日前小美接到咨詢,“您好,我想尋找一款能夠培養擬南芥的植物培養箱。具體要求是100L左右,溫度20~30℃階梯控制,溫度精度±1℃,濕度70%RH上下,光照條件100~120μmol/ m2 ·s,能夠模擬晝夜變化,明場16小時,暗場8小時,最好有數據記錄回溯系統。”
植物培養箱簡介
擬南芥是一款典型的模式植物,具有諸多優點,是一種非常好的植物遺傳生物學研究對象。
植物培養箱,又稱植物生長箱,屬于人工氣候箱的一種。基于自然環境的可控難度較高,費時費力,效率不高,農業研究人員渴望盡量不再“看天吃飯”,在擺脫了四季交替與晝夜循環乃至惡劣自然災害等外界環境條件干擾下,借助相應裝置,模擬特定自然氣候,人工調控溫度、濕度、光照、氣體等氣候環境因素,而言研究微環境與研究對象特性之間的影響與關聯關系,獲得規律性的成果,對科研、農業研發等領域有著廣泛的應用。
植物組織培養
植物栽培組織培養是研究植物栽培生長和分化規律的重要初始階段與技術途徑;通過組織培養可以快速繁殖植物種苗;同時,作為生物工程技術的基本單元操作,組織培養研究可以發展并驗證植物基因轉移和基因重組技術。
德國植物生理學家Gottlieb Haberlandt提出植物細胞全能型理論,初步系統地構建植物組織體外培養系統后,逐漸發展起來一系列用于繁殖種苗的植物組織培養技術,這些技術需要相應的植物培養箱來維持穩定的環境。根據不同植物不同部位的要求差異化,在實驗室里有針對性地配置相應的培養條件與環境條件,可以縮短培育周期短,便于在成功后放大,進行智能化集約化生產。
植物組織培養的基本方法是外植體(葉、莖、花藥等)篩選、培養基配置、接種培養,培養成活后幼苗移栽。植物培養箱是植物組織培養的基礎設備,植物培養箱內部的構造會形成獨特的溫度場、濕度場,不僅影響了培養箱內培養環境的穩定與否,還直接決定了待培養物的培養狀態。還可能會導致污染
培養過程中不能忽視的是污染防治,植物組織培養過程中,培養基和培養材料滋生雜菌,會最終導致培養失敗,無法實現培養目的。
植物組織培養條件
溫度 不同植物外植體需要不同的溫度作為適宜的培養溫度;對于易于發生玻璃化病害的植物,可以考慮適當降低培養溫度。
濕度 大多數情況是不需要考慮的,不過有時候為了避免培養基揮發過快,培養細胞滲透壓失調,或者防治玻璃化病害,還是需要將濕度納入控制范疇的。
光照 植物生長離不開光照,但由于吸光性各不相同,需要具體問題具體分析;新型光源LED的推廣與應用,可以模擬晝夜光照的變化,提供了更加適宜的光照條件,延長了光源的使用壽命,降低了成本。同時在黑暗條件下進行預培養可以有效控制褐變傷害的發生。有時還需要考查單色光對植物生長發育的影響。
增加
CO2濃度,創造更接近于自然狀態的植物生長微環境,提高組培苗的成活率和生長發育速度,更加有利于馴化植株幼苗的光合作用能力
植物組織培養的主要應用
組培的應用領域比較廣泛:諸如離體無性種系的快速繁殖、脫毒種苗培養、新品系的選育、種質資源庫的構建與保存;
選種育種,及
種子發芽率的測定等都有賴于植物培養箱的輔助,可以更好地為現代高效農業做出貢獻。
植物檢疫中,對特定檢疫植物檢材采樣后進行組織培養,既可以有效地防止危險性病蟲草的傳入,最大限度地防止疫情傳入并擴散,又提高了檢驗效率;尤其是,中藥材良種育苗繁殖、突變體的誘導分離,可以快速獲得經濟效率。
為了搶救保存珍稀植物種質資源,有必要構建相應的
種質資源庫,并予以維護;這一植物遺傳資源的諾亞方舟可以很好地保存與延續一些稀有物種。
植物組織培養還可以用作
生物反應器,一來利用大規模培養,可以生產某些具有特定功能效應的天然有機物;二來利用植物提取、根際過濾、植物揮發等功能去除大氣、水體和土壤中的污染物,達到植物修復受污染環境的目的。

IPP110L,帶冷暖光的植物培養箱
回到開頭的咨詢問題,Memmert提供多樣化的植物培養箱解決方案:
1、假設實驗室具有濕度調節設備,70%RH基本能夠得到保障,可以采用IPPplusL系列植物培養箱,溫度控制范圍0~70℃滿足需求,光照系統LED,0~10000Lux(約135μmol/ m2 ·s),精確可調,能夠借助軟件進行編程周期控制,體積多樣化,從55L到750L,多種方案可選;內置有大容量數據記錄系統,可以存儲至少十年數據。
2、假設實驗室不具備濕度調節調節,可以采用HPPL系列植物培養箱,在上述參數控制基礎上增加了濕度控制,借助動態濕度控制技術,濕度控制范圍在10~90%RH之間。
針對其他應用需求,諸如環境脅迫條件模擬及移栽后的植物栽培生長,留待下次分享。