蒿不定芽的多層培養(yǎng)(劉春朝，王玉春，康學(xué)真，歐陽(yáng)藩，葉春和李國(guó)鳳利用新型霧化生物反應(yīng)器培養(yǎng)青蒿不定芽生 產(chǎn)青蒿素，植物學(xué)報(bào)，1999，41(5) :524-527)。其后通過(guò)實(shí)驗(yàn)比較了營(yíng)養(yǎng)液霧化生物反應(yīng)器 與其它類型的生物反應(yīng)器的優(yōu)越性，證明其比較適合于植物器官的培養(yǎng)(Chun-Zhao Liu, Chen Guo, Yu-Chun Wang, Fan Ouyang. Comparison of variousbioreactors on growth and artemisinin biosynthesis of Artemisia annua L.shoot cultures. Process Biochemistry. 2003,39 45-49)。由于在篩網(wǎng)間的導(dǎo)流筒上開(kāi)孔，使得營(yíng)養(yǎng)霧能夠更快地充 滿整個(gè)反應(yīng)器，尤其在培養(yǎng)后期頂層的培養(yǎng)物長(zhǎng)的致密時(shí)，從頂端冒出的營(yíng)養(yǎng)霧在沉降過(guò) 程中多被上層所吸收，此時(shí)中間各層間的開(kāi)孔可以較好地將營(yíng)養(yǎng)霧送至中間各層，使培養(yǎng) 物獲得充足的養(yǎng)分，克服了原內(nèi)環(huán)流霧化反應(yīng)器在培養(yǎng)后期可能帶來(lái)的供養(yǎng)問(wèn)題。通過(guò)時(shí) 間繼電器控制霧化周期及通氣周期，在霧化時(shí)停止通氣，待霧化后營(yíng)養(yǎng)霧已完全沉降后再 進(jìn)行通氣。此工藝提高了霧化反應(yīng)器中的營(yíng)養(yǎng)霧濃度，使霧化液均勻分布，但仍存在逃液?jiǎn)?題，補(bǔ)液過(guò)程中造成了染菌機(jī)率的增加。霧滴在反應(yīng)器內(nèi)的分散過(guò)程主要依靠?jī)煞N能量，一種是超聲產(chǎn)生的動(dòng)能，超聲產(chǎn) 生的動(dòng)能使培養(yǎng)液形成噴射的水柱將產(chǎn)生的營(yíng)養(yǎng)霧向上推移，這種方式下，霧滴在反應(yīng)器 內(nèi)的分散程度很差，反應(yīng)器體積放大受限，不能進(jìn)行大規(guī)模培養(yǎng)；另一種是靠氣動(dòng)帶動(dòng)霧滴 從而實(shí)現(xiàn)霧滴在反應(yīng)器中的分散，這種方式的好處是霧滴在反應(yīng)器內(nèi)的分散更充分，而且 具有工藝可放大的潛力，但是其缺點(diǎn)是在氣動(dòng)的同時(shí)，霧滴會(huì)隨著氣流的溢出而逃逸，造成 培養(yǎng)液的損失，而且增加染菌的幾率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，根據(jù)營(yíng)養(yǎng)液霧化的原理和植物吸收營(yíng)養(yǎng)的規(guī)律，巧妙的設(shè)計(jì) 了一種壓力脈動(dòng)超聲霧化培養(yǎng)裝置及其培養(yǎng)方法，以克服已有霧化生物反應(yīng)器營(yíng)養(yǎng)液逃逸 的缺點(diǎn)，同時(shí)提高反應(yīng)器內(nèi)的壓力增強(qiáng)了營(yíng)養(yǎng)液中營(yíng)養(yǎng)元素和植物細(xì)胞之間的交換，從而 提高了植物的生長(zhǎng)和分化的效率。與傳統(tǒng)的霧化生物反應(yīng)器相比較，具有節(jié)省材料、節(jié)省試 劑、節(jié)省人力、縮短種苗的培育周期、生產(chǎn)效率高的優(yōu)點(diǎn)，很容易在規(guī)模化生產(chǎn)中使用。