CN87100676A - 植物生长发育的方法及装置 - Google Patents

Abstract

一种植物生长发育系统和在蜂窝状培养基体中寄放微繁殖植物材料以及从这种基体中的每个培养室内移植小植株到相应的培养设备，如育种盘中。用于培养植物组织繁殖体的蜂窝状培养基体也做了描述，并提出保护。

Description

本发明是关于一种植物生长发育装置，尤其是关于在蜂窝状培养基体上寄放微繁殖植物材料，和从该培养基体的各培养室分别将小植株移植到培育设备内，如育种盘中。本发明亦关于一种培养植物组织繁殖体的蜂窝状培养基体。

1985年3月13日公开的0132414号欧洲专利申请描述了培养微繁殖植物材料的方法。该法是将植物材料放在培养基上方的筛网内。采用上述公开的0132414号欧洲专利申请中的方法生产组织培养物的均匀性和质量取决于培养容器内培养基表面上方繁殖体的分布均匀性。

培养植物组织繁殖体的常规方法已被广泛使用，也有许多评论报导文献。例如，在P.F.Wetherall的“试管内繁殖”（Avery，1982）;B.V.Conger，Ed;T.A.Thorpe的“植物组织培养方法及在农业上的应用”（科学版，1981）中，都对这方面的现行实践作了介绍。简而言之，试管内繁殖就是在无菌条件下，如下部分植物体，并将其放入可促使其生长和/或增殖的营养介质内。更具体地说，将植物组织培养过程分成有序的三个主要阶段。第一阶段的任务是让无菌培养物开始迅速发育。这种培养物可从一些植物器官诱发。

一般地讲，外植体在无菌条件下经表面消毒后，再进行处理。消毒后，用无菌蒸馏水将外植体轻洗几次，再用消毒过的器械切成符合要求的片段，然后将其放入光量、光周期和温度可调的培养室内。

在培养室内经过大约6-8周后，用发育的外植体开始进行试管内繁殖的增殖过程。这时要将发育的外植体在无菌条件下从培养容器中移出，必要时可进行修整和切割，然后，再放入含有适宜激素组份的培养基的培养容器中，进行均衡诱发增殖。再将该培养容器放回培养室内。这些植物组织在培养室内增殖培养基上再度过约6-8周的时间后，在无菌条件下移出培养容器，切割后转移到新鲜的培养基上，再送回培养室。这次转移，既可转移到为诱发有根或无根幼芽生长发育而配制的生长培养基上，使幼芽以后能经受向温室环境的过渡，也可再次转移到增殖培养基上进一步增殖。

植物组织培养物重复循环经过增殖阶段（阶段Ⅱ）的能力是由于迅速繁殖造成的。迅速繁殖是试管内繁殖的主要优点之一。不过，这一过程中劳动强度很大，据估算，用于薪水和辅助花销的钱占试管内培育植物所用成本的60-65%，（W.C.Anderson    G.W.Meagher和A.G.Nelson的“采用植物组织培养繁殖花茎甘蓝的成本”，Hertscience    12：543-544，1972）;（A.Donnnan，Jr.S.E.Davidson和C.L.Williams，”在温室环境中种植经过植物组织培养的植物”Proc，Fla.State.Hort.Soc    91：235-237，1978）。因此，人们在进行各种尝试，减少与体力劳动有关的开销。

上述公开的0132414号欧洲专利申请所作的一种尝试获得了成功。本文参考了这一点。不过，申请人已发现，在培养基上用一种无差别的筛网承载植物材料，并不十分适用于从中机械移出小植株。

本发明力图提供用于小植株生长、发育和移植技术及机械化系统。

根据本发明的一种择优实施方案，所提供的包括有第一阶段蜂窝状培养基体的植物生长发育系统，该基体包括可渗透液体的支撑底面和支撑底面上按装的第一排单独培养室的壁层结构，这些单独的小培养室与第一排中邻近的小培养室由第一间距所隔开;构成第二排单独的小植株生长区的第二阶段的培养支撑体，这些单独的小生长区与第二排中邻近小生长区由第二间距所隔开，第二间距要大于第一间距;将植物繁殖体大致均匀分布到含有培养基的第一阶段的蜂窝状培养基体上的装置;利用机械手段将在第一排小培养室中培养的小植株从各个小培养室移到第二阶段的培养支撑体上各个相应的生长区的装置。

根据本发明的一种择优实施方案，也提供了如下植物生长发育的方法，步骤包括：

设置第一阶段的蜂窝状培养基体，该基体包括可渗透液体的支撑底面和在支撑底面上方设置一排单独的小培养室的壁层结构，这些单独的小培养室与第一排中相邻小培养室由第一间距隔开;

设置第二阶段的培养支撑体，由第二排单独的小植株生长区构成，这些单独的小植株生长区与第二排中相邻的小生长区由大于第一间距的第二间距所隔开;

将植物繁殖体均匀分布到装有培养基的第一阶段的蜂窝状培养基体上;

利用机械手段将第一排小培养室中培养的小植株从各个小培养室移到第二阶段的培养支撑体上各个相应的生长区。

根据本发明的一种择优实施方案，每一个小培养室都呈倒置的截头锥体，以有助于自动地机械移出里面的小植株。

此外，根据本发明的一种择优实施方案，用于机械移出，移植的装置包括：用来将小植株从第一阶段的蜂窝状培养基体上第一排呈规则栅格状排列的小培养室中移植到第二阶段的培养支撑体上第二排呈规则栅格状排列，且各中心间距大于第一排小培养室各中心间距的各个生长区内的装置，该装置包括：

装有多个探针的载架，这些探针由象规则的栅格一样的排列，其间距基本上与第二排生长区的中心间距一样;

