第一节 植物组培快繁工厂的设计

第一节植物组培快繁工厂的设计

第一节植物组培快繁工厂的设计

一、组培苗生产规模的确定

生产规模的确定首先应根据市场需求、生长的植物种类和经济实力来确定，例如，木本植物比草本植物的培养周期长，设计时必须比草本植物多增30%的空间、设备。植物种苗无糖微繁殖工厂化生产程序包括①入选品种外植体的筛选及获取; ②外植体灭菌诱导培养; ③快速

繁殖; ④生根培养; ⑤出瓶过渡炼苗; ⑥包装进入市场等工艺。一般一个熟练的接种工人根据繁殖品种的不同，年生产量可达15―20万苗。即规划一个年生产量达500万株的组培室，需设25―30个无菌操作位置。当无菌操作位置数量确定后，即可计算出接种室的需求面积。按日生产组培苗的数量及培养周期计算需要的培养架数量，以此为基础很容易就可计算出培养室的需求面积，一般为1台无菌工作台或者说一个无菌操作位置，需配备净培养面积（放置培养物的面积）7-10平方米，无菌操作室与培养室的面积比例为1：2，围绕组培工厂建设，其它必备的配套设施设备及操作用具购置的数量，应以每个无菌工作台的需求量计算，解剖刀、镊子、刀片等常用工具还要有充足的备用量。室外应有相应的温室配套，生产品种栽培展示区等，其面积的大小应根据不同的植物种类来确定。因此组培工厂的建设，需要认真规划、仔细计算、合理投资，使之既有系统性又适用，才能充分发挥最大的生产潜力。在市场竞争中，尽量降低生产成本，提高产品质量和确保品种的可靠性。

二、组培种苗工厂的设计

植物组培育苗工厂应选址在安静、清洁、可避开各种环境污染源的地方，以减少污染，降低生产成本确保工作的顺利进行。根据已确定的生产规模，设计组培生产车间时，要全面了解组培工作中所需的最基本的条件，以便因地制宜地利用现有房屋改建或新建组培工厂，尽量做到合理布局。通常按工作程序先后，安排成一条连续的生产线，避免环节错位，增加日后工作的负担或引起混乱。组织培养的生产线主要包括培养器皿清洗；培养基的配制、分装、包扎和高压灭菌；无菌操作材料的表面灭菌和接种；进入培养室培养；试管苗出瓶、移栽等。各个房间的面积要合理安排，做到大小适中，工作方便，减少污染，节省能源，使用安全。图5.1所示的是一种组培生产车间设计的平面布置图：

图5.1组培生产车间的设计

1、洗涤室

洗涤室是洗涤玻璃器皿及用具、工作服的场所，植物组培快繁育苗生产所使用的各种器具的洗涤、干燥和保存都应在洗涤车间进行。因此要求有工作台面、多个水龙头、水池、塑料洗涤盆、培养容器摆放支架、电源、电热干燥箱及洗瓶机等。洗涤室墙壁要有耐湿、防潮功能。现国内已经开发有组培专用洗瓶机，采用先进的水力洗涤方式，体积小，效率高，1人操作半天，即可完成2人1天手工操作的工作量。

植物组织培养对玻璃器皿的清洁程度要求较高，新购进的玻璃器皿首先要用1％左右浓度的稀盐酸将可溶性无机物去除，再用中性洗涤剂洗涤，一般器皿的洗涤可用洗衣粉洗涤，或用洗衣粉加热洗涤，用自来水冲洗干净。对较难洗涤的培养容器，如吸管等可在重铬酸钾洗液中浸泡后再洗，洗到玻璃表面上不沾水滴才算合乎要求。

2、称量及检测室

要求干燥、密闭，无直射光照，有固定的水磨石平台，安放普通天平、万分之一分析天平(电子天平)、显微镜、解剖镜等仪器。室内应安静、清洁、明亮，保证光学仪器不振动、不受潮、不污染。要有电源插座，最好设计在阴面的房间，这样对药品的保存和称量有利，称量室紧邻培养基配制室较好，以方便配制母液和培养基。

3、培养基配制及灭菌室

植物组织培养是将离体的植物材料培养在人工配制的培养基上，这就首先需要预先配制

好的培养基。培养基配制室要求备有各种试管、三角瓶、烧杯、量筒、吸管等玻璃器皿，有实验台以及放置器皿的各种橱架、水浴锅、蒸馏水器、过滤灭菌装置、冰箱和酸度计等。主要进行培养基的配制、分装和灭菌的暂时存放。

器皿和培养基的消毒灭菌，最好在一个专用的灭菌室内进行，并紧接培养基配制室。由于采用高温高压蒸汽灭菌方法，灭菌室应有排除蒸汽的排风扇等。建筑上要求其墙壁耐湿、耐高温。此外还应该有用于干热灭菌的烘箱、湿热灭菌的高压蒸汽灭菌锅、水源、水池和供、排水设施。有用于灭菌的两相和三相电源或煤气加热装置，摆放和存放器皿、培养基的架子及橱柜。规模较小时，也可以洗涤室和培养基配制室合并在一起。

4、无菌操作室（接种室）

在植物组织培养中，无菌操作室是进行植物材料的分离接种及培养材料转接的一个重要场所。植物材料的接种、培养物的转移、试管苗的继代、试管苗的生根等，均需在无菌环境中进行长时间的无菌操作。所以无菌条件的好坏对组织培养成功与否起重要作用。防止细菌和真菌进入是个大问题，因此对环境的要求就十分严格。