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的壓力脈動(dòng)超聲霧化培養(yǎng)裝置包括霧化控制系統(tǒng)19， 所述的霧化控制系統(tǒng)19包括霧化反應(yīng)器培養(yǎng)罐10、位于培養(yǎng)罐底部的霧化換能片17、用 于控制霧化換能片17的霧化發(fā)生裝置16和時(shí)間繼電器4 ；所述的時(shí)間繼電器4用于控制 霧化發(fā)生裝置16啟動(dòng)霧化換能片17開(kāi)始工作，將營(yíng)養(yǎng)液霧化；其特征在于，所述的壓力脈 動(dòng)超聲霧化培養(yǎng)裝置還包括設(shè)置在霧化控制系統(tǒng)19的進(jìn)氣管路上的壓力控制系統(tǒng)18 ；所述的壓力控制系統(tǒng)18包括時(shí)間繼電器4、氣泵3、分氣三通6、氣體流量計(jì)1、空 氣過(guò)濾器5和電磁閥20 ；所述的時(shí)間繼電器4和控制氣泵3將空氣經(jīng)氣體流量計(jì)1打入分 氣三通6后再經(jīng)空氣過(guò)濾器5進(jìn)入霧化反應(yīng)器培養(yǎng)罐10中；所述的分氣三通6包括三個(gè)端口，其中，兩個(gè)端口大小相同，分別連接空氣流量計(jì) 1和空氣過(guò)濾器5 ；第三個(gè)端口的直徑是前兩個(gè)端口直徑的 100%，通過(guò)一電磁閥20 連通外部，該電磁閥20受時(shí)間繼電器4的控制。所述的霧化反應(yīng)器培養(yǎng)罐10由能耐121°C度、兩個(gè)大氣壓的透光的材料制成；其 中，包括有支持培養(yǎng)材料的支架12、位于培養(yǎng)罐底部的霧化換能片17、儲(chǔ)液槽14和底座支 架15。
為實(shí)現(xiàn)上述的另一目的，本發(fā)明的一種壓力脈動(dòng)超聲霧化培養(yǎng)方法包括步驟①所述的反應(yīng)器中添加細(xì)胞生長(zhǎng)、分化培養(yǎng)液；②將植物芽、已經(jīng)脫分化的細(xì)胞團(tuán)或者愈傷組織均勻的接種在事先滅過(guò)菌的霧化 反應(yīng)器中；③通過(guò)壓力控制系統(tǒng)18的時(shí)間繼電器4打開(kāi)氣泵3開(kāi)始增壓，將空氣經(jīng)氣體流 量計(jì)1打入分氣三通6的一端，所述的分氣三通6包括三個(gè)端口，其中，兩個(gè)端口大小相 同，分別連接空氣流量計(jì)1和空氣過(guò)濾器5 ；第三個(gè)端口的直徑是前兩個(gè)端口直徑的 100%，通過(guò)一電磁閥20連通外部，該電磁閥20受時(shí)間繼電器4的控制；在進(jìn)氣階段，電磁 閥20在時(shí)間繼電器4控制下關(guān)閉，氣流從較大的一端流經(jīng)空氣過(guò)濾器5進(jìn)入霧化控制系統(tǒng) 19 ；同時(shí)，開(kāi)啟霧化控制系統(tǒng)19，通過(guò)時(shí)間繼電器4控制霧化發(fā)生裝置16，在霧化發(fā)生 裝置16的啟動(dòng)下霧化換能片17開(kāi)始工作將營(yíng)養(yǎng)液霧化，并在壓力控制系統(tǒng)18產(chǎn)生的氣流 帶動(dòng)下充滿整個(gè)霧化反應(yīng)器培養(yǎng)罐10 ；當(dāng)在時(shí)間繼電器4控制下停止通氣后，壓力控制系統(tǒng)18的電磁閥20在時(shí)間繼電 器4控制下開(kāi)啟，霧化控制系統(tǒng)19中的氣流將通過(guò)分氣三通6的較小的一端緩緩流出整個(gè) 霧化反應(yīng)器培養(yǎng)罐10，使霧化反應(yīng)器培養(yǎng)罐10內(nèi)外壓力達(dá)到平衡；通過(guò)時(shí)間繼電器4調(diào)節(jié)壓力控制系統(tǒng)18和霧化控制系統(tǒng)19的開(kāi)啟周期，周而復(fù) 始的運(yùn)行；④待長(zhǎng)出再生芽后，在無(wú)菌條件下取出單個(gè)芽，轉(zhuǎn)接到生根培養(yǎng)基上進(jìn)行生根，將 剩余的植物組織繼續(xù)用壓力脈沖霧化培養(yǎng)裝置進(jìn)行培養(yǎng)。所述霧化發(fā)生裝置霧化運(yùn)行時(shí)間為3 20分鐘；氣泵通氣運(yùn)行時(shí)間為20 60分 鐘，工作周期都為60分鐘。所述的壓力控制系統(tǒng)19在運(yùn)行時(shí)，通過(guò)調(diào)節(jié)氣體流量計(jì)的開(kāi)度，調(diào)節(jié)進(jìn)入霧化反 應(yīng)器中的空氣流量使霧化反應(yīng)器培養(yǎng)罐10內(nèi)的壓力為1. 05 1. 5atm。所述的霧化反應(yīng)器培養(yǎng)罐由能耐121°C度、兩個(gè)大氣壓的透光的材料制成；其中， 包括有支持培養(yǎng)材料的支架12、位于培養(yǎng)罐底部的霧化換能片17、儲(chǔ)液槽14和底座支架 15。本發(fā)明利用壓力脈動(dòng)超聲霧化培養(yǎng)裝置進(jìn)行植物規(guī)模化繁殖的方法具體實(shí)施方