造成载架与第一和第二排之间的相对位移的装置，通过这种位移将探针先对准第一排的小培养室，然后再分别对准第二排的各个生长区;

用来提取第一排中各个小培养室内的小植株，并将其保持在各个探针上，直到探针分别对准第二排各生长区时，最后将小植株放入第二排相应生长区的装置。

根据本发明的一种实施方案，造成相对位移的装置包括：沿着第一、二、三垂直轴向移动载架的装置。

根据本发明的另一种实施方案，造成相对位移的装置包括：至少沿第一，二垂直轴向移动载架的装置，和使第一，二排沿着垂直于第一，二轴的第三轴进行转换的装置。

本发明同时提供的多阶段植物生长发育系统包括第一阶段的蜂窝状培养基体，该基体包括筛网底面和在筛网上方设置的一排小培养室的呈栅格状排列的直立的壁层结构;将植物繁殖体均匀分布在第一阶段的蜂窝状培养基体上，且可基本上使所需数量的小植株在该培养基体上生长的装置;以及将小植株从第一阶段的蜂窝状培养基体上的培养室内自动取出，并将其放入尺寸较第一阶段蜂窝状培养基体大的第二阶段的培养盘中的培养室内的装置。

此外，根据本发明的一种择优实施方案提供的多阶段植物生长发育过程的技术包括的各步骤为：设置第一阶段的蜂窝状培养基体，该基体包括筛网底面和在筛网上构成一排培养室的呈栅格状排列的直立壁层结构，将植物繁殖体均匀分布在第一阶段的蜂窝状培养基体上，基本上使所需数量的小植株在第一阶段的蜂窝状培养基体上发育生长，以及自动由第一阶段的蜂窝状培养基体上的培养室内取出小植株，并将其放入尺寸大于第一阶段培养基体的第二阶段的培养盘上的培养室内。

此外，根据本发明的一种择优实施方案，提供了一种将植物繁殖体均匀分布在安装在含有上、下腔室的容器内的第一阶段蜂窝状培养基体上的方法，该法包括的各步骤为：将含有植物组织培养繁殖体的液体混合物装入底部密封的容器内的上腔室中，从空气入口处通入气泡流，气泡向上穿过容器大部分有效横截面，充分搅动，混合液体中的繁殖体，使形成基本上均匀的悬浮液，让液体通过培养基体排出，使悬浮的繁殖体基本上均匀分布在该基体上。

本发明亦提供了用于将植物繁殖体均匀分布在第一阶段的培养基体上的装置，该基体装在可密封的，分为上、下腔室的容器内，该容器包括输入含植物组织培养繁殖体的液体混合物的可控输料口，可控出料口，以及与气泡分布器相接的可控的空气入口。

本发明提供了一种可消毒的，既可开启又可关闭和密封的容器，该容器装有可移动的，可消毒的，基本上是平而细密的培养基体，该培养基体可将该容器截然分为上、下两部分，容器上部分装有为送入植物繁殖体/液体混合物的进料口和进料阀，同时最好也装有气体泄压阀，容器下部分的筛网下面装有硬质钢分布器座体，分布器下面是出料口和进气阀。

在本发明的一个择优实施方案中，容器形状近似正方形，边的内尺寸约8cm，由可分开的两个腔室组成，上腔室约占容器体积的三分之二，可在气动活塞作用下起落，下腔室是固定的。培养基体固定在框架上，框架的棱边装有，并延伸下腔室的边缘，以便容器在气动活塞压力作用下闭合静置时，被容器上、下腔室之间的筛网利用水封密封。

培养基体和框架都最好用可消毒的，非常惰性的材料做成，如用不锈钢做容器，用尼龙作筛网和框架。

如上所述，本发明主要应用在靠自动化工艺从组织培养小植株的生产中。植物组织经无菌切割和/或分堆后，必须通过机械手段移到培养容器中，并在无菌条件下，铺复在容器内的培养基上，以此方式促使植物组织生长发育。这一过程还包括将确定量的植物组织悬浮在液体中，按一定体积将悬浮液分装到下面将亦描述的装置中。该装置位于装有固体或液体培养基的培养容器上方，可将植物组织均匀分布在培养基体上，以使植物材料最后沉积在培养基体上，并与之充分接触，如公开的0132414号欧洲专利申请所述。

本发明的另一优点是省去了公开的0132414号欧洲专利申请所述的自动化微繁殖过程用的贮缶。该文公开的方法是通过不断搅动无菌贮缶中的繁殖体/液体悬浮液，而使植物繁殖体在液体中均匀分布。由于本发明采用分配室达到均匀分布，因此，在自动化微繁殖过程中，不再需要用上述0132414号欧洲专利申请所述的这种贮存缶。

此外，根据本发明的一种择优实施方案，提供的用于培育植物组织培养繁殖体的培养基体结构包括一排规格的栅格状紧密间隔的小培养室，小培养室上、下贯通，且其尺寸要能保持每一小培养室内发育的小植株之间处于均匀、固定的位置。

因此，在择优实施方案中，本发明提供了用于植物组织培养容器的一种插件，该培养容器由一排规则的栅格状紧密间隔的小培养室形成的培养基体构成，小培养室上，下贯通，一般7mm高，7mm宽，每个小培养室的形状最好象倒截头棱锥，即：顶面开口基本上大于底面开口，内壁为倾斜面，插件是可消毒的，装在培养容器内，与装满培养基的容器顶部处于同一水平面，并与培养基充分接触。

最好，每一小培养室都是倒置截头棱锥体，宽度约5-约12mm。培养基体结构单独加工后，再装在培养容器的筛网表面上，或者加工时即将其底面连到平的细密筛分和支撑构件上，该构件的筛眼可使培养基通过，同时将组织培养繁殖体留在其表面上。

