植物組織培養(yǎng)實驗室、組培室規(guī)劃設(shè)計
日期:
2022-06-07
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理想的組織培養(yǎng)實驗室應(yīng)該建立在安靜、清潔、遠離污染源的地方,最好在常年主風(fēng)向的上風(fēng)方向,盡量減少污染。規(guī)模化生產(chǎn)的組織培養(yǎng)實驗室最好建在交通方便的地方,便于培養(yǎng)產(chǎn)品的運送。
實驗室的建設(shè)均需考慮兩個方面的問題:一是所從事的實驗的性質(zhì),即是生產(chǎn)性的還是研究性的,是基本層次的還是較高層次的;二是實驗室的規(guī)模,規(guī)模主要取決于經(jīng)費和實驗性質(zhì)。
無論實驗室的性質(zhì)和規(guī)模如何,實驗室設(shè)置的基本原則是:科學(xué)、高效、經(jīng)濟和實用。一個組織培養(yǎng)實驗室必須滿足3個基本的需要:實驗準備(培養(yǎng)基制備、器皿洗滌、培養(yǎng)基和培養(yǎng)器皿滅菌)、無菌操作和控制培養(yǎng)。此外,還可根據(jù)從事的實驗要求來考慮輔助實驗室及其各種附加設(shè)施,使實驗室更加完善。
在進行植物組織培養(yǎng)工作之前,首先應(yīng)對工作中需要哪些最基本的設(shè)備條件有個全面的了解,以便因地制宜地利用現(xiàn)有房屋,或新建、改建實驗室。實驗室的大小取決于工作的目的和規(guī)模。以工廠化生產(chǎn)為目的,實驗室規(guī)模太小,則會限制生產(chǎn),影響效率。在設(shè)計組織培養(yǎng)實驗室時,應(yīng)按組織培養(yǎng)程序來設(shè)計,避免某些環(huán)節(jié)倒排,引起日后工作混亂。植物組織培養(yǎng)是在嚴格無菌的條件下進行的。要做到無菌的條件,需要一定的設(shè)備、器材和用具,同時還需要人工控制溫度、光照、濕度等培養(yǎng)條件。
基本實驗室包括準備室、洗滌滅菌室、無菌操作室、培養(yǎng)室、緩沖間,是組織培養(yǎng)實驗所必須具備的基本條件。如進行工廠化生產(chǎn),年產(chǎn)4萬-20萬,需3-4間實驗用房,總面積60平方米。?
功能:又叫化學(xué)實驗室,進行一切與實驗有關(guān)的準備工作:完成所使用的各種藥品的貯備、稱量、溶解、器皿洗滌、培養(yǎng)基配制與分裝、培養(yǎng)基和培養(yǎng)器皿的滅菌、培養(yǎng)材料的預(yù)處理等。
要求:最好有20平方米左右。要求寬敞明亮、以便于放置多個實驗臺和相關(guān)設(shè)備,方便多人同時工作;同時要求通風(fēng)條件好,便于氣體交換;實驗室地面應(yīng)便于清潔,并應(yīng)進行防滑處理。
分類:
分體式-研究性質(zhì)實驗室,分開的若干房間將準備室分解為藥品貯藏室、培養(yǎng)基配制與洗滌室和滅菌室等,功能明確,便于管理,但不適于大規(guī)模生產(chǎn)。
通間式-規(guī)?;瘜嶒炇?,準備室一般設(shè)計成大的通間,使試驗操作的各個環(huán)節(jié)在同一房間內(nèi)按程序完成。準備試驗的過程在同一空間進行,便于程序化操作與管理,試驗中減少各環(huán)節(jié)間的銜接時間,從而提高工作效率。此外還便于培養(yǎng)基配制、分裝和滅菌的自動化操作程序設(shè)計,從而減少規(guī)?;a(chǎn)的人工勞 動,更便 于無菌條件的控制和標準化操作體系的建立。
設(shè)備:準備室應(yīng)具備實驗臺、藥品柜、水池、儀器、藥品、防塵櫥(放置培養(yǎng)容器)、冰箱、天平、蒸餾水器、酸度計及常用的培養(yǎng)基配制用玻璃儀器等。
功能:完成各種器具的洗滌、干燥、保存、培養(yǎng)基的滅菌等。
要求:洗滌滅菌室根據(jù)工作量的大小決定其大小,一般面積控制在30-50m2。在實驗室的一側(cè)設(shè)置專用的洗滌水槽,用來清洗玻璃器皿。中央實驗臺還 應(yīng)配置2個水槽,用于清洗小型玻璃器皿。如果工作量大,可以購置一臺洗瓶機。準備1-2個洗液缸,專門用于洗滌對潔凈度要求很高的玻璃器皿,地面應(yīng)耐濕并 排水良好。