案是1>植物材料的準(zhǔn)備叢生芽或者具有分化能力愈傷組織的誘導(dǎo)。2>壓力脈動(dòng)超聲霧化培養(yǎng)裝置的培養(yǎng)將1>獲得的叢生芽或者具有分化能力愈 傷組織在無(wú)菌環(huán)境中轉(zhuǎn)接到盛有分化培養(yǎng)液的霧化生物反應(yīng)器中，連接霧化控制系統(tǒng)和壓 力控制系統(tǒng)，調(diào)節(jié)控制霧化和通氣的時(shí)間繼電器來(lái)設(shè)置霧化裝置和氣泵的開(kāi)啟和關(guān)閉周期。3>壓力脈動(dòng)超聲霧化培養(yǎng)裝置的連續(xù)培養(yǎng)將2>獲得的再生芽轉(zhuǎn)接到生根培養(yǎng) 基中進(jìn)行生根培養(yǎng)；將2>獲得的芽或者愈傷組織用手術(shù)刀切下，用2>的方式再進(jìn)行培養(yǎng)， 這樣可以周而復(fù)始的進(jìn)行，連續(xù)獲得組培再生種苗。通過(guò)壓力脈動(dòng)超聲霧化培養(yǎng)裝置繁殖出來(lái)的植物種苗可作為人工大規(guī)模種植的 種苗，在保證質(zhì)量穩(wěn)定的基礎(chǔ)上可以常年不間斷的提供。
本發(fā)明設(shè)計(jì)的壓力脈動(dòng)超聲霧化培養(yǎng)裝置是基于霧化原理和植物細(xì)胞吸收表面 營(yíng)養(yǎng)的規(guī)律而專門(mén)為營(yíng)養(yǎng)液霧化培養(yǎng)植物材料而設(shè)計(jì)的新型培養(yǎng)設(shè)備系統(tǒng)。本系統(tǒng)通過(guò) 氣泵將氣流壓縮到霧化培養(yǎng)系統(tǒng)中，一方面增加了反應(yīng)器中的壓力，另一方面可帶動(dòng)霧滴 迅速的充滿反應(yīng)裝置的整個(gè)空間。當(dāng)霧滴降落后，氣泵在時(shí)間繼電器的控制下停止通氣，同 時(shí)，在時(shí)間繼電器的控制下，打開(kāi)三通出氣口的電磁閥，實(shí)現(xiàn)反應(yīng)器內(nèi)的氣流通過(guò)進(jìn)氣管道 而釋放到外界環(huán)境，進(jìn)行氣體交換，使得反應(yīng)器內(nèi)外壓力達(dá)到了平衡。這種巧妙的設(shè)計(jì)避免 了傳統(tǒng)霧化反應(yīng)器營(yíng)養(yǎng)液隨氣流的逃逸，同時(shí)在提高壓力下加強(qiáng)了植物細(xì)胞對(duì)營(yíng)養(yǎng)液的吸 收效率，提高植物芽的繁殖效率，在短期內(nèi)可獲得生長(zhǎng)狀態(tài)均一茁壯的再生芽。本發(fā)明增壓 超聲霧化培養(yǎng)方式培養(yǎng)的材料為植物的芽或者已經(jīng)脫分化但具有分化潛能的愈傷組織，適 用于植物芽的快速繁殖，具有簡(jiǎn)單、節(jié)省原材料、縮短生長(zhǎng)周期、生產(chǎn)效率高的優(yōu)點(diǎn)，節(jié)省人 力、物力，很容易在大規(guī)模生產(chǎn)中應(yīng)用。本發(fā)明第一次提出了壓力脈動(dòng)超聲霧化培養(yǎng)的概念，壓力脈動(dòng)超聲霧化培養(yǎng)的優(yōu) 占是·1>培養(yǎng)室和霧化室一體化。一方面節(jié)約了空間，另一方面避免了分體式反應(yīng)器中 用氣體載霧通過(guò)管道進(jìn)入培養(yǎng)室時(shí)霧滴在管壁上凝聚成水滴而影響傳遞效率的問(wèn)題，同時(shí) 也降低了能耗。2>間歇增壓霧化培養(yǎng)。由于通氣管道和出氣管道是通過(guò)同一管道實(shí)現(xiàn)的，在通氣 時(shí)氣流充滿整個(gè)培養(yǎng)空間，并隨著通氣的延長(zhǎng)，培養(yǎng)空間的壓力逐漸上升，這樣會(huì)大大的提 高了霧在植物材料表面的附著程度和進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)交換的效率。在反應(yīng)器中的營(yíng)養(yǎng)霧沉降后， 通過(guò)時(shí)間繼電器控制打開(kāi)三通上的出氣口的電磁閥進(jìn)行自動(dòng)放氣，使得反應(yīng)器內(nèi)部的壓力 與外部大氣壓平衡。