小培养室结构最好选用可消毒的材料如尼龙制作，并且与塑料的筛分和支撑构件构成一个整体。

本发明的一种实施方案提供了可进行消毒的植物组织培养容器。其特征是在该容器内底面上方有一个基本上平的细密筛分和支撑基体构件架，该容器基本上是可密封的，适用于培育沉积在上述筛分和支撑构件表面的，与培养基充分接触的植物组织培养物，该培养基在容器内装填到与上述筛分和支撑构件持平处，筛分和支撑构件所具有的尺寸要能使上述培养基通过，同时将上述组织培养物保留在其表面上，该构件表面还装有供培育植物组织培养繁殖体用的小培养室结构，该小培养室结构包括一排规则的栅格状紧密间隔的，上下贯通的小培养室，小培养室的尺寸要能保持在其中生长发育的小植株之间基本上处于均匀，固定的位置。

本发明的一个实施方案涉及到一排规则的栅格状的，上下贯通型培养室的培养基体，其形状象倒置的截头棱锥，可将无菌的植物组织放入其中，使其滞留在培养基上，并与培养基充分接触，以此使每一小培养室内的植物材料生长为一个或一簇小植株，每个小植株实体独立于培养容器内固定位置上的所有其它小植株。

这种培养容器基体插件在植物组织培养繁殖过程中有许多用途，而且特别适用于植物自动化微繁殖过程的各种方法。例如，它有利于这里所述的，与图11-19有关的微繁殖移植装置的操作运转，因为移植器只能移出彼此分开的小植株，所以在培养容器中应占确定的位置。此外，与公开的0132414号欧洲专利申请所述的那种至少是半自动化的植物组织培养方法连用时，也可用这里所述的与图11-19有关的这种类型的机器移植用该法培育的小植株，这样又可提供适用于温室和实验室的自动化微繁殖体系统。

培养基体的另一个优点是有助于将小植株从培养容器中移出装船航运。

培养基体还有一个优点，是当采用琼脂复盖层时，如果为了把缠绕在筛网上的根茎与小植株分开以加快移植，要取掉筛网时，小培养室的锥形壁层可使固定小植株的琼脂塞不致脱落。

根据本发明的一种择优实施方案，亦提供了用于将培养基体中第一排规则栅格状贯通小培养室中培养物移到第二排规则栅格中的各个生长区的装置，第二排各生长区中点间距比第一排各小培养室中点间距要大，基本比率等于一倍，该装置包括安装有一组探针的载架，这些探针的排列呈规则的栅格状排列，各针头的间隔距离基本上与第二排生长区各中心点的间距一样;造成载架和第一、二排之间相对位移的装置，通过这种位移，可将探针先对准第一排小培养室，然后再对准第二排中的各个生长区，用于提取第一排中各个小培养室内培养物，将其保留在各个探针内直到这些探针对准第二排中相应生长区，最后将其放入第二排中相应生长区的装置。

这种装置可借助以一种固定形式排列的多个探针同时从多个第一阶段培养基体的培养室内移出小植株，并将其移入其长、宽都大于培养基体上小培养室间隔的一排规则栅格状生长区内。

另一方面，本发明提供了用管状探针将顶部开口，底部带孔的小培养室中的培养物由第一生长区移入第二生长区的装置，该装置包括造成探针与构成第一和第二生长区的装置之间连续进行相对位移的构件，通过这种位移，将探针先对准第一生长区小培养室的开口，再对准第二生长区;提供压缩空气或其它压缩流体到培养室内的压力喷射装置，当探针对准第一生长区中小培养室的开口时，即可将培养室中的培养物喷入探针里;以及另一套提供压缩空气或其它压缩流体的压力喷射装置，当探针对准第二生长区时，即可将培养物喷入第二生长区内。

管状探针下部或开口端有一个朝下的截头棱锥形室，其锥度朝上，垂直对准探针上方的培养室内的培养物，被小培养室下面所施加的压力喷射到室内，并被楔牢。该室的顶部至少要有一个通气孔，当小培养室培养物上移时，可将空气从该孔排出。

管状探针可带一个顶杆或跳杆，当顶杆回缩到截头园锥室上端以上位置后，小培养室内培养物再向上喷入锥形室内。当探针对准第二生长区或移植区时，顶杆下移，通过上述施加到探针上的压力喷射，将小培养室培养物从截头锥形室喷入移植区内。顶杆可借助复位弹簧上移到回缩位置。

可在小培养室下面施加上述压力流的同时，向探针施加吸引压力，这样，既可在没有复位弹簧时，使顶杆回缩，又可在未装顶杆时，协助小培养室内培养物向上移入截头锥室内，并滞留在该室内。

