一、實(shí)驗(yàn)室要求
理想的組織培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)室應(yīng)該建立在安靜、清潔、遠(yuǎn)離污染源的地方,好在常年主風(fēng)向的上風(fēng)方向,盡量減少污染。規(guī);a(chǎn)的組織培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)室好建在交通方便的地方,便于培養(yǎng)產(chǎn)品的運(yùn)送。
實(shí)驗(yàn)室設(shè)置的基本原則是:科學(xué)、、經(jīng)濟(jì)和實(shí)用。一個組織培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)室必須滿足3個基本的需要:實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)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(shí)驗(yàn)要求來考慮輔助實(shí)驗(yàn)室及其各種附加設(shè)施,使實(shí)驗(yàn)室更加完善。
植物組織培養(yǎng)是在嚴(yán)格無菌的條件下進(jìn)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。
二、實(shí)驗(yàn)室組成
。ㄒ唬┗緦(shí)驗(yàn)室
基本實(shí)驗(yàn)室包括準(zhǔn)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(shí)驗(yàn)所必須具備的基本條件。如進(jìn)行工廠化生產(chǎn),需3-4間實(shí)驗(yàn)用房。
1、準(zhǔn)備室(化學(xué)實(shí)驗(yàn)室)
功能:又叫化學(xué)實(shí)驗(yàn)室,進(jìn)行一切與實(shí)驗(yàn)有關(guān)的準(zhǔn)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:好有20平方米左右。要求寬敞明亮、以便于放置多個實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)室地面應(yīng)便于清潔,并應(yīng)進(jìn)行防滑處理。
規(guī)模化生產(chǎn)準(zhǔn)備室一般設(shè)計(jì)成大的通間,使試驗(yàn)操作的各個環(huán)節(jié)在同一房間內(nèi)按程序完成。準(zhǔn)備試驗(yàn)的過程在同一空間進(jìn)行,便于程序化操作與管理,試驗(yàn)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(jì),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(biāo)準(zhǔn)化操作體系的建立。
設(shè)備:準(zhǔn)備室應(yīng)具備實(shí)驗(yàn)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(jì)及常用的培養(yǎng)基配制用玻璃儀器等。
2、洗滌滅菌室
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30-50平方米。在實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(jī)。準(zhǔn)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(shí)驗(yàn)臺、高壓滅菌鍋、干燥滅菌器(如烘箱)等。
3、無菌操作室(接種室)
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、試管苗的繼代以及一切需要進(jìn)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)中關(guān)鍵的一步。
要求:接種室宜小不宜大,一般7~8平方米(10-20平方米)即可,其規(guī)模根據(jù)實(shí)驗(yàn)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(dāng)位置吊裝 1~2盞紫外線滅菌燈,用以照射滅菌。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(shí)驗(yàn)室的無菌室在使用之前應(yīng)進(jìn)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(shí)驗(yàn)臺、和擱架,還有超凈工作臺和整套滅菌接種儀器、藥品等。
4、培養(yǎng)室
功能:對接種到培養(yǎng)瓶等器皿中的植物離體材料進(jìn)行控制條件下的培養(yǎng),無論是研究性實(shí)驗(yàn)室還是生產(chǎn)性實(shí)驗(yàn)材料進(jìn)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(jì)以充分利用空間和節(jié)省能源為原則。基本要求是能夠控制光照和溫度,并保持相對的無菌環(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(shí)驗(yàn)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。為了控制培養(yǎng)室的溫度和光照時間及其強(qiáng)度,培養(yǎng)室的房間不要窗戶,但應(yīng)當(dāng)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,低一層離地高約10cm,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(jì),如采用40W日光燈,則長1.3m,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(qiáng)度為2000-3000lx。