3>本發(fā)明建立壓力脈動(dòng)超聲霧化培養(yǎng)裝置，一方面，在結(jié)構(gòu)上發(fā)展了霧化生物反 應(yīng)器，使得其最大限度的適應(yīng)工業(yè)上大規(guī)模生產(chǎn)的需求；另一方面，利用該反應(yīng)系統(tǒng)成功的 對(duì)珍稀瀕危藥用植物天山雪蓮進(jìn)行了快速繁殖，獲得了優(yōu)質(zhì)種苗。整個(gè)工藝簡(jiǎn)單可行，既省 略了在培養(yǎng)過(guò)程中補(bǔ)液的步驟，又縮減了芽的生長(zhǎng)周期，提高了生產(chǎn)效率，容易實(shí)現(xiàn)植物種 苗的規(guī)?；a(chǎn)，并為其它難繁育植物的人工繁殖、細(xì)胞培養(yǎng)和毛狀根培養(yǎng)提供了很好的 借鑒。


圖1為本發(fā)明的壓力脈動(dòng)超聲霧化培養(yǎng)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖, 附圖標(biāo)識(shí)
1、氣體流量計(jì) 2、電源3、氣泵
4、時(shí)間繼電器 5、空氣過(guò)慮器 6、分氣 7、上法蘭
10、霧化反應(yīng)器培養(yǎng)罐 13、下法蘭 16、霧化發(fā)生裝置 19、霧化培養(yǎng)系統(tǒng)
2、電源
5、空氣過(guò)慮器 8、中法蘭 11、出氣口 14、儲(chǔ)液槽 17、霧化換能片 20、電磁閥
三通 9、拉桿 12、支架 15、底座支架 18、壓力控制系統(tǒng)
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)地說(shuō)明。實(shí)施例1利用壓力脈動(dòng)超聲霧化培養(yǎng)裝置進(jìn)行長(zhǎng)鞭紅景天的快速繁殖如圖1所示，所述的壓力脈動(dòng)超聲霧化培養(yǎng)裝置由兩個(gè)系統(tǒng)構(gòu)成一個(gè)是壓力控 制系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括時(shí)間繼電器4，氣泵3，分氣三通6，氣體流量計(jì)1，空氣過(guò)濾器5和電磁 閥20。其中分氣三通6包括三個(gè)端口，兩個(gè)端口大小相同，第三個(gè)端口的直徑是前兩個(gè)端口 直徑的5%。通過(guò)調(diào)節(jié)氣體流量計(jì)1的開(kāi)度，調(diào)節(jié)進(jìn)入反應(yīng)器中的空氣流量使反應(yīng)器內(nèi)壓力 達(dá)到1.2atm。運(yùn)行時(shí)，通過(guò)時(shí)間繼電器控制氣泵。同時(shí)，電磁閥在時(shí)間繼電器控制下關(guān)閉， 使得氣泵打入的空氣只能通過(guò)分氣三通較大的一端流經(jīng)空氣流量計(jì)1通過(guò)空氣過(guò)濾器5進(jìn) 入霧化控制系統(tǒng)，而不能從分氣三通6較小的一端流出管道。當(dāng)在時(shí)間繼電器4控制下停 止通氣后，待霧化控制系統(tǒng)19中的霧氣完全降落后，壓力控制系統(tǒng)18的電磁閥20在時(shí)間 繼電器控制下開(kāi)啟，霧化控制系統(tǒng)19中的氣流將通過(guò)分氣三通6的較小的一端緩緩流出整 個(gè)培養(yǎng)系統(tǒng)，使反應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)外壓力達(dá)到平衡；構(gòu)成增壓式霧化生物反應(yīng)器系統(tǒng)的另一個(gè)系 統(tǒng)是霧化控制系統(tǒng)19。該系統(tǒng)19包括霧化反應(yīng)器培養(yǎng)罐10(由能耐121°C度，兩個(gè)大氣壓 的透光的材料構(gòu)成)，位于培養(yǎng)罐10底部的霧化換能片17，霧化發(fā)生裝置16和時(shí)間繼電器 4。運(yùn)行時(shí)通過(guò)時(shí)間繼電器4控制霧化發(fā)生裝置16，在霧化發(fā)生裝置16的啟動(dòng)下霧化換能 片17開(kāi)始工作將營(yíng)養(yǎng)液霧化。