下面结合附图进行详尽的描述，将使您对本发明得到充分的理解。

图1是按照本发明的一个实施方案在所采用的容器外壳被揭开后内部设备结构的正视图。

图2是图1所示的设备下部容器放大的局部视图。

图3是图1所示的设备上部容器放大的局部视图。

图4是图1所示的设备，沿Ⅳ-Ⅳ剖切面所表示的断面顶视图。

图5是第一阶段生长基体和它的支架的顶视图。

图6是图1所示的容器在封闭状态下，沿Ⅵ-Ⅵ剖切面部分剖切的局侧视图。

图7是根据本发明在第一阶段生长基体中的培养室的顶视图。

图8是图7所示的培养室，沿Ⅱ-Ⅱ剖切面部分断面视图。

图9是根据本发明的装有第一阶段培养基体的组织培养容器的局部断面立面图。

图10是组织培养容器在拿去盖子和在该处的第一阶段培养基体的顶视图。

图11是根据本发明的移植设备的正视图。

图12是图11所示沿Ⅱ-Ⅱ方向局部剖切后的顶视图。

图13是图12所示的移植盘，部分重叠在上面的图表指示，仅仅是用来说明蜂窝状的第一阶段培养基体。

图14是根据本发明提供的一个实施方案，支撑蜂窝状的第一阶段培养基体探针载架和多个探针床板的垂直剖视图。

图15A和图15B分别是按照本发明另一个实施方案移植设备的正视图和侧视图。

图16是图11A所示的Ⅱ-Ⅱ剖面线局部切割的顶视图。

图17是根据本发明提供的实施方案中支撑蜂窝状第一阶段培养基体探针载架和多个探针床板的垂直剖视图。

图18是根据本发明进一步提供的一个实施方案，支撑蜂窝状第一阶段培养基体探针载架和多个探针床板的垂直剖视图。

图19是图15A-17所示的设备操作功能注释方框图。

现在参看附图，图1是根据本发明的一个实施例的用于植物生长和发育的装置结构和操作示意图。它包括底座2，在底座2上，固定地安装两个园柱4，两个园柱4的上端由横向构件6连接。两个固定套筒8可在园柱4上滑动，并且用紧固圈10固定其位置。可密封的，由两部分构成的容器12，其下部固定部分12a最好用不锈钢制造，且放大表示在图2，可以看到它包括一个凹槽形成的下室14，如图所示，凹槽基本上是一个方形截面。

室14的缘框15带有刀口形的密封凸缘16，环绕在室14的周边上。在接近室14底部的中心处，有由排水口19构成的第一橡皮管连接器18，在稍离室14中心处有由空气入口21构成的第二橡皮管连接器20，第一连接器用橡皮管与下水道一类设施连接，而第二连接器用橡皮管与压缩空气气源连接，两根管子均通过弹簧夹或阀门（未画出）来控制。

容器12的上部12b示于图3，它是容器12的可移动部分，包括由开口方形截面形成的上室22，该室被由有机玻璃或其它类似材料制成的透明盖板24紧紧地复盖。

室22的缘框26的周边也设置刀口形的密封凸缘28，与容器下部12a的密封凸缘相同。两个螺纹孔30和32通到室22内，第一个螺纹孔30，用来连接阀34，用该阀控制上述植物繁殖体/液体混合物的流入量。而第二个螺纹孔32与空气减压阀36连接，其用途参看下文就会明白。阀34和36在图1和图4说明。

容器的上部12b可滑动地安装在园柱4上。同时，它就构成了支架37（图1）的下部横向构件。支架37包括两根立柱38，立柱38固定接在支架37的下端。安装在横向构件6上的气缸44的活塞杆42接到上部横向构件40（图1）上，通过驱动气缸44（如图1所示），支架37可以升高或降低，从而，容器的上部12b就靠近图6所示的容器的下部12a，下面将进一步说明。

图4是容器上部12b的俯视简图，与容器下部12a的简图相同。

第一阶段培养基体46及支架凸缘48，如图5所示。该培养基体的另一个视图在图6绘出，将在下文予以说明。

图6说明上下两部分构成的容器12，封闭时，即容器处于工作位置，通过驱动上述气缸44，将容器上部12b向下移动，并对准培养基体46的凸缘48，这样就插入下室14内。密封凸缘16和28的用途在此就清楚了;由于凸缘48相当锐利，它们稍微压入尼龙凸缘48的表面，就可产生很好的密封效果。

再参看图6，喷洒器50一般包括烧结的多孔的，平均孔径为35微米的金属部件，其用途是提供一个通过上述的植物繁殖体/液体混合物的极小的空气泡能稳定流动，以此，保证在液态混合物中的繁殖体均匀分布，将在下文说明。

总的说来，本发明的一个实施例的较佳的方法如下：

关闭经过消毒的且保持在消毒气氛下的容器12，通过驱动活塞将其关闭并密封，把容器上部12b的入口阀34打开，以一定的量把无菌的植物材料和液态混合物泵入容器12，使容器近于充满，关闭排泄口19，同时打开空气阀36，现在液体混合物充满整个容器12的上下培养体，而且，植物材料被培养基体46′固定在上室内。

在2-3个大气压下，无菌的微小空气泡由喷洒器50喷出，并平稳地上升，充分混合筛网46上方液体中的植物材料，约混合20秒钟之后，关闭空气阀36，打开排泄阀，让液体慢慢地从容器12排出，留下的植物材料均匀地分布在培养基体上。然后，通过驱动装置升高容器上室12b，打开容器12，在无菌的条件下除去培养基体46和其支架48，并放在培养容器的顶上，与培养基底板充分接触，这种结构有利于组织生长和发育成小植株。然后，通过装置将小植株移植到移植盘内，所采用的移植技术在下文描述。

再参看附图，图7和图8是本发明的培养基体的结构示意图。最好用可消毒的材料制成，如尼龙之类的塑料，它包括基本上为方形截面和顶部开口的象栅格一样排列的小培养室102，小培养室的壁是实体的，且向下收缩，因此，小培养室为一倒置棱锥体。每两个相邻的小培养室102的每两个相邻的壁在培养体的上表面汇合，而形成锐利的边缘，如图8表示的那样。培养基体的上表面设置一个平面凸缘104，装配在组织培养容器上，下文将进一步讨论时，就会清楚。

在图9和10中，示出了本发明实施方案中培养容器106内的小培养室的结构。室顶由顶盖108封闭，在培养容器106的底110上，设置象炉蓖一样的支撑构件或底板112，约1厘米高，在其上放置尼龙筛网114。如上所述，该尼龙筛网允许培养基通过，但是网眼小到足以把组织培养物保留在筛网114上各小培养室102内，网眼的尺寸可采用250-4000微米，最好为500-700微米。