无菌室要求地面平坦，干净，墙壁光滑平整，地面平坦无缝，便于彻底清洗和消毒。除出入口和通风口外，均应量密封并安装滑门，以免造成空气流动，引起污染。室内上方和门口应安装紫外线灯，以便照射灭菌，还要有照明装置及插座，以备临时增加设备之用。室内有超净工作台、接种用的小推车以及试管、三角瓶、搪瓷盘、酒精灯、接种工具等。室内应尽量少放设备和器械。平房易吸潮，容易引起污染，因此有条件的应选择楼房，最好在二层或二层以上。为避免工作人员进出时带进杂菌，无菌室外应该设置预备室，作为缓冲间。预备室和无菌室之间最好用玻璃墙隔离，便于观察和参观。在预备室中可放置工作服、鞋、帽等。接种前要开紫外线灯灭菌，电源开关最好安装在预备室外边，以免在开关灯时紫外线对眼睛和皮肤造成伤害。在开紫外线灯灭菌关应把所有需要的物品放入，室内不应该存放与接种无关的东西，也不要造成死角，以免紫外线无法照射到。此外，还应该没有消防设施。

5、培养室

一般微繁殖用的培养室是半开放型的（称之为半开放型培养室），有门窗，而且设置了较多的窗户，甚至有的房顶都安装上玻璃，目的是使自然光能通过门窗（玻璃）进入培养室加于利用，从而节约能源；然而，阳光进入培养室的同时也带进了热量以及病菌和微生物，增大了污染和空调的耗电量，而且从门窗进来的光很有限，它是不均匀的、不稳定的，易受天气变化的制约。太阳光的波长的变化是在300-3000nm.但植物光合作用的波长是在400-700nm,小于

太阳放射线能量的50%，因此进入培养室的太阳光能被植物利用的极少。而且降温非常困难。

为了节约能源和使其环境控制的效果更好，无糖培养微繁殖采用的是闭锁型培养室，窗口全封闭，门也尽可能密封。培养室要求保温隔热，培养室的四壁可选白色或浅米黄色防霉漆、涂料等涂层，地面也应选浅色建材，最好是白水泥、白水磨石或同样的磨石砌块、瓷砖等，顶部为白色，总之各处都应增强反光，以提高室内的光亮度和易于清扫，消毒灭菌。我国大多数地区属大陆性气候夏热冬冷，而培养室要求常年保持25±2℃，因此房屋构造上要做到保温、隔热、防寒性能良好。如果房屋结构及隔热性能良好，无论降温或升温都可有效地节省能源，并易于保持培养室温度的稳定。

培养室墙壁、顶部和地面应加保温隔热层，如加一层纤维板或胶合板，墙与板之间填塞保温物如蛭石、软木砖、泡沫塑料块等。如原有建筑质量较好，外界温度变化并非太剧烈，也可只钉一层纤维板，留下适当的空气层。培养室的天花板亦应有保温层，地面架设地板，以利保温。至于这些结构应当完善到什么程度，主要根据当地的温度变化情况、投资的多少等来决定。

培养室应设计换气装置，定期更换空气，通风散热，如夏初或秋末，一天内温度变化很大，必要时都可利用通风来调节温度，这样可节省一些降温用电。方法是只要在室内地板稍高处设置进风口，在气窗的对侧，近天花板处设置排风窗，亦可安装气泵采用强性换气。但进风口必须安装过滤装置以除尘和防止病菌入侵。

采用上述措施的目的便于人工环境控制，不受任何外界的干扰。例如，天气变化随之而带来的温度、湿度、气体浓度的变化。并有效地防止了病菌、微生物的进入。能为植物工厂化周年生产提供最佳的条件。国外的许多试验表明：闭锁型系统能有效地降低空调的耗电量。在昆明市环境科学研究所新建的闭锁型无糖培养室中，耗电量周年基本稳定，一个10平方米的培养室，净培养面积15平方米，空调每天耗电7度，照明平均每天32度，气泵每天2度；每月

15 Kg液态CO2。整个培养室的种苗产量和运行成本能进行有效的控制和核算。

培养室的主要设备与用具如下：

培养室是放置培养物的场所，是成千上万幼苗的培育间、生长室。为满足培养材料生产、繁殖所需的温度、光照、湿度和通风等条件，培养车间必须有照明和温控设备。通常培养室的温度保持在适宜植物生长的范围内，多为23～25℃。光照强度在30μmol m-2s-1以上。

培养架与灯光：培养室主要放置培养架、培养摇床等。培养材料摆放在培养架上进行培养，培养架通常设计5～7层，每层间隔25-30cm在右，通常架高1.7～2.3m，一般在每层上方安装日光灯供补充光照用，所以培养架的长度都是根据日光灯的长度而设计，40W日光灯的长度为1.2m，培养架设计成长为1.3m，宽度一般为50cm左右。培养室的高度应在2.5-3.5米,以保证培养室内的空气循环良好。为了充分利用空间，培养架的高度应根据培养室的高度确定，在3m多高的空间里，培养架可制作为8层，约定2.2米高, 这样可以摆放大量的培养容器，管理高层放置的容器可借助于梯子，由于培养期间并不需要太多照看，这样充分