在壓力控制系統(tǒng)18產(chǎn)生的氣流帶動(dòng)下充滿整個(gè)霧化反應(yīng)器 培養(yǎng)罐10，壓力控制系統(tǒng)18和霧化控制系統(tǒng)19在時(shí)間繼電器4控制下同時(shí)進(jìn)行運(yùn)行。所述的中法蘭8和下法蘭13通過(guò)拉桿9連接，中間夾玻璃反應(yīng)器筒體，所述的上 法蘭7覆蓋在中法蘭8上，通過(guò)螺絲連接，形成反應(yīng)器的主體。玻璃反應(yīng)器筒體與下法蘭13 和中法蘭8中間加有硅膠密封圈，實(shí)現(xiàn)密封；所述的反應(yīng)器主體內(nèi)部放置一個(gè)支架12，用于 支撐植物材料。所述的反應(yīng)器主體置于底座支架15上的儲(chǔ)液槽14內(nèi)，所述的儲(chǔ)液槽14與 底座支架15之間通過(guò)焊接固定。所述的出氣口 11與下法蘭13之間為焊接連接，下端穿過(guò) 儲(chǔ)液槽14的開(kāi)孔，出氣口 11的下端帶有螺紋，通過(guò)硅膠圈與儲(chǔ)液槽14密封。采用如上所述的壓力脈動(dòng)超聲霧化培養(yǎng)裝置，進(jìn)行長(zhǎng)鞭紅景天的規(guī)?；敝车墓?藝的具體實(shí)施步驟是1、配制MS培養(yǎng)基，添加瓊脂粉5%、121°C滅菌17分鐘。取籽粒飽滿的長(zhǎng)鞭紅景 天種籽，用10%的次氯酸鈉溶液滅菌35分鐘，然后接種到培養(yǎng)基上進(jìn)行培養(yǎng)。培養(yǎng)溫度 25士2°C，光照強(qiáng)度為4000LUX、光周期16小時(shí)。2、種子將在培養(yǎng)基上萌發(fā)并長(zhǎng)出根、莖、葉，取莖，用手術(shù)刀片將其切割成0.5cm 的小段。配制MS培養(yǎng)基，添加瓊脂粉5%、蔗糖30%，3. 0毫克/升的BAP和0. 5毫克/升 的NAA，121°C滅菌17分鐘。將已切割好的植物材料接種到培養(yǎng)基上，然后放置到25士2°C， 光照強(qiáng)度為4000LUX、光周期16小時(shí)的培養(yǎng)室中培養(yǎng)。3、待植物材料脫分化長(zhǎng)出叢生芽后，取出叢生芽作為反應(yīng)器培養(yǎng)的初始材料。配 制MS培養(yǎng)基，蔗糖30%、3. 0毫克/升的BAP和0. 5毫克/升的NAA，121°C滅菌17分鐘。將 霧化反應(yīng)裝置放于滅菌鍋中單獨(dú)滅菌，121°C滅菌30分鐘，然后將液體培養(yǎng)基在無(wú)菌條件 下倒入霧化反應(yīng)裝置中，將提前準(zhǔn)備好的愈傷組織小塊接種到霧化反應(yīng)裝置中的支架上， 密封反應(yīng)器裝置。連接霧化控制系統(tǒng)19和壓力控制系統(tǒng)18構(gòu)成壓力脈動(dòng)超聲霧化培養(yǎng)裝置，調(diào)節(jié)時(shí)間控制器4的開(kāi)啟周期為霧化控制系統(tǒng)4分鐘開(kāi)/56分鐘關(guān)；壓力控制系統(tǒng)30 分鐘開(kāi)/30分鐘關(guān)，調(diào)節(jié)空氣流量計(jì)大小使霧化反應(yīng)器培養(yǎng)罐內(nèi)壓力達(dá)到1. 2atm。開(kāi)啟電 源2。培養(yǎng)溫度25士2°C，光照強(qiáng)度為2500LUX、光周期16小時(shí)。4、持續(xù)培養(yǎng)35天后，芽的擴(kuò)繁倍數(shù)達(dá)到8倍。在無(wú)菌的條件下將高于0. 5cm的芽 取出，配制生根培養(yǎng)基(MS培養(yǎng)基，蔗糖30%、0. 5毫克/升的IBA，121 °C滅菌17分鐘)，將 取出的芽轉(zhuǎn)接培養(yǎng)基上進(jìn)行生根培養(yǎng)；將小于0. 5cm的芽用步驟3的方式再進(jìn)行培養(yǎng)，這樣 周而復(fù)始的進(jìn)行。5、芽在生根培養(yǎng)基上培養(yǎng)45天后將獲得長(zhǎng)鞭紅景天的再生植株，將再生的植株 經(jīng)過(guò)馴化后移栽到溫室，一個(gè)月后成苗率可達(dá)75%以上。實(shí)施例2利用壓力脈動(dòng)超聲霧化培養(yǎng)裝置進(jìn)行大花紅景天的快速繁殖采用與實(shí)施例1所述相同的裝置進(jìn)行大花紅景天的規(guī)?；敝车墓に嚨木唧w實(shí) 施步驟是1、同實(shí)施例1中的步驟1。2、種子在培養(yǎng)基上萌發(fā)并長(zhǎng)出根、莖、葉，取葉片，用手術(shù)刀片將其切割成0.5cm 的小段。