培養(yǎng)室重要的因子是溫度,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(jī)。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。
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(shí)驗(yàn)臺用于拍攝培養(yǎng)物生長狀況,除濕機(jī)、顯微鏡、溫濕度計(jì)、空調(diào)等。
5、緩沖間
功能:是進(jìn)入無菌室前的一個緩沖場地,減少人體從外界帶入的塵埃等污染物。工作人員在此換上工作服、拖鞋,戴上口罩,才能進(jìn)入無菌室和培養(yǎng)室。 進(jìn)入無菌操作室前在此更衣?lián)Q鞋,以減少進(jìn)出時帶入接種室雜菌。
要求:緩沖間需3-5平方米,可建在準(zhǔn)備室外或無菌操作室外,應(yīng)保持清潔無菌;備有鞋架和衣帽掛鉤,并有清潔的實(shí)驗(yàn)用拖鞋、已滅菌過的工作服;墻頂用1-2盞紫外燈定時照射,對衣物進(jìn)行滅菌。 緩沖間好也安一盞紫外線滅菌燈,用以照射滅菌。緩沖間的門應(yīng)該與接種室的門錯開,兩個門也不要同時開啟,以保證無菌室不因開門和人的進(jìn)出帶進(jìn)雜菌。
設(shè)備:1-2盞紫外燈、水槽、實(shí)驗(yàn)臺、鞋帽架、柜子、滅菌后的工作服、拖鞋、口罩。
三、儀器設(shè)備和器皿用具
。ㄒ唬┏R(guī)設(shè)備
1、天平
組織培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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)基母液均需低溫報(bào)存,某些試驗(yàn)還需植物材料進(jìn)行低溫處理,一般普通冰箱即可。
3、酸度計(jì)
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。
4、加熱器
用于培養(yǎng)基的配制。研究性實(shí)驗(yàn)室一般選用帶磁力攪拌功能的加熱器,規(guī)模化大型實(shí)驗(yàn)室用大功率加熱和電動攪拌系統(tǒng)。
5、其它
純水器、分裝設(shè)備
(二)滅菌設(shè)備
維持相對得無菌環(huán)境是組織培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)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、干熱消毒柜
用于金屬工具如鑷子、剪刀、解剖刀,以及玻璃器皿的滅菌。一般選用200℃左右的普通或遠(yuǎn)紅外消毒柜。
3、過濾滅菌器
用于一些酶制劑、激素以及某些維生素等不能高壓滅菌試劑的滅菌,主要有真空抽濾式和注射器式。
4、紫外燈
方便經(jīng)濟(jì)的控制無菌環(huán)境的裝置,緩沖間、接種室和培養(yǎng)室必備。
(三)無菌操作設(shè)備
1、接種箱
是使用較早的簡單的無菌裝置,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、超凈工作臺
其操作臺面是半開放區(qū),具方便、操作舒適點(diǎn),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(xì)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(shí)驗(yàn)室植株繁殖培養(yǎng)的通用設(shè)施。成本低、設(shè)計(jì)靈活、可充分利用培養(yǎng)空間,以操作方便、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(qiáng)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(xì)胞培養(yǎng)、原生質(zhì)體培養(yǎng)等要求精確培養(yǎng)的實(shí)驗(yàn),可用光照培養(yǎng)箱、濕度控制培養(yǎng)箱等培養(yǎng)。
。ㄎ澹┢渌O(shè)備
可安裝時間程序控制器、溫度控制系統(tǒng)或空調(diào);實(shí)體顯微鏡、倒置式生物顯微鏡及配套的攝影、錄像和圖像處理設(shè)備。
四、培養(yǎng)容器與用具
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(shí)驗(yàn)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。
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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
各種封口膜、蓋、塑料盤及其它實(shí)驗(yàn)用具。
五、甘薯脫毒及脫毒種苗快繁技術(shù)
(一)甘薯脫毒
選擇適合當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件和市場需求的勢高產(chǎn)品種,取其10cm長的健壯莖段,剪去葉片,消毒滅菌,具體方法是:流水沖洗8—10min,在70%乙醇中浸泡10—20s。再用0.1%多菌靈浸泡8min,0.1%升汞水消毒lOmin,后用無菌水沖洗5次。滅菌后對材料的處理及培養(yǎng)需在無菌條件下進(jìn)行。在解剖鏡下剝?nèi)ロ斞炕蛞秆可陷^大的幼葉,切取0.3mm左右?guī)一2個葉原基的莖尖組織,接種到莖尖培養(yǎng)基上培養(yǎng),即可得到脫毒幼苗。一般脫毒率可達(dá)90% 以上。
(二)莖尖培養(yǎng)及脫毒鑒定
莖尖培養(yǎng)用MS培養(yǎng)基,PH值調(diào)為5.8。在溫度25—28℃,光照強(qiáng)度l500—2000k,日光照12—14h條件下培養(yǎng),20d左右莖尖組織可形成2—3mm小芽點(diǎn),且基部形成黃綠色愈傷組織,此時需轉(zhuǎn)入MS培養(yǎng)基上培養(yǎng)。當(dāng)幼苗長劉5cm時,將莖尖幼苗進(jìn)行短枝試管切段快繁,除頂芽帶l 一2片展開葉外,其余切成每段帶一節(jié)一葉的短技,插于MS培養(yǎng)基本培養(yǎng)并進(jìn)行再繁殖(所需條件同上)。30d左右要形成具有6—8片展開葉的試管苗,合格后的脫毒苗再進(jìn)行快繁。