植物生物反应器及其使用方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种既可用于植物细胞、组织、器官大量培养，也可用于微生物与植物 组织共培养体系的建立，来获取具有药用价值的天然活性产物的培养装置，特别涉及一种 实现植物间隙浸没的植物生物反应器。
【背景技术】
[0002] 目前在植物组织培养领域，培养方式大致可分为固体和液体培养两类，其各自优 缺点如表1。与固体培养相比较，液体培体培养优点较为明显，但仍存在诸多缺点与不足。 为了进一步解决上述问题，国内外学者进行了大量试验，其中间歇浸没系统增殖效果较为 显著。间歇浸没式植物生物反应器种类众多，其中多种反应器是实验者实际试验中改进的 培养系统，这些生物反应器中较成熟，具有代表性的主要有四种，如表2。
【主权项】
1. 一种植物生物反应器，其特征在于：包括驱动装置、管路系统和至少一个反应罐体； 所述驱动装置包括控制系统、显示系统和动力系统；所述显示系统包括操作界面和监控界 面，所述控制系统通过操作界面控制动力系统，所述动力系统与所述管路系统相连接，所述 管路系统与所述反应罐体密封相连。
2. 根据权利要求1所述的植物生物反应器，其特征在于，所述管路系统包括进气管路 和出气管路，所述进气管路连接所述动力系统，所述进气管路采用分流管且交汇于一处形 成总管路；所述反应罐体上设有进气口与出气口，所述进气口连接所述进气管路，所述出气 口连接所述出气管路。
3. 根据权利要求1所述的植物生物反应器，其特征在于，所述反应罐体包括培养室、储 液室和培养盘，所述反应罐体被培养盘隔开形成上层培养室和下层储液室两个腔室，所述 培养盘上设有导液管，所述导液管连通所述培养室和所述储液室；所述导液管的顶部设有 分流限流柱；所述培养盘是可以移动的。
4. 根据权利要求2所述的植物生物反应器，其特征在于，所述进气管路包括第一胶管 和第一空气除菌器，所述出气管路包括第二胶管和第二空气除菌器；所述第一空气除菌器 通过所述第一胶管与所述进气口密封相连；所述第二空气除菌器通过所述第二胶管与所述 出气口密封相连。
5. 根据权利要求3所述的植物生物反应器，其特征在于，所述动力系统由气泵、气嘴、 阀门和流量传感器组成，所述阀门用于控制气泵；所述流量传感器监控气泵的流量；所述 气泵通过所述气嘴连接所述管路系统。
6. 根据权利要求3所述的植物生物反应器，其特征在于，所述反应罐体还包括第一密 封圈和第二密封圈，所述反应罐体的边沿上设有第一密封圈卡槽，用于放置所述第一密封 圈；所述培养盘的边沿上设有第二密封圈卡槽，用于放置所述第二密封圈。
7. 根据权利要求6所述的植物生物反应器，其特征在于，所述培养盘呈漏斗状，所述培 养盘的底部以圆心为中心向外发散设有至少2个凹凸相间的圆环；所述培养盘的底部以分 流限流柱为中心向外延伸设有至少2条引流槽；所述引流槽连通所述凹凸相间的圆环。
8. 根据权利要求7所述的植物生物反应器，其特征在于，所述导液管的底部沿直径 对称设有缺口；所述分流限流柱是中空结构且顶部是封闭的，所述分流限流柱的横截面呈 "十"字形且高于所述培养盘的外边沿，所述分流限流柱的侧面设有4条竖形开口的引流口。
9. 根据权利要求1-8任一项所述的植物生物反应器，其特征在于，所述反应罐体为1~ 100个，所述分流管为1~20根；所述凹凸相间的圆环的数量为6~9个，所述引流槽为4 条。
10. 根据权利要求9所述的植物生物反应器，其特征在于，所述反应罐体为20~80个。
11. 一种利用如权利要求1-10任一项所述的植物生物反应器培养扩繁白芨种苗的方 法，其特征在于，具体步骤如下： (1) 白芨果荚的表面消毒与反应器罐体、培养基的高温湿热灭菌； (2) 在超净台中将上述已灭菌的液体培养基倒入反应器罐体中，再将已表面消毒的白 芨果荚内的种子播撒到反应器罐体的培养盘中，接种密度为每个果荚接种3-5个反应器罐 体； (3) 将接种完成的反应器罐体连接到驱动装置上，放置在培养室中进行培养；设置浸 没频率为3min/4h。
12. 环境条件为：光照强度18001x，光照周期10h/d，温度25±1°C。
13. -种利用如权利要求1-10任一项所述的植物生物反应器进行植物体诱变后的抗 性筛选的方法，其特征在于，具体步骤如下： (1) 利用植物生物反应器扩繁待诱变的植物体，所述植物体为组培苗和/或植物愈伤 组织，获得大量诱变材料； (2) 在反应器中添加化学诱变剂使植物体产生突变，或者将带有植物体的反应器罐体 进行辐射处理使植物体发生突变等； (3) 将上述诱变的反应器罐体更换添加特定物质的培养基或在特定的环境下培养，筛 选特定抗性的植物体； (4) 将上述刷选到的植物体接种到新的植物反应器中，在特定条件下进行大量扩繁，获 得抗性稳定的植物新品系。
14. 一种利用如权利要求1-10任一项所述的植物生物反应器生产植物次生代谢产物 的方法，其特征在于，所述植物为紫草，具体步骤如下： (1) 紫草愈伤的批量获得： 所述培养参数主要有：将紫草愈伤组织接种入本发明的植物生物反应器中，接种密度： 120 个 /L，培养基配方为：B5+1. Omg/L 6-BA+O. lmg/L NAA+30g/L 蔗糖；培养基 pH :6. 0 ;浸 没频率：lmin/6h ;培养条件：光照强度lOOOlux，光照时间18h/d，培养温度25±1°C，培养 时间：60d ; (2) 植物次生代谢产物的诱导：在不更换培养基的同时，在培养液中添加CuSO4 ? 5H20， 使培养液中的CuSO4浓度为0. 075mg/L;继续对紫草愈伤组织进行培养，所述继续培养的参 数同步骤⑴中所述，所不同的是培养时间为20d;在培养20d后，取出液体培养基，同时更 换CuSO4浓度为0. 075mg/L的新鲜培养基；在更换新鲜培养液的同时进行旧的培养液的收 集来提取所需紫草素，如此往复； (3) 植物次生代谢产物的收集和提取： 将更换下来的培养液经过浓缩后进行丙酮提取紫草素，利用分光光度计通过在520nm下检测来计算紫草苏的产量。
【专利摘要】本发明涉及一种植物生物反应器及其使用方法，该植物生物反应器包括驱动装置、管路系统和至少一个反应罐体；所述驱动装置包括控制系统、显示系统和动力系统；所述控制系统通过操作界面控制动力系统；所述显示系统包括操作界面和监控界面；所述动力系统与所述管路系统相连接；所述管路系统与所述反应罐体密封相连。所述控制系统为可编程控制器，通过操作界面输入各种形式的指令，再由控制系统控制动力系统的输出，并通过监控系统监控；时间控制由可编程控制器的程序控制，从而实现反应器的高自动化程度，结构简单且操作简便。
【IPC分类】A01H4-00
【公开号】CN104770304
【申请号】CN201510218596
【发明人】陈集双, 张本厚, 蒋海侠, 陈锦周
【申请人】南京博方生物科技有限公司
【公开日】2015年7月15日
【申请日】2015年4月30日