配制MS培養(yǎng)基，添加瓊脂粉5%、蔗糖30%，2. 5毫克/升的BAP和0. 2毫克/升 的GA3,121°C滅菌17分鐘。將已切割好的植物材料接種到培養(yǎng)基上，然后放置到25士2°C， 光照強(qiáng)度為4000LUX、光周期16小時(shí)的培養(yǎng)室中培養(yǎng)。3、待植物材料脫分化長(zhǎng)出叢生芽后，取出叢生芽作為反應(yīng)器培養(yǎng)的初始材料。配 制MS培養(yǎng)基，蔗糖30%、2. 5毫克/升的BAP和0. 2毫克/升的GA3,121°C滅菌17分鐘。將 霧化反應(yīng)裝置放于滅菌鍋中單獨(dú)滅菌，121°C滅菌30分鐘，然后將液體培養(yǎng)基在無(wú)菌條件 下倒入霧化反應(yīng)裝置中，將提前準(zhǔn)備好的愈傷組織小塊接種到霧化反應(yīng)裝置中的支架上， 密封反應(yīng)器裝置。連接霧化控制系統(tǒng)和壓力控制系統(tǒng)構(gòu)成壓力脈動(dòng)超聲霧化培養(yǎng)裝置，調(diào) 節(jié)時(shí)間控制器的開(kāi)啟周期為霧化控制系統(tǒng)3分鐘開(kāi)/57分鐘關(guān)；壓力控制系統(tǒng)20分鐘開(kāi) /40分鐘關(guān)，調(diào)節(jié)空氣流量計(jì)大小使霧化反應(yīng)器培養(yǎng)罐內(nèi)壓力達(dá)到1.2atm。開(kāi)啟電源。培 養(yǎng)溫度25士2°C，光照強(qiáng)度為2500LUX、光周期16小時(shí)。4、持續(xù)培養(yǎng)35天后，芽的擴(kuò)繁倍數(shù)達(dá)到6倍。在無(wú)菌的條件下將高于0. 5cm的芽 取出。配制生根培養(yǎng)基(MS培養(yǎng)基，蔗糖30%、0. 3毫克/升的IBA，121°C滅菌17分鐘)， 將取出的芽轉(zhuǎn)接培養(yǎng)基上進(jìn)行生根培養(yǎng)；將小于0. 5cm的芽用步驟3的方式再進(jìn)行培養(yǎng)，這 樣周而復(fù)始的進(jìn)行。5、芽在生根培養(yǎng)基上培養(yǎng)45天后將獲得大花紅景天的再生植株，將再生的植株 經(jīng)過(guò)馴化后移栽到溫室，一個(gè)月后成苗率可達(dá)60%以上；實(shí)施例3利用壓力脈動(dòng)超聲霧化培養(yǎng)裝置進(jìn)行新疆雪蓮的快速繁殖除分氣三通第三個(gè)端口的直徑是前兩個(gè)端口直徑的1%，反應(yīng)器內(nèi)壓力控制在 1. 5atm外，其余與實(shí)施例1所述的裝置相同。采用如上裝置進(jìn)行新疆雪蓮的規(guī)?；敝车?工藝的具體實(shí)施步驟是1、同實(shí)施例1中的步驟1。2、種子在培養(yǎng)基上萌發(fā)并長(zhǎng)出根、莖、葉，取葉，用手術(shù)刀片將其切割成0.5cm2的小片。配制MS培養(yǎng)基，添加瓊脂粉5%、蔗糖30%，2. 5毫克/升的BAP和0. 5毫克/升的 NAA, 121°C滅菌17分鐘。將已切割好的植物材料接種到培養(yǎng)基上，然后放置到25士2°C，光 照強(qiáng)度為4000LUX、光周期16小時(shí)的培養(yǎng)室中培養(yǎng)。3、待植物材料脫分化長(zhǎng)出愈傷組織后，取出愈傷組織，將其切割成0. Scm3小塊。 配制MS培養(yǎng)基，蔗糖30 %、2. 5毫克/升的BAP和0. 5毫克/升的NAA，121 V滅菌17分 鐘。將霧化反應(yīng)裝置放于滅菌鍋中單獨(dú)滅菌，121°C滅菌30分鐘，然后將液體培養(yǎng)基在無(wú)菌 條件下倒入霧化反應(yīng)裝置中，將提前準(zhǔn)備好的愈傷組織小塊接種到霧化反應(yīng)裝置中的支架 上，密封反應(yīng)器裝置。連接霧化控制系統(tǒng)和壓力控制系統(tǒng)構(gòu)成壓力脈沖超聲霧化生物反應(yīng) 器培養(yǎng)系統(tǒng)，調(diào)節(jié)時(shí)間控制器的開(kāi)啟周期為霧化控制系統(tǒng)4分鐘開(kāi)/56分鐘關(guān)；壓力控制 系統(tǒng)30分鐘開(kāi)/30分鐘關(guān)，調(diào)節(jié)空氣流量計(jì)大小使霧化反應(yīng)器培養(yǎng)罐內(nèi)壓力達(dá)到1. 5atm。 