設(shè)備:水池、落水架、中央實驗臺、高壓滅菌鍋、超聲波清洗器、干燥滅菌器(如烘箱)等。
功能:也叫接種室,主要用于植物材料的消毒、接種、培養(yǎng)物的轉(zhuǎn)移、試管苗的繼代、原生質(zhì)體的制備以及一切需要進行無菌操作的技術(shù)程序,是植物離體培養(yǎng)研究或生產(chǎn)中最關(guān)鍵的一步。
要求:接種室宜小不宜大,一般7~8平米(10-20平米)即可,其規(guī)模根據(jù)實驗需要和環(huán)境控制的難易程度而 定。要求封閉性好,干爽安靜,清潔明亮,能較長時間保持無菌,因此不易設(shè)在容易受潮的地方;地面、天花板及四壁盡可能密閉光滑,易于清潔和消毒;配置拉動門,以減少開關(guān)門時的空氣擾動;為便于消毒處理,地面及內(nèi)墻壁都應(yīng)采用防水和耐腐蝕材料;為了保持清潔,無菌室應(yīng)防止空氣對流。接種室要求在適當位置吊裝 1~2盞紫外線滅菌燈,用以照射滅菌。最好安裝一小型空調(diào),使室溫可控,這樣可使門窗緊閉,減少與外界空氣對流。
一般新建實驗室的無菌室在使用之前應(yīng)進行滅菌處理,處理方法是甲醛和高錳酸鉀熏蒸,并需定期滅菌處理,還可用紫外線照射1-2h/周,或每次使用前照射10-30min。
設(shè)備:紫外燈、空調(diào)、解剖鏡、消毒器、酒精燈、接種器械(接種鑷子、剪刀、解剖刀、接種針),實驗臺、和擱架,還有超凈工作臺和整套滅菌接種儀器、藥品等。
功能:對接種到培養(yǎng)瓶等器皿中的植物離體材料進行控制條件下的培養(yǎng),無論是研究性實驗室還是生產(chǎn)性實驗材料進行培養(yǎng)的場所。要求:約需?10-20平方米左 右,培養(yǎng)室的大小可根據(jù)需要培養(yǎng)架的大小、數(shù)目、及其他附屬設(shè)備而定,其設(shè)計以充分利用空間和節(jié)省能源為原則?;疽笫悄軌蚩刂乒庹蘸蜏囟龋⒈3窒鄬Φ臒o菌環(huán)境,因此,培養(yǎng)室應(yīng)保持清潔和適度干燥;為滿足植物培養(yǎng)材料生長對氣體的需要,還應(yīng)安裝排風(fēng)窗和換氣扇等培養(yǎng)室的換氣裝置;為節(jié)省能源和空間,應(yīng) 配置適宜的培養(yǎng)架,并安裝日光燈照明。
研究用實驗室,通??筛鶕?jù)光照時間設(shè)置成長日照、中日照、短日照培養(yǎng)室,也可以根據(jù)溫度設(shè)置成高溫和低溫培養(yǎng)室,每一個培養(yǎng)室的空間不宜過大,便于對條件的均勻控制。進行精細培養(yǎng)類型如細胞培養(yǎng)和原生質(zhì)體培養(yǎng),可采用光照培養(yǎng)箱或人工氣候箱代替培養(yǎng)室。
為了控制培養(yǎng)室的溫度和光照時間及其強度,培養(yǎng)室的房間不要窗戶,但應(yīng)當留一個通氣窗,并安上排氣扇。室內(nèi)溫度由空調(diào)控制,光照由日光燈控制。天花板和內(nèi)墻最好用塑料鋼板裝修,地面用水磨石或瓷磚鋪設(shè),一般要分兩間,一為光照培養(yǎng)室,一為暗培養(yǎng)室。培養(yǎng)室外應(yīng)有一預(yù)備間或走廊。
培養(yǎng)材料放在培養(yǎng)架上培養(yǎng)。培養(yǎng)架大多由金屬制成,一般設(shè)5層,最低一層離地高約lOcm,其他每層間隔30cm左右,培養(yǎng)架即高 1.7m左右。培養(yǎng)架長度都是根據(jù)日光燈的長度而設(shè)計,如采用40W日光燈,則長I.3m,30W的長lm,寬度一般為60cm。日光燈一般用40W,固 定在培養(yǎng)架的側(cè)面或擱板的下面,每層有兩支日光燈,距離在20cm,光照強度為2000-3000 lx。
培養(yǎng)室最重要的因子是溫度,一般保持在20—27℃左右,具備產(chǎn)熱裝置,并安裝窗式或立式空調(diào)機。由于熱帶植物和寒帶植物等不同種類要求不同溫度,最好不同種類有不同的培養(yǎng)室。
