植物无糖组织培养环境控制中的问题及对策(一)密闭式组培间的环境控制

20世纪80年代后期，日本千叶大学的Kozai教授在原有的植物组织培养方法的基础上，提出了一种新型组织培养方法——无糖组织培养（Sugar-free micropropagation），又称光自养微繁（Photoautotrophic micropropagation）。该技术是环境控制在农业生产中的典型应用，其特点是采用人工环境控制手段，用CO2代替糖作为碳源，提供适宜植株生长的光、温、水、气、营养等条件，促进植株的光合作用，从而促进植物的生长发育和快速繁育。此法优点在于：培养基中不用添加糖和生长调节物质，只是通过提高培养器内的光照度、CO2浓度以及气流交换速度等来增强组培植物的光合速率。由于该技术尽可能多地依靠组培苗自身的光合能力，解决了传统组培技术由于培养器内CO2浓度过低、气体交换不足以及弱光环境等对组培植株的光合能力提升的制约，简化了培养程序，植物苗的成活率和质量大大提高。同时，该技术的应用也为组织培养的工厂化、规模化提供了契机。然而，良好的环境控制是该技术高效应用的前提，而目前我国对组培物理环境因子的调控及其控制系统的研究尚处于起步阶段，且多数研究集中于大型组培箱及其强制供气系统，组培间环境控制方面研究较少，有关组培室内物理环境综合调控技术的相关报道也比较欠缺。因此，有必要对组培室内温度、光照、相对湿度和CO2浓度等物理环境因子变化规律、相互关系及其综合控制技术进行深入研究，以推动光独立组织培养技术在我国的推广与普及。其中，首先应开发组培间环境控制技术，使得光独立组织培养技术的实用化、规模化、自动化的商业应用成为可能。     

植物无糖组培快繁装置及其环境控制系统的研制

针对常规植物组培存在的问题,从植物无糖组培实用化角度出发,研制了带有新型CO2施放装置的180 L植物无糖组培容器及其环境控制系统,采用小流量控制、三通阀调节和PWM控制方式,实现了对CO2浓度的精确控制,控制精度达到±50 μmol·mol^-1;采用穴盘覆膜与气体循环吸附相结合的方式实现了对容器内相对湿度的自动控制,控制精度达到±22%.通过圆叶海棠的无糖组培的试验,结果表明,该系统对组培苗的生长环境和生理品质的提高具有显著的促进作用.     

基于PLC的无糖组培微环境控制系统

为实现组培微环境CO2 增施的长期自动控制 ,解决增施CO2 过程中可能将空气中杂菌引入组培箱的问题 ,设计开发了一套基于PLC的无糖组培微环境控制系统。系统以PLC为控制核心 ,采用定量供给的CO2 增施控制策略 ,可根据设定要求将固定量的高压、高纯度CO2 气体直接供入组培箱 ,并可对组培箱内湿度进行调控。系统调试试验结果表明 ,控制系统能将光期组培箱内CO2 摩尔分数和相对湿度分别控制在 70 0～ 90 0 μmol·mol-1和80 %～ 92 %的目标范围内 ,达到了预期效果     

密闭式无糖组培室环境控制系统设计与控制性能

报道了一种密闭式植物无糖组培室,以及一套应用于该组培室的综合环境控制系统(包括环境因子检测与控制子系统和洁净控制子系统)中的环境因子检测与控制子系统。环境因子检测与控制子系统中,温度控制采用触点控制方式,相对湿度和CO2浓度控制采用比例控制方式。测试结果表明:在温度可将室温控制在设定值±0.1￣0.5℃范围内;在控制值30%和35%时内,系统可将相对湿度控制在控制值±5%的范围内;在控制值为800和1200mL.L-1时,CO2浓度可被控制在控制值±50mL.L-1范围内。     

植物无糖组织培养环境控制中的问题及对策(二)大型培养容器的环境控制

无糖组织培养（Sugar-free micropropagation），又称光自养微繁（Photoautotrophic micropropagation）。该技术是环境控制技术在植物组培苗生产中的典型应用，其特点是采用人工环境控制手段，用CO2替代糖作为碳源，提供植株生长适宜的光、温、水、气、营养等条件，促进植株的光合作用，从而促进植物的生长发育。此法优点在于：培养基中不用添加糖和生长调节物质，只是通过提高培养空间（培养间和大型培养容器）内的光照度、CO2浓度、温度和湿度，以及气流交换速度等来增强组培植物的光合速率。该技术的应用也为植物组织培养的工厂化、规模化生产提供了契机。     

植物无糖组织培养环境控制综合配套体系研究通过农业部科技成果鉴定

<正>2006年12月28日,由中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所杨其长研究员主持完成的“植物无糖组织培养环境控制综合配套体系研究”在北京通过了农业部组织的专家鉴定。来自中国科学院植物所、中国科学院遗传所、北京林业大学、中国林业科学院、中国农业大学和农业部的专家对该成果给予了高度的评价,认为该项目成果是组培领域的一项重大技术突破,填补了国内外在无糖组培洁净系统设     

无糖组培微环境控制技术高新设备的研制与应用

无糖组培微环境控制技术已经成为植物组织培养的新领域,受到广泛的关注。目前日本已经开展实验室范围内的大规模植物无糖组培。笔者详细介绍了目前国内最新研制的无糖组培微环境控制技术高新设备的系统构造和性能。通过对该设备的调试和运行,开展了众多植物种苗的无糖组培试验,结果表明在控制光照和CO2浓度等微环境条件下,该设备能有效提高植物组培苗的生物量、根干重、生长率、叶绿素a和可溶性蛋白质,不仅实现植物种苗的快速培养、大量繁殖,而且能够促进植株生根发芽,提高组培种苗移植后的成活率。     

微环境调控对灯盏花无糖组培苗显微结构的影响

 以灯盏花组培苗为材料，采用扫描电镜和光学显微镜对灯盏花无糖组培苗及有糖组培苗（CK）的叶表皮毛、气孔、蜡质层和根部的显微结构进行了比较分析。研究结果表明：灯盏花无糖组培苗根、叶的显微结构与有糖组培苗有明显区别，无糖组培微环境调控技术对提高组培苗的保水能力及适应外界环境的能力具有重要作用。     

观赏植物无糖组培快繁的研究现状及展望

20世纪30年代以来,组织培养技术得到了不断的发展和完善,但真正能够用于商业化生产的观赏植物组培苗的种类却很少。究其原因,主要是组培苗的培养及驯化周期长、污染率高、移栽成活率低、生产成本高[1-2]。日本千叶大学的Kozai等针对这些问题研发了无糖组培技术,给予植物组培技术一种全新概念。无糖组培快繁也称光独立组培快繁,是在培养基不加糖分的基础上,采用环境控制手段,通过对CO2、光照、温度、湿度等环境因子的调节,使组培苗加强自身的光合作用,由异养型转变为自养型,从而有效地降低生产的成本,达到快速繁殖优质种苗目的[3-5]。本文…     

植物组培环境调控与规模化育苗技术研究进展

综述了增施CO2、新型光源的开发和培养基支持体的改良对规模化生产组培苗的促进作用,以及国内外大型环境调控设施和规模化育苗的研究进展,并提出了组培环境调控技术的研究展望。