開(kāi)啟電源。培養(yǎng)溫度25士2°C，光照強(qiáng)度為2500LUX、光周期16小時(shí)。4、持續(xù)培養(yǎng)35天后，芽的再生頻率可達(dá)78%，每個(gè)外植體表面產(chǎn)生大量愈傷組 織，在每個(gè)愈傷組織上面平均產(chǎn)生3個(gè)芽。于無(wú)菌的條件下取出植物材料，輕輕挑取上面的 再生芽。配制生根培養(yǎng)基(MS培養(yǎng)基，蔗糖30%、0. 5毫克/升的IAA，121°C滅菌17分鐘)， 將取出的芽轉(zhuǎn)接培養(yǎng)基上進(jìn)行生根。培養(yǎng)溫度25士2°C，光照強(qiáng)度為4000LUX、光周期16小 時(shí)。30天后將獲得天山雪蓮的再生苗，成苗率可達(dá)90% ；將位于芽下部的愈傷組織用手術(shù) 刀切割成0. Scm3的小塊，用步驟2的方式再進(jìn)行培養(yǎng)，這樣周而復(fù)始的進(jìn)行。5、芽在生根培養(yǎng)基上培養(yǎng)40天后將獲得新疆雪蓮的再生植株，將再生的植株經(jīng) 過(guò)馴化后移栽到溫室，一個(gè)月后成苗率可達(dá)80%以上。
權(quán)利要求
一種壓力脈動(dòng)超聲霧化培養(yǎng)裝置，該裝置包括霧化控制系統(tǒng)(19)，所述的霧化控制系統(tǒng)(19)包括霧化反應(yīng)器培養(yǎng)罐(10)、位于培養(yǎng)罐底部的霧化換能片(17)、用于控制霧化換能片(17)的霧化發(fā)生裝置(16)和時(shí)間繼電器(4)；所述的時(shí)間繼電器(4)用于控制霧化發(fā)生裝置(16)啟動(dòng)霧化換能片(17)開(kāi)始工作，將營(yíng)養(yǎng)液霧化；其特征在于，所述的壓力脈動(dòng)超聲霧化培養(yǎng)裝置還包括設(shè)置在霧化控制系統(tǒng)(19)的進(jìn)氣管路上的壓力控制系統(tǒng)(18)；所述的壓力控制系統(tǒng)(18)包括時(shí)間繼電器(4)、氣泵(3)、分氣三通(6)、氣體流量計(jì)(1)、空氣過(guò)濾器(5)和電磁閥(20)；所述的時(shí)間繼電器(4)和控制氣泵(3)將空氣經(jīng)氣體流量計(jì)(1)打入分氣三通(6)后再經(jīng)空氣過(guò)濾器(5)進(jìn)入霧化反應(yīng)器培養(yǎng)罐(10)中；所述的分氣三通(6)包括三個(gè)端口，其中，兩個(gè)端口大小相同，分別連接空氣流量計(jì)(1)和空氣過(guò)濾器(5)；第三個(gè)端口的直徑是前兩個(gè)端口直徑的1％～100％，通過(guò)一電磁閥(20)連通外部，該電磁閥(20)受時(shí)間繼電器(4)的控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓力脈動(dòng)超聲霧化培養(yǎng)裝置，其特征在于所述的霧化反應(yīng) 器培養(yǎng)罐(10)由能耐121°C度、兩個(gè)大氣壓的透光的材料制成；其中，包括有支持培養(yǎng)材 料的支架(12)、位于培養(yǎng)罐底部的霧化換能片(17)、儲(chǔ)液槽(14)和底座支架(15)。
3.一種壓力脈動(dòng)超聲霧化培養(yǎng)方法，該方法包括步驟①所述的反應(yīng)器中添加細(xì)胞生長(zhǎng)、分化培養(yǎng)液；②將植物芽、已經(jīng)脫分化的細(xì)胞團(tuán)或者愈傷組織均勻的接種在事先滅過(guò)菌的霧化反應(yīng) 器中；③通過(guò)壓力控制系統(tǒng)(18)的時(shí)間繼電器(4)打開(kāi)氣泵(3)開(kāi)始增壓，將空氣經(jīng)氣體流 量計(jì)(1)打入分氣三通(6)的一端，所述的分氣三通(6)包括三個(gè)端口，其中，兩個(gè)端口大 小相同，分別連接空氣流量計(jì)(1)和空氣過(guò)濾器(5)；第三個(gè)端口的直徑是前兩個(gè)端口直徑 的 100%，通過(guò)一電磁閥(20)連通外部，該電磁閥(20)受時(shí)間繼電器⑷的控制；在 進(jìn)氣階段，電磁閥(20)在時(shí)間繼電器(4)控制下關(guān)閉，氣流從較大的一端流經(jīng)空氣過(guò)濾器 (5)進(jìn)入霧化控制系統(tǒng)(19)；同時(shí)，開(kāi)啟霧化控制系統(tǒng)(19)，通過(guò)時(shí)間繼電器(4)控制霧化發(fā)生裝置(16)，在霧化發(fā) 