开合式间歇浸没植物生物反应器的开发及其应用

摘要

植物组织培养至今已经有55年的历史。传统的植物组织培养方法是以琼脂为支持物的半固体或固体培养,由于相对耗时、耗力,所以生产成本一直居高不下。随着植物组培产业的日益发展,自动化和半自动化植物生物反应器已经应运而生。但是,目前大多数反应器结构复杂造价高。本论文设计了一种结构简单、易操作的开合式的间歇浸没植物生物反应器。对加倍体半夏(Pinellia ternata(Thunb.)Breit.)进行了组织培养,通过对组培苗的外观形态、增殖系数、干物率和蛋白质含量等比较,最后优化得到了该反应器针对半夏扩繁的3个重要的参数值:(1)浸没频率为5 min/6h;(2)接种密度为60个/L;(3)培养基蔗糖浓度为30 g/L。在此参数条件下培养半夏得到的增殖系数为35.83,叶绿素含量为1.14 mg/g,可溶性糖含量为3.14％,总蛋白含量为46.75 mg/g;组培苗生长茂盛,充满整个反应容器,平均叶柄的长度为4.67cm,叶片长度1.56 cm,叶片宽度1.31cm。
　　 进一步利用该反应器装置及上述参数,对铁皮石斛(Herba dendrobii)、百合(Liliumbuownii)、金线莲(Anoectochilus roxburghii)组培苗进行扩繁,对照组为传统的固体培养,成苗后进行相关数据的测量与统计。其中,铁皮石斛反应器培养增殖系数为24.71,是对照组固体培养的6.55倍,而且组培苗经过炼苗后栽种到专利号为ZL201120083382.0的组合式花盆中30天,成活率达到94.44％,高于固体培养的87.78％;百合反应器培养的增殖系数为17.23高出固体培养的4.45,而且鳞茎直径大于固体培养;金线莲反应器培养增殖系数略大于固体培养,但是组培苗外观状态比固体培养差,而且在反应器培养的后期出现了组培苗坏死的现象。
　　 根据以上结果,本研究设计开发的开合式间歇浸没植物生物反应器可以用于多种植物的组织扩繁,获得的种苗质量更好,并且具有自动化程度高的优点,为产业化生产各种植物组培苗提供了一个新的技术和方法。同时,我们发现不同的植物所需要最适宜的反应器培养参数是不一样的,因此需要针对不同的植物确定不同的参数值。