在所列举的实施方案中，筛网114是一个独立的构件，但是也可把筛网114与培养基体制成一个整体，例如，把筛网114压制在培养基体的底面上。

现在参看图11-14，这些图说明本发明的一个最佳实施方案的移植装置结构和操作。

现在参看图11和12，移植装置包括支架180，安装在支架180上的移动台201，一个或多个第一阶段培养基体202安装在移动台201上，沿着移动台201的边缘，设置一台皮带循环输送器，或一个可以支撑移植盘204或一排装有肥料的床203。

在移动台201和输送器或床203上方，有一个移动的桥形台架205，在台架205上配置带多个探针207的载架206，探针从载架垂直向下延伸，台架的移动由气动系统来提供，图11和12没画出。载架206可以沿预定的X轴在台201和输送器或床203的上方位置之间来回移动，并且也可以沿予定的Z轴上下移动，并可远离移动台201和输送器或床203。

在这个实施方案中，蜂窝状培养基体202，每个分成256个敞开型的培养室，如平面图所示，按16×16排列。每个移植盘204。或类似于肥料床的排列，一般具有256个种植位置，按16×16的排列区。培养基体202的每个培养室的边长约为5mm，因此，在移植盘中的种植位置以大约20毫米的间距排列。

因此，可以知道，在从培养基体202中把生长的植物移植到移植盘204，植物在X、Y两个方向上就须移动4倍的距离。使用探针207系统完成从培养基体202提取植物，并将它们移植到盘204中的固定位置。

探针207以栅格状一排排地排列，彼此向上的轴间距基本上与移植盘204中所要种植位置的中心间距一样。因此，探针按栅格状排列轴间距在X、Y方向上间距约20毫米。

在图11中表示出4排探针207的排设位置。然而，实际上，有代表性的实施方案为探针207以4×4的排列。

在图13中示出，把一个培养基体202叠放在移植盘204的部分盘面上，实际上并不产生这种情况，这里仅仅是为了说明移植方法。培养基体202的256个小室标号为“1”到“16”，分16组，每组16个培养室。在移植盘204中的16个种植位置和探针207的相应的16个位置，由画剖面线的16个小室的位置201表示。

通过台201的移动和一排探针沿X轴向的位移，使16个培养室“1”在16个探针207的每一个正下方垂直对准。提取在16个培养室“1”中的植物（将在下文解释），是将各个探针207分别垂直向下对准移植盘204中的16个种植位置。

实现探针载架206沿X轴向的适当移动和输送器或床203沿Y轴向的适当移动是能够做到的。然后，将植物种植在移植盘或移植框204的肥料中，将在下文预以说明。然后带探针207的载架206沿X轴向再移回到台201上培养基体202的上方位置，移动16根探针207与排列的16个培养室“2”垂直对准。

然后，植物通过载架206和探针207输送，并以16个相应位置“2”，将植物种植在移植盘或移植框204的肥料中。这样，台201的适当移动，输送器203的移动和载架206沿X轴的位移就完成了。同样，将3到16的每16个培养室组中的植物种植在移植盘或移植框204的相应位置“3”到“16”中。

用这种方式，从移植盘202的全部256个培养室中的植物移植到4倍长宽的移植盘或排框204中。台201的适当移动，输送器或床203的移动和载架206沿X轴向的位移都是自动地进行。并可以任何一种便利的方式实现。例如，移动可用由微处理或计算机控制的电动装置或电-气动装置实现。另外，也可以一种简单形式的手动装置实现台201的适当移动，输送器或床203的移动和载架206沿X轴向的位移。

现在参看图14，图14示出了一个最佳实施方案的台201，以带方形凹槽211的台板210支撑蜂窝状培养基体212，该培养基体被分成16×16的象栅格一样排列的敞开型培养室，这些培养室的底部由一般的金属丝网或筛网213构成。例如，培养基体212和筛网213可以是一种塑料压制件，这些培养室中的一个室以214表示。

这些培养室如上述有关图5-7的结构，并且含有大量的生长培养基和微繁殖植物或籽苗。在台板210上方配置载架206，在载架206上设置一排悬挂的探针207。如上所述，这种以栅格状的排列设置与移植盘中要求的间距一致。

例如，探针207以4×4的栅格状排列，其中，每根探针207设置在培养基体212中每第4个相应培养室214的上方。在剖视图中示出了一个探针207。

在台板210的下面，设置一块固定板215，在该板上，以相应于探针207的间隔，设置栅格状排列的空气喷咀216。载体206位于台板210上方时，如图14所示，每根探针207在相应的喷咀216的上方垂直对准。喷咀216与板215内的导管系统217相连接，通过该系统，把压缩空气同时加到每个喷咀216上。将在下文予以说明。台板210沿X和Y两个方向使第4个培养室214分别垂直对准喷咀216和探针207，如图13所描述的方式。

当调整台板210使培养室214与喷咀216垂直对准时，如图14所示，各个培养室214的底紧紧接近喷咀216，由此，通过喷咀216向上喷射压缩空气，从各个培养室的锥壁下部将培养室214内的小植株举起。

每个探针207在它的下端或咀处有一个向上的截头锥体腔室218。因此，载架206沿Z轴向继续向下降低时，探针的腔室218，如表明的那样，将紧紧地位于培养室214的上方，仅对一根探针而言，在图14中用虚线218′表示。

探针207的管状延长部分220由各自的腔室218构成，并且在腔室218上端设置排气孔219。管状的延伸部分220通过上端固定的跳杆或顶杆221在排气孔219的上方封闭。如图所示，通过螺旋形的复位弹簧222在延伸部分220的上端和顶杆221上的活塞头223之间产生作用。