生裝置(16)的啟動(dòng)下霧化換能片(17)開(kāi)始工作將營(yíng)養(yǎng)液霧化，并在壓力控制系統(tǒng)(18)產(chǎn) 生的氣流帶動(dòng)下充滿整個(gè)霧化反應(yīng)器培養(yǎng)罐(10)；當(dāng)在時(shí)間繼電器(4)控制下停止通氣后，壓力控制系統(tǒng)(18)的電磁閥(20)在時(shí)間繼 電器(4)控制下開(kāi)啟，霧化控制系統(tǒng)(19)中的氣流將通過(guò)分氣三通(6)的較小的一端緩緩 流出整個(gè)霧化反應(yīng)器培養(yǎng)罐(10)，使霧化反應(yīng)器培養(yǎng)罐(10)內(nèi)外壓力達(dá)到平衡；通過(guò)時(shí)間繼電器⑷調(diào)節(jié)壓力控制系統(tǒng)(18)和霧化控制系統(tǒng)(19)的開(kāi)啟周期，周而 復(fù)始的運(yùn)行；④待長(zhǎng)出再生芽后，在無(wú)菌條件下取出單個(gè)芽，轉(zhuǎn)接到生根培養(yǎng)基上進(jìn)行生根，將剩余 的植物組織繼續(xù)用壓力脈沖霧化培養(yǎng)裝置進(jìn)行培養(yǎng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的壓力脈沖霧化培養(yǎng)方法，其特征在于，所述霧化發(fā)生裝置霧 化運(yùn)行時(shí)間為3 20分鐘；氣泵通氣運(yùn)行時(shí)間為20 60分鐘，工作周期都為60分鐘。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的壓力脈沖霧化培養(yǎng)方法，其特征在于，所述的壓力控制系統(tǒng) (19)在運(yùn)行時(shí)，通過(guò)調(diào)節(jié)氣體流量計(jì)的開(kāi)度，調(diào)節(jié)進(jìn)入霧化反應(yīng)器中的空氣流量使霧化反2應(yīng)器培養(yǎng)罐(10)內(nèi)的壓力為1. 05 1. 5atm。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的壓力脈動(dòng)超聲霧化培養(yǎng)方法，其特征在于所述的霧化反應(yīng) 器培養(yǎng)罐由能耐121°C度、兩個(gè)大氣壓的透光的材料制成；其中，包括有支持培養(yǎng)材料的 支架(12)、位于培養(yǎng)罐底部的霧化換能片(17)、儲(chǔ)液槽(14)和底座支架(15)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種壓力脈動(dòng)超聲霧化培養(yǎng)裝置及其培養(yǎng)方法，包括霧化控制系統(tǒng)，所述的霧化控制系統(tǒng)包括霧化反應(yīng)器培養(yǎng)罐、位于培養(yǎng)罐底部的霧化換能片、用于控制霧化換能片的霧化發(fā)生裝置和時(shí)間繼電器；所述的時(shí)間繼電器用于控制霧化發(fā)生裝置啟動(dòng)霧化換能片開(kāi)始工作，將營(yíng)養(yǎng)液霧化；還包括設(shè)置在霧化控制系統(tǒng)的進(jìn)氣管路上的壓力控制系統(tǒng)；所述的壓力控制系統(tǒng)包括時(shí)間繼電器、氣泵、分氣三通、氣體流量計(jì)、空氣過(guò)濾器和電磁閥；所述的時(shí)間繼電器和控制氣泵將空氣經(jīng)氣體流量計(jì)打入分氣三通后再經(jīng)空氣過(guò)濾器進(jìn)入霧化反應(yīng)器培養(yǎng)罐中。本發(fā)明節(jié)省材料、節(jié)省試劑、節(jié)省人力、縮短種苗的培育周期、生產(chǎn)效率高，很容易在規(guī)?；a(chǎn)中使用。
文檔編號(hào)A01H4/00GK101953296SQ200910089439
公開(kāi)日2011年1月26日 申請(qǐng)日期2009年7月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月17日
發(fā)明者劉春朝, 郭斌 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院過(guò)程工程研究所