植物培养生物反应器系统的营养物质无菌补充装置及方法与流程

本发明涉及植物育种栽培技术领域，特别涉及一种植物培养生物反应器营养物质的无菌补充的装置及其补充方法。

背景技术：

植物组织培养技术诞生一百多年来已广泛应用于作物育种、花卉、果蔬及林业种苗的扩繁，具有其他技术手段不可比拟的优势。传统的组织培养是以琼脂等为支撑物的固体培养，该培养方法属于劳动密集型技术，随着近代组培产业高速发展，传统的技术已经满足不了的需求，出现了诸多植物培养生物反应器设备和技术，这些技术一定程度上实现了机械操作和自动化，如间歇浸没式植物生物反应器、潮汐式植物生物反应器、喷雾式植物生物反应器等，但目前的植物生物反应器在培养植物的过程中没有简单有效的方法实现营养物质的无菌实时补充。

技术实现要素：

发明目的：针对现有技术存在的问题，本发明提供一种植物培养生物反应器系统的营养物质无菌补充装置，该装置结构简单、操作方便、避免了污染，为实现植物生物反应器对植物或组织的“精准培养”提供了新的设备和方法。

本发明还提供了一种利用植物培养生物反应器系统的营养物质无菌补充装置的补充方法。

技术方案：为实现上述发明目的，如本发明所述一种植物培养生物反应器系统的营养物质无菌补充装置，其特征在于，包括用于植物培养的反应器罐体、用于营养物质盛放的加样瓶、用于无菌连接的金属连接管和提供气压的驱动泵；所述反应器罐体内部设置有反应器储液室并通过金属连接管与加样瓶连接，加样瓶上部连接无菌空气过滤头，驱动泵通过无菌空气过滤头与加样瓶相连接；所述加样瓶上部连接无菌空气过滤头，用于驱动泵产生的气体除菌后进入加样瓶。

本发明中的反应器罐体分为上下两个部分，下部分为储液室，上部分为种苗生长室，通过导管是将储液室中的培养液在气压作用下进入到上部生长室中；侧面的导管是补液用的导管，将右侧加样瓶中的液体补充到储液室中。

作为优选，所述金属连接管分为可相互连接的金属连接管a和金属连接管b。

进一步地，所述金属连接管a和金属连接管b上分别设置有气液单向阀a和气液单向阀b。金属连接管上设置气液单向阀，用于控制液体的流动。

作为优选，所述金属连接管a一端设置有内螺纹，金属连接管b一端设置有外螺纹，两个连接管可以通过螺纹密封连接。

作为优选，所述反应器储液室与金属连接管a，金属连接管b与加样瓶均通过硅胶管相连接。

本发明所述植物培养生物反应器系统的营养物质无菌补充方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)通过该硅胶管将金属连接管a与反应器储液室相连，并关闭气液单向阀a，将连接好的整个反应器罐体包扎灭菌，冷却后，无菌接种外植体及添加液体培养基，进行组织培养。

(2)将待补充的营养物质溶液装入加样瓶中，盖紧盖子，安装无菌空气过滤头，通过硅胶管连接金属连接管b，并将金属连接管b上的气液单向阀b关闭，将连接好的加样瓶整体包扎灭菌，冷却后备用；

(3)将已培养一段时间需补充营养物质的反应器罐体中的反应器储液室上的金属连接管a与已灭菌冷却的加样瓶的金属连接管b通过螺纹密封连接；

(4)用火焰灼烧金属连接管a、金属连接管b的连接处，达到灭菌效果；

(5)分别打开金属连接管a、金属连接管b的气液单向阀，使从加样瓶到反应器罐体管道相通；

(6)加样瓶通过无菌空气过滤头连接驱动泵，并打开驱动泵，在气压的作用下将加样瓶中的营养物质通过管路流入反应器罐体的反应储液室内，完成补液。

其中，所述的营养物质包括金属离子、有机物质等营养成分和诱变剂。

其中，所述的驱动泵可以连接控制装置通过控制器自动控制营养物质的补充。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下优点：