因此，当探针207降低，直到腔室218的下端面接触到蜂窝状培养基体212的上端面时，且把喷出的压缩空气喷射到相应培养室214的下端面上;在各个小培养室的小植株将朝上地被推出培养室214，转移到各个腔室218，腔室218排出的空气由排气口219排出。大部分的生长培养基将反向地楔入腔室218的截头锥体内，这样，各样大小的植物被寄放在各自的腔室218内。

然后，载架206沿Z轴向升高，并沿X轴向移动到移植盘或框204的上方位置。在这样的操作中，植物仍然保持在各自的腔室218内，而且是反向地楔入腔室218的截头锥体内。

各个探针207的主体224也是管状的，且与载架206上的导管系统225相连接。把压缩空气加入导管系统225以作用在各个探针的顶杆头223上，向下地推动顶杆，就象虚线221′表示的那样。由此，把各自腔室218中的植物喷入移植盘或框214的肥料中。然而，在此之前，降低载架206，把腔室218的下端埋入肥料中，或插入在移植盘或框204内在肥料中预先弄成的凹窝中，以便通过顶杆对植株进行喷射种植。

载架206在图14所示位置之间移动到移植盘204上方位置，反之亦然。探针的升高和降低台板210和移植盘204的移动，都是在控制装置的控制条件下，用电动装置或电-气动装置实现的。如上所述，例如，采用微处理机或计算机，进行操作和移动程序。同样，在计算机或微处理机的正确控制程序下采用电-气动装置完成操作，压缩空气通过喷咀216将培养室214中的植物喷出，并将培养室218中的植株喷射在移植盘上。另外，上述的各种功能也可以通过手动操作电动装置和流体控制阀来实现。

根据本发明的另一个实施方案，为了排除使用弹簧222，把吸力加到导管系统225，在准确的时间内提高顶杆221。

把水注入各个探针，借助喷出的水，可将腔室218中的植株冲出。

现在参看图15A-19，该图说明了本发明的移植装置的结构和操作的另一个实施方案。移植装置包括一个支架300，在该支架上安装有一台X-Y移动的桥形台组件302。在移动桥形台组件302上，设置载架306，在载架306上有许多垂直向下延伸的探针307和送气的气动系统。在图15A和15B中没有画出。

在本发明的这个实施方案中，载架306沿予定的X和Y轴向，在固定台308和输送器或床310上方的位置之间来来回回地移动，并且也可沿预定的Z轴向上上下下移动，也可远离固定台308和输送器或床310。

总的来说，图11到14的实施方案与图15A到19的实施方案之间的主要区别如下：在图11到14的实施方案中，移植是由培养养基体和移植盘以及载架沿二个轴向的位移实现的。而在图15A到19的实施方案中，并不需要移动培养基体和移植盘，全部通过载架在X、Y和Z轴方向的移动完成移植。除上述之外，图11-14的移植装置的结构和操作的描述，也适用于图15A-19的实施方案的描述，在此将不重复。为简明起见，相同的参考标号用作表示相同的部件。

从图15A和15B可以看到，机械装置和电器装置也安装在支架300上，例如，包括压缩机320，真空泵322和控制电路324，以及操作员进行控制移植的控制盘326。

参看图17，除了在每个培养室214设置了喷咀216外，台308与图14中的台210在有关的各个方面都相似，且已在上文描述过。因此，正如上面指出的那样，采用同一参考标号表示台板308的构成部件。大家知道，为了提供所希望的喷咀操作方式，可以适当设置与各个喷咀相连接的支管。

在台板308上方设置载架306，在载架306上，设置一排下垂的探针307。如上所述，这些探针象栅格一样的排列，与移植盘要求的间距相同。

在图15A-19的实施方案描述中，台板308不能移动，而宁可把载架136设置在X-Y平面上，以便使所有第4个培养室214与每根探针307垂直对准。通过适当操作x-Y移动桥形台302提供所要求的位置。

载架306处于适当位置时，探针307垂直对准所选定的培养室214，打开在这些培养室下面的喷咀，喷出压缩空气，由各培养室的下锥壁推起室内214的植株。

每个探针307在其下端或咀处有一个朝上的截头锥体腔室318因此，载架306沿Z轴向降下时，探针的腔室318，如图示的那样，将靠近培养室214，仅就某个喷咀而言，图17中虚线表示的318′。

探针307的管状延伸部分320分别构成腔室318，且在腔室318上端有空吸孔319。空吸孔319与设置在部分载架306内的空吸腔373相通，而空吸腔373又与真空管线375连接，最后与真空泵322连接（图15A）。

当螺旋形复位弹簧322在延伸部分320的上端和在顶杆321上的活塞头323之间产生作用时，即通过固定在上端的顶杆321在空吸孔319的上方将管状延伸部分320封闭，如图所示。当探针307降低到腔室318的下端挨近蜂窝状培养基体212的上端面时，把压缩空气喷射到相应培养室214的下端面上，经空吸孔319把腔室318抽成真空。结果，在各个培养室中的植物将向上被推出培养室214，并移植到各自的腔室318内。

然后，载架306沿Z轴向升高，沿X-Y平面移动到移植盘或框204的上方。在此操作中，植物分别保留在各自的腔室318内是被楔入截头锥壁内。

每根探针307的主体324也是管状的，且经导管325与在载架306内的压缩空气支管326相连接，经适当的导管327，再与压缩机320连接（图15A）。

把压缩空气加到压缩空气支管326，作用在每根探针的顶杆321的头323上，并向下地推动顶杆321，如用虚线321′表示的。由此，把各自腔室318内的植物喷入移植盘或框204的肥料中。在此之前，降低载架306，与腔室318的下表面接触，埋入肥料中或插入在移植盘或框204中的肥料窝中，以便通过顶杆的喷射作用实现植物的种植。

载架306从图17的位置移动到移植盘204上方某个位置，反之亦然。探针随之升高和降低，通过电动装置，气动装置或电-气动装置，应控制的要求而设置的控制装置。例如，用微处理机或计算机进行控制把压缩空气加到相应的喷咀216上。

