植物生物反應(yīng)器及其使用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種既可用于植物細(xì)胞、組織、器官大量培養(yǎng)，也可用于微生物與植物 組織共培養(yǎng)體系的建立，來(lái)獲取具有藥用價(jià)值的天然活性產(chǎn)物的培養(yǎng)裝置，特別涉及一種 實(shí)現(xiàn)植物間隙浸沒(méi)的植物生物反應(yīng)器。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前在植物組織培養(yǎng)領(lǐng)域，培養(yǎng)方式大致可分為固體和液體培養(yǎng)兩類(lèi)，其各自優(yōu) 缺點(diǎn)如表1。與固體培養(yǎng)相比較，液體培體培養(yǎng)優(yōu)點(diǎn)較為明顯，但仍存在諸多缺點(diǎn)與不足。 為了進(jìn)一步解決上述問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了大量試驗(yàn)，其中間歇浸沒(méi)系統(tǒng)增殖效果較為 顯著。間歇浸沒(méi)式植物生物反應(yīng)器種類(lèi)眾多，其中多種反應(yīng)器是實(shí)驗(yàn)者實(shí)際試驗(yàn)中改進(jìn)的 培養(yǎng)系統(tǒng)，這些生物反應(yīng)器中較成熟，具有代表性的主要有四種，如表2。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種植物生物反應(yīng)器，其特征在于：包括驅(qū)動(dòng)裝置、管路系統(tǒng)和至少一個(gè)反應(yīng)罐體； 所述驅(qū)動(dòng)裝置包括控制系統(tǒng)、顯示系統(tǒng)和動(dòng)力系統(tǒng)；所述顯示系統(tǒng)包括操作界面和監(jiān)控界 面，所述控制系統(tǒng)通過(guò)操作界面控制動(dòng)力系統(tǒng)，所述動(dòng)力系統(tǒng)與所述管路系統(tǒng)相連接，所述 管路系統(tǒng)與所述反應(yīng)罐體密封相連。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的植物生物反應(yīng)器，其特征在于，所述管路系統(tǒng)包括進(jìn)氣管路 和出氣管路，所述進(jìn)氣管路連接所述動(dòng)力系統(tǒng)，所述進(jìn)氣管路采用分流管且交匯于一處形 成總管路；所述反應(yīng)罐體上設(shè)有進(jìn)氣口與出氣口，所述進(jìn)氣口連接所述進(jìn)氣管路，所述出氣 口連接所述出氣管路。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的植物生物反應(yīng)器，其特征在于，所述反應(yīng)罐體包括培養(yǎng)室、儲(chǔ) 液室和培養(yǎng)盤(pán)，所述反應(yīng)罐體被培養(yǎng)盤(pán)隔開(kāi)形成上層培養(yǎng)室和下層儲(chǔ)液室兩個(gè)腔室，所述 培養(yǎng)盤(pán)上設(shè)有導(dǎo)液管，所述導(dǎo)液管連通所述培養(yǎng)室和所述儲(chǔ)液室；所述導(dǎo)液管的頂部設(shè)有 分流限流柱；所述培養(yǎng)盤(pán)是可以移動(dòng)的。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的植物生物反應(yīng)器，其特征在于，所述進(jìn)氣管路包括第一膠管 和第一空氣除菌器，所述出氣管路包括第二膠管和第二空氣除菌器；所述第一空氣除菌器 通過(guò)所述第一膠管與所述進(jìn)氣口密封相連；所述第二空氣除菌器通過(guò)所述第二膠管與所述 出氣口密封相連。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的植物生物反應(yīng)器，其特征在于，所述動(dòng)力系統(tǒng)由氣泵、氣嘴、 閥門(mén)和流量傳感器組成，所述閥門(mén)用于控制氣泵；所述流量傳感器監(jiān)控氣泵的流量；所述 氣泵通過(guò)所述氣嘴連接所述管路系統(tǒng)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的植物生物反應(yīng)器，其特征在于，所述反應(yīng)罐體還包括第一密 封圈和第二密封圈，所述反應(yīng)罐體的邊沿上設(shè)有第一密封圈卡槽，用于放置所述第一密封 圈；所述培養(yǎng)盤(pán)的邊沿上設(shè)有第二密封圈卡槽，用于放置所述第二密封圈。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的植物生物反應(yīng)器，其特征在于，所述培養(yǎng)盤(pán)呈漏斗狀，所述培 養(yǎng)盤(pán)的底部以圓心為中心向外發(fā)散設(shè)有至少2個(gè)凹凸相間的圓環(huán)；所述培養(yǎng)盤(pán)的底部以分 流限流柱為中心向外延伸設(shè)有至少2條引流槽；所述引流槽連通所述凹凸相間的圓環(huán)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的植物生物反應(yīng)器，其特征在于，所述導(dǎo)液管的底部沿直徑 對(duì)稱(chēng)設(shè)有缺口；所述分流限流柱是中空結(jié)構(gòu)且頂部是封閉的，所述分流限流柱的橫截面呈 "十"字形且高于所述培養(yǎng)盤(pán)的外邊沿，所述分流限流柱的側(cè)面設(shè)有4條豎形開(kāi)口的引流口。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的植物生物反應(yīng)器，其特征在于，所述反應(yīng)罐體為1~ 100個(gè)，所述分流管為1~20根；所述凹凸相間的圓環(huán)的數(shù)量為6~9個(gè)，所述引流槽為4 條。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的植物生物反應(yīng)器，其特征在于，所述反應(yīng)罐體為20~80個(gè)。