(1)本发明的植物培养生物反应器系统的营养物质无菌补充装置实现了营养物质的实时补充。可以在植物培养反应器系统培养植物的过程中，根据植物生长阶段对营养物质需求的不同或特殊培养需求实时补充营养物质。

(2)本发明实现无菌环境下的无污染补充。采用的金属接头、火焰灼烧灭菌，灭菌彻底，可以在任何环境下完成无污染的营养物质补充。

(3)本发明的结构简单，易于制作和操作，且营养成分无污染补充效果好。

(4)本发明可以连接自动控制系统，实现营养物质补充的自动控制。进一步开发将动力系统与自动控制系统连接，根据设定参会自动控制营养物质的实时补充。

附图说明

图1是本发明设备结构示意图；

其中，1-植物培养的反应器罐体，2-营养物质盛放的加样瓶，3-驱动泵，4-反应器储液室，5-无菌空气过滤头，6-金属连接管a，7-金属连接管b，8-气液单向阀a，9-气液单向阀b，10-硅胶管。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

如图1所示，一种植物培养生物反应器系统的营养物质无菌补充装置，其包括用于植物培养的反应器罐体1、用于营养物质盛放的加样瓶2、用于无菌连接的金属连接管和提供气压的驱动泵3；金属连接管分为可相互连接的金属连接管a6和金属连接管b7，金属连接管a6和金属连接管b7上分别设置有气液单向阀a8和气液单向阀b9。金属连接管上设置气液单向阀，用于控制液体的流动。金属连接管a6一端设置有内螺纹，金属连接管b7一端设置有外螺纹，两个连接管可以通过螺纹密封连接。

反应器罐体1内部设置有反应器储液室4，并通过金属连接管与加样瓶2连接，具体的反应器储液室4与金属连接管a6，金属连接管b7与加样瓶2均通过硅胶管10相连接。加样瓶2上部连接无菌空气过滤头5，驱动泵3通过无菌空气过滤头5与加样瓶2相连接；加样瓶上部连接无菌空气过滤头，用于驱动泵产生的气体除菌后进入加样瓶。驱动泵还可以连接控制装置通过控制器自动控制营养物质的补充。此外，反应器罐体1分为上下两个部分，下部分为反应器储液室4，上部分为种苗生长室，通过硅胶导管将储液室中的培养液在气压作用下进入到上部生长室中；侧面的导管为硅胶管10是补液用的导管，将右侧加样瓶中的液体补充到储液室中。

使用植物培养生物反应器系统的营养物质无菌补充装置进行补充营养物质时，营养物质包括金属离子、有机物质等营养成分和诱变剂：

(1)通过该硅胶管10将金属连接管a6与反应器储液室4相连，并关闭气液单向阀a8，将连接好的整个反应器罐体包扎灭菌，冷却后，反应器罐体的上盖打开无菌接种外植体及添加液体培养基，进行组织培养。

(2)将待补充的营养物质溶液装入加样瓶中，盖紧盖子，安装无菌空气过滤头，通过硅胶管连接金属连接管b7，并将金属连接管b7上的气液单向阀b9关闭，将连接好的加样瓶整体包扎灭菌，冷却后备用；

(3)将已培养一段时间需补充营养物质的反应器罐体1中的反应器储液室4上的金属连接管a6与已灭菌冷却的加样瓶的金属连接管b7通过螺纹密封连接；

(4)用火焰灼烧金属连接管a、金属连接管b的连接处，达到灭菌效果；

(5)分别打开金属连接管a、金属连接管b的气液单向阀，使从加样瓶到反应器罐体管道相通；

(6)加样瓶通过无菌空气过滤头连接驱动泵，并打开驱动泵，在气压的作用下将加样瓶中的营养物质通过管路流入反应器罐体的反应储液室内，完成补液。