室內(nèi)濕度也要求恒定,相對濕度以保持在70%~80%為好,可安裝加濕器??刂乒庹諘r間可安裝定時開關(guān)鐘,一般需要每天光照10-16h,也有的 需要連續(xù)照明。短日照植物需要短日照條件,長日照植物需要長日照條件?,F(xiàn)代組培實驗室大多設(shè)計為采用天然太陽光照作為主要能源,這樣不但可以節(jié)省能源,而且組培苗接受太陽光生長良好,馴化易成活。在陰雨天可用燈光作補充。
設(shè)備:培養(yǎng)架(控溫控光控濕)、搖床、轉(zhuǎn)床、自動控時器、紫外燈、光照培養(yǎng)箱或人工氣候箱、生化培養(yǎng)箱、邊臺實驗臺用于拍攝培養(yǎng)物生長狀況,除濕機、顯微鏡、溫濕度計、空調(diào)等。
一、基本設(shè)備配置
(一)常規(guī)設(shè)備
1、天平
組織培養(yǎng)實驗室需要2-3臺不同精度的天平。
感量0.001g的天平(分析天平)和感量0.0001g的天平(電子天平)用于稱量微量元素和一些較高精確度的實驗用品。
感量0.01g和0.1g的天平,用于大量元素母液配制和一些用量較大的藥品的稱量。
2、冰箱
各種維生素和激素類藥品以及培養(yǎng)基母液均需低溫保存,某些試驗還需植物材料進行低溫處理,一般普通冰箱即可。
3、酸度計
用于測定培養(yǎng)基及其它溶液的pH,一般要求可測定pH范圍1-14之間,精度0.01即可。
維持相對的無菌環(huán)境是組織培養(yǎng)實驗室的基本要求。
1、高壓滅菌鍋
用于培養(yǎng)基、玻璃器皿以及其它可高溫滅菌用品的滅菌,根據(jù)規(guī)模大小有手提式、立式、臥式等不同規(guī)格。
2、紫外燈
方便經(jīng)濟的控制無菌環(huán)境的裝置。
(三)無菌操作設(shè)備
1、接種箱
是使用較早的最簡單的無菌裝置,主體為玻璃箱罩、入口有袖罩,內(nèi)裝紫外燈和日光燈,使用時對無菌室要求較高。
2、凈化工作臺
其操作臺面是半開放區(qū),具方便、操作舒適優(yōu)點,通過過濾的空氣連續(xù)不斷吹出,大于0.03um直徑的微生物很難在工作臺的操作空間停留,保持了較好的無菌環(huán)境。由于過濾器吸附微生物,使用一段時間后過濾網(wǎng)易堵塞,因此應(yīng)定期更換。
(四)培養(yǎng)設(shè)備
培養(yǎng)設(shè)備是指根據(jù)需要所選用的不同規(guī)格和控制精度的用于植物細胞、組織和器官培養(yǎng)的設(shè)施和設(shè)備。
1、培養(yǎng)架
目前所有植物組織培養(yǎng)實驗室植株繁殖培養(yǎng)的通用設(shè)施。成本低、設(shè)計靈活、可充分利用培養(yǎng)空間,以操作方便、最大限度利用培養(yǎng)空間為原則。一般有4-5層,層間間隔40-50cm,光照強度可根據(jù)培養(yǎng)植物特性來確定,一般每架上配備2-4盞日光燈。
2、培養(yǎng)箱
細胞培養(yǎng)、原生質(zhì)體培養(yǎng)等要求精確培養(yǎng)的實驗,可用光照培養(yǎng)箱、CO2培養(yǎng)箱、濕度控制培養(yǎng)箱等培養(yǎng)。
培養(yǎng)容器指盛有培養(yǎng)基并提供培養(yǎng)物生長空間的無菌置,培養(yǎng)用具指培養(yǎng)物接種封口所用的各種金屬或塑料制品,實驗室必備。
(一)培養(yǎng)容器?
包括各種規(guī)格的培養(yǎng)皿、三角瓶、試管、培養(yǎng)瓶。玻璃容器,一般用無色并不產(chǎn)生顏色折射的硼硅酸鹽玻璃材質(zhì)。塑料容器材質(zhì)輕、不易破碎、制作方便,廣泛使用。一般為聚丙烯、聚碳酸酯材料的培養(yǎng)容器。
(二)金屬用具
1、鑷子
植物組織解剖用小的尖頭鑷子,分株轉(zhuǎn)移繁殖轉(zhuǎn)接用槍型鑷子,16-22cm長。
2、剪刀
不銹鋼醫(yī)用彎頭剪,做取材和切段轉(zhuǎn)移繁殖,14-22cm。
3、解剖刀
組織切段,多用短柄可換刀片的醫(yī)用不銹鋼解剖刀。
4、其他用具
接種鏟、接種針在花藥培養(yǎng)、花粉培養(yǎng)中有用。
(三)塑料用具
各種風(fēng)口膜、蓋、塑料盤及其它實驗用具。