11. 一種利用如權(quán)利要求1-10任一項(xiàng)所述的植物生物反應(yīng)器培養(yǎng)擴(kuò)繁白芨種苗的方 法，其特征在于，具體步驟如下： (1) 白芨果莢的表面消毒與反應(yīng)器罐體、培養(yǎng)基的高溫濕熱滅菌； (2) 在超凈臺(tái)中將上述已滅菌的液體培養(yǎng)基倒入反應(yīng)器罐體中，再將已表面消毒的白 芨果莢內(nèi)的種子播撒到反應(yīng)器罐體的培養(yǎng)盤(pán)中，接種密度為每個(gè)果莢接種3-5個(gè)反應(yīng)器罐 體； (3) 將接種完成的反應(yīng)器罐體連接到驅(qū)動(dòng)裝置上，放置在培養(yǎng)室中進(jìn)行培養(yǎng)；設(shè)置浸 沒(méi)頻率為3min/4h。
12. 環(huán)境條件為：光照強(qiáng)度18001x，光照周期10h/d，溫度25±1°C。
13. -種利用如權(quán)利要求1-10任一項(xiàng)所述的植物生物反應(yīng)器進(jìn)行植物體誘變后的抗 性篩選的方法，其特征在于，具體步驟如下： (1) 利用植物生物反應(yīng)器擴(kuò)繁待誘變的植物體，所述植物體為組培苗和/或植物愈傷 組織，獲得大量誘變材料； (2) 在反應(yīng)器中添加化學(xué)誘變劑使植物體產(chǎn)生突變，或者將帶有植物體的反應(yīng)器罐體 進(jìn)行輻射處理使植物體發(fā)生突變等； (3) 將上述誘變的反應(yīng)器罐體更換添加特定物質(zhì)的培養(yǎng)基或在特定的環(huán)境下培養(yǎng)，篩 選特定抗性的植物體； (4) 將上述刷選到的植物體接種到新的植物反應(yīng)器中，在特定條件下進(jìn)行大量擴(kuò)繁，獲 得抗性穩(wěn)定的植物新品系。
14. 一種利用如權(quán)利要求1-10任一項(xiàng)所述的植物生物反應(yīng)器生產(chǎn)植物次生代謝產(chǎn)物 的方法，其特征在于，所述植物為紫草，具體步驟如下： (1) 紫草愈傷的批量獲得： 所述培養(yǎng)參數(shù)主要有：將紫草愈傷組織接種入本發(fā)明的植物生物反應(yīng)器中，接種密度： 120 個(gè) /L，培養(yǎng)基配方為：B5+1. Omg/L 6-BA+O. lmg/L NAA+30g/L 蔗糖；培養(yǎng)基 pH :6. 0 ;浸 沒(méi)頻率：lmin/6h ;培養(yǎng)條件：光照強(qiáng)度lOOOlux，光照時(shí)間18h/d，培養(yǎng)溫度25±1°C，培養(yǎng) 時(shí)間：60d ; (2) 植物次生代謝產(chǎn)物的誘導(dǎo)：在不更換培養(yǎng)基的同時(shí)，在培養(yǎng)液中添加CuSO4 ? 5H20， 使培養(yǎng)液中的CuSO4濃度為0. 075mg/L;繼續(xù)對(duì)紫草愈傷組織進(jìn)行培養(yǎng)，所述繼續(xù)培養(yǎng)的參 數(shù)同步驟⑴中所述，所不同的是培養(yǎng)時(shí)間為20d;在培養(yǎng)20d后，取出液體培養(yǎng)基，同時(shí)更 換CuSO4濃度為0. 075mg/L的新鮮培養(yǎng)基；在更換新鮮培養(yǎng)液的同時(shí)進(jìn)行舊的培養(yǎng)液的收 集來(lái)提取所需紫草素，如此往復(fù)； (3) 植物次生代謝產(chǎn)物的收集和提?。? 將更換下來(lái)的培養(yǎng)液經(jīng)過(guò)濃縮后進(jìn)行丙酮提取紫草素，利用分光光度計(jì)通過(guò)在520nm下檢測(cè)來(lái)計(jì)算紫草蘇的產(chǎn)量。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種植物生物反應(yīng)器及其使用方法，該植物生物反應(yīng)器包括驅(qū)動(dòng)裝置、管路系統(tǒng)和至少一個(gè)反應(yīng)罐體；所述驅(qū)動(dòng)裝置包括控制系統(tǒng)、顯示系統(tǒng)和動(dòng)力系統(tǒng)；所述控制系統(tǒng)通過(guò)操作界面控制動(dòng)力系統(tǒng)；所述顯示系統(tǒng)包括操作界面和監(jiān)控界面；所述動(dòng)力系統(tǒng)與所述管路系統(tǒng)相連接；所述管路系統(tǒng)與所述反應(yīng)罐體密封相連。所述控制系統(tǒng)為可編程控制器，通過(guò)操作界面輸入各種形式的指令，再由控制系統(tǒng)控制動(dòng)力系統(tǒng)的輸出，并通過(guò)監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控；時(shí)間控制由可編程控制器的程序控制，從而實(shí)現(xiàn)反應(yīng)器的高自動(dòng)化程度，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且操作簡(jiǎn)便。
【IPC分類(lèi)】A01H4-00
【公開(kāi)號(hào)】CN104770304
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510218596
【發(fā)明人】陳集雙, 張本厚, 蔣海俠, 陳錦周
【申請(qǐng)人】南京博方生物科技有限公司
【公開(kāi)日】2015年7月15日
【申請(qǐng)日】2015年4月30日