适于这方面应用的较好的微处理机是由美国Westboro    Massachusets01581的控制技术公司制造的2800型。移动桥形台302一般包括X移动桥形台，型号MI1224和y移动桥形台，型号MI80606，它们是由Linear    Industries，Lintech    Division    of    3440    San    Fernando    Road，Los    Angeles，California    90065制造的。采用条形轴承使探针307的升高或降低。例如，型号THKIM13，由THK    America    of    1715    EIK    Grove    Village    Lllnois，60007，U.S.A制造和型号MBD25/25活塞，由Soltam    of    P.O.B371，Haifa    Israel制造。

同样，通过喷咀216提供压缩空气，使小植株从培养室214中喷出，通过导管325将腔室318的植株喷射在移植装置里，并经过空吸孔319形成真空。这一操作过程是计算机或微处理机按规定的程序控制气动或电-气动装置完成的。另外，上述的各种操作也可通过手动操作电动装置和流体控制阀来实现。

参看图18，它描述了图17装置的另一个实施方案。其中对探针进行了改进，使喷出的水能喷洒在种植的植物上。除非有特定说明，否则，图18与图17装置的同一部件均采用同一参考标号。

在图18的装置中，探针307的延伸部分320，每个都与供水导管383的入水口381相连接。顶杆321每个都具有水的通道385，通道385连通面向孔381一侧顶杆上的出孔387和顶杆321端部出口389。可以知道，当顶杆321处在它的延伸位置时，即种植过程中的喷射植物时，来自管道383的水由孔381进入通道385，最后由出口387排出。

因此，如果由管道383供水的话，当植株从腔室318被水喷出时，该植株会得到一定量的水，从而知道，定时加入水，可适当由计算机来控制。另外，顶杆321与探针320的延伸部分紧密啮合，以便起一个阀的作用，由顶杆321的延伸部分提供所需要的水量，这样，入口381和387就能控制水量，也就不需要用计算机控制供给导管383的水量。

现在参看图19，它表示的是图15A-17描述的本发明实施方案的操作方块图。操作从载架处于零位开始，为了简化起见，考虑某一个不动作的位置。

当操作员使用控制盘326（图15A）给定一个“开始”指令时，真空系统达到适当真空度，压缩空气气源调到适当压力，载架306移动到初始负载位置，为说明简单起见，可以认为在载架306上的探针307位于图13中培养室“1”的位置上。

在这个开始位置时，探针沿Z轴向降低，打开培养室下的喷咀216，以便把小植株喷入探针腔室318内，然后，再沿Z轴向升高探针，载架沿X-Y平面移动到移植盘上方的移植位置。

在达到移植位置时，探针沿Z轴降低，解除真空，通过压缩空气迫使顶杆向下，把小植株喷出。此后，载架沿X-Y平面移动到培养基体上方的另一个位置。例如，探针放在标号“2”的培养室上方，顶杆移回，重新形成真空，下列的小植株就插入探针端内，这样来回往复直到把培养基体中的小植株移植完为止。

本专业的技术人员明白，本发明不受上述的描述和各个图示的限制，本发明的范围由如下权利要求所确定。

Claims (20)

1、一种植物生长和发育的系统包括：

一个第一阶段蜂窝状培养基体包括一个可渗漏的支撑底面和一个在上述底面之上装置第一排独立培养室的壁层结构，各个培养室由第一间距与第一排相邻的培养室间隔开，

装有第二排单独小植株生长区的第二阶段培养支撑体，由大于第一间距的第二间距将单独培养区与第二排邻近的生长区隔开，

一种用来提供在上述第一阶段蜂窝状培养基体上与培养基一起均匀分布植物繁殖体的装置，

一种从第一排培养室内移植单个小植株，并把它们移植到第二阶段培养支撑体上相应的单独生长区的机械装置。

2、一种植物生长和发育方法的步骤为：

设置一个第一阶段蜂窝状培养基体，该基体包括一个可渗漏的支撑底面和在支撑底面上方构制第一排单独的培养室的壁层结构，上述这些单独小培养室与第一排中相邻的小培养室由第一间距隔开，

设置由第二排单独小植株生长区所构成的第二阶段培养支撑体，由大于第一间距的第二间距，将上述单独生长区与第二排中相邻的生长区隔开，

连同培养基一起将植株繁殖体均匀分布在第一阶段蜂窝状的培养基体上，

将生长在第一排培养室内的小植株，通过机械办法从单独培养室内移出，将它们移植到第二阶段培养支撑体上相应的单独生长区。

3、一种按装在上、下腔室构成的密封容器内的支撑体和筛网上，均匀分布植物繁殖体的方法，包括的步骤为：

将含有植物组织培养繁殖体的液体混合物送入上部腔室，向液体混合物中通入气泡流搅拌混合筛网上方液体混合物中的繁殖体，而形成一种基本均匀的悬浮液，

容许上述的基本均匀的悬浮液通过上述的支撑体和筛网排出到上述容器的底部腔室，从而在支撑体和筛网上使悬浮繁殖体均匀分布沉积。

4、按照权利要求2所说的方法，其特征是提供一种均匀分布步骤：

在容器的上、下部腔室中间处安置上述的第一阶段蜂窝状培养基体，

将含有植物组织培养繁殖体的液体混合物送入上部腔室，

向所说的液体混合物中通入气泡流搅拌和混合，第一阶段蜂窝状培养基本上方液体中的繁殖体，而形成一种基本上均匀的悬浮液，

容许基本均匀的悬浮液通过第一阶段蜂窝状培养基体排出到容器底部腔室，从而在第一阶段培养基体上使悬浮繁殖体产生均匀分布。

5、按照权利要求1所说的装置，其特征是用来提供均匀分布的装置包括：

一种由第一阶段植物培养基体分隔为上、下腔室的能够密封的容器，上部腔室包括一个引入含有植物组织培养繁殖体的液体混合物的可控进口，下部腔室配置一个可控排口和一个能够控制的通向气泡分布器的空气进口。

6、一种用于培养植物组织培养繁殖体的培养室包括像栅格一样规则排列的实壁培养室，其大小以能保持每个培养室中被培养的小植株彼此之间处于基本均匀、固定的位置。

7、按照权利要求6所说的用来培养植物组织培养繁殖体的培养室，其特征是培养室的形状为一个倒置的截头锥体。

8、按照权利要求6或7所说的一种用来培养植物组织繁殖体的培养室包括：在培养室底部有筛网和支撑部件，筛眼大小以能允许培养基通过而能在表面上截留住组织繁殖体。

9、按照权利要求1所说的一种植物培养和发育系统其特征是第一阶段蜂窝状基体包括一个像栅格一样规则排列的实壁培养室，其大小能以使在每个培养室中培育的小植株彼此之间能处于均匀固定的位置。

10、按照权利要求9所说的一种植物培养和发育系统，其特征是每个培养室的形状为一个倒置的截头锥体。

11、按照权利要求9或10所说的一种植物培养和发育系统，其特征是上述的可渗漏的液体支撑体底面包括培养室底部的筛网和支撑部件，筛眼大小以能允许培养基通过，同时也能在表面上截留住组织培养繁殖体。

12、按照权利要求1所说的一种植物培养和发育系统，其特征是培养室的宽度约5至约12mm。

13、一种无菌植物组织培养设备包括：

一个有内部底面的能够密封的容器，

按装在容器内并在内底面上方可提升的筛网和支撑体部件，

培养基充填在容器内，其高度同筛网和支撑体的高度一致，

组织培养体支撑在筛网和支撑体的表面上并和培养基相接触，

培养植物组织繁殖体的培养室的底面上设置筛网和支撑部件，其构成为像栅格一样排列的上、下贯通的实壁培养室，其大小以保持每个培养室中被培养的小植株彼此之间处于均匀固定的位置。

14、用来将第一排栅格状排列的开口式培养室内的培养体移植到第二排栅格状排列的各个相应位置的装置内，在第二排栅格状排列中的各个位置之间的中心距大于第一排培养室的中心距，该装置包括：

一个具有多个探针的载架，其探针按栅格规则排列的中心距基本上和第二种排列位置的中心距一致，

使载体和第一、第二排培养室产生相对位移的装置，使探针首先与第一排培养室对准，然后再与第二排对准，

用来提取第一排各培养室内的培养物并保持在各个探针上，直至对准第二排相应位置为止，最后放入第二种排的相应位置内的装置。

15、从第一阶段蜂窝状培养基体中，按栅格规则排列的培养室内将小植株移植到第二阶段培养支撑体的各个种植位置的装置，其中第二栅格排列的种置位置的中心距要大于第一排列的培养室的中心距，比率基本等于一倍，该装置包括：

一个具有多个探针的载架，按栅格状排列中的探针中心距基本上和第二种排列位置一致，

用来实现在载架和第一、第二种排列之间相对位移的装置，首先使探针对准第一排的培养室，然后再同第二排的相应位置对准，

用来实现提取第一排各个培养室内的培养物，直到探针同第二种排的相应位置对准以前，培养物保留在探针上，最后放入第二排的相应位置上的装置，由固定排列的多个探针同时从多个培养室内将小植株取出，然后移植到所要求的栅格排列的位置中，该位置的长和宽方向上的间距均大于第一阶段培养基体中的培养室的间距。

16、按照权利要求1、5和9至11所说的一种用于植物培养和发育系统，其特征是用机械起苗和移植的装置包括：

用来从第一阶段培养基体中的培养室中移植小植株到第二阶段培养支撑体的相应种植上的装置，其中培养室是按第一种栅格状规则排列，第二种格状排列的种植位置之间的中心距大于第一排培养室之间的中心距，之比基本上等于一个倍数，

该装置包括：

一个装有多个排列探针的载架，其探针按格状排列的中心距基本上同第二种排列位置的中心距一致，

用来在载架和第一，第二种排列之间实现相对位移的装置，首先使探针对准第一排列的培养室，然后再同第二排的相应位置对准，

用来实现提取第一排各个培养室中的培养物的装置，直到探针同第二排的相应位置对准之前，培养物保留在探针里，最后放入第二排的相应位置上。

17、利用管状探针，将第一位置上，上、下贯通的培养室内的培养物移植到第二位置的装置，

用来连续的实现探针和构成第一位置或第二位置的装置之间产生位移的装置，使探针对准第一位置的培养室的口，然后再同第二位置对准，

当探针同第一位置的培养室的口对准时，将压缩空气或者其它流体的压力喷射到培养室的装置，将培养室的培养物喷射到探针内，

当探针对准第二位置时，将压缩空气或其它流体压力喷射到探针上，又将探针上的培养物喷射到第二位置内。

18、按照权利要求14至17任一个所说的设备其特征是用来实现相对位移的装置包括：

用来使上位的载架至少沿着第一和第二垂直座标轴位移的装置，

用来使上述的第一和第二种排列之一至少沿着一个第三垂直坐标位移到上述的第一和第二垂直坐标轴的装置。

19、按照权利要求14至17任一个所说的装置其特征是用来实现有相对位移的装置包括：

用来使上述载架沿着第一，第二和第三垂直座标轴位移的装置。

20、按照权利要求14至19任一个所说的装置，其特征是用来实现释放的装置，对培养物释放提供液体释放的装置。

Images