在設(shè)計組織培養(yǎng)試驗室時，應(yīng)按組織培養(yǎng)系統(tǒng)來設(shè)計，防止一些環(huán)節(jié)倒排，導(dǎo)致以后工作的紊亂。組培實驗室基本的配置包括：洗滌滅菌室、準(zhǔn)備室、培養(yǎng)室、無菌操作室、緩沖間。本文主要介紹植物組培實驗室設(shè)計方案。

 

一、實驗室要求

    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(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)程序來沒計，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(yán)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。圖片

 

二、實驗室組成

（一）基本實驗室

    基本實驗室包括準(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。

1、準(zhǔn)備室（化學(xué)實驗室）

    功能：又叫化學(xué)實驗室，進行一切與實驗有關(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：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(zhǔn)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)模化實驗室，準(zhǔn)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(zhǔn)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)模化生產(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。

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30-50m2。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(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、中央實驗臺、高壓滅菌鍋、超聲波清洗器、干燥滅菌器（如烘箱）等。

3、無菌操作室（接種室）

    ：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(dāng)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。圖片

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。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。

    研究用實驗室，通常可根據(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(xì)培養(yǎng)類型如細(xì)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(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2000-3000lx。

    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。控制光照時間可安裝定時開關(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。現(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。圖片

5、緩沖間

    功能：是進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，才能進入無菌室和培養(yǎng)室。 進入無菌操作室前在此更衣?lián)Q鞋，以減少進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，并有清潔的實驗用拖鞋、已滅菌過的工作服；墻頂用1-2盞紫外燈定時照射，對衣物進行滅菌。 緩沖間最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出帶進雜菌。

    設(shè)備：1-2盞紫外燈、水槽、實驗臺、鞋帽架、柜子、滅菌后的工作服、拖鞋、口罩。 圖片

（二）輔助實驗室

    根據(jù)研究或生產(chǎn)的需要而配套設(shè)置的專門實驗室，主要用于細(xì)胞學(xué)觀察和生理生化分析等。

1、細(xì)胞學(xué)實驗室

    功能：用于對培養(yǎng)物的觀察分析與培養(yǎng)物的計數(shù)，對培養(yǎng)材料進行細(xì)胞學(xué)鑒定和研究，由制片室和顯微觀察室組成。制片是獲取顯微觀察數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)，配備有切片機、磨刀機、溫箱及樣品處理和切片染色的設(shè)備。應(yīng)有通風(fēng)櫥和廢液處理設(shè)施。顯微觀察室主要是顯微鏡和圖像拍攝、處理設(shè)備。

    要求：明亮、清潔、干燥、防止潮濕和灰塵污染。

    設(shè)備：雙筒實體顯微鏡、顯微鏡、倒置顯微鏡等。

2、生化分析實驗室

    功能：培養(yǎng)細(xì)胞產(chǎn)物為主要目的的實驗室，應(yīng)建立相應(yīng)的分析化驗實驗室，隨時對培養(yǎng)物成分進行取樣檢查。大型次生代謝物生產(chǎn)，還需有效分離實驗室。

 

三、儀器設(shè)備和器皿用具

（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)基母液均需低溫報存，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。

4、離心機

    用于細(xì)胞、原生質(zhì)體等活細(xì)胞分離，亦用于培養(yǎng)細(xì)胞的細(xì)胞器、核酸以及蛋白質(zhì)的分離提取。根據(jù)分離物質(zhì)不同配置不同類型的離心機。

    細(xì)胞、原生質(zhì)體等活細(xì)胞的分離用低速離心機；核酸、蛋白質(zhì)分離用高速冷凍離心機；規(guī)模化生產(chǎn)次生產(chǎn)物，還需選擇大型離心分離系統(tǒng)。

5、加熱器

    用于培養(yǎng)基的配制。研究性實驗室一般選用帶磁力攪拌功能的加熱器，規(guī)模化大型實驗室用大功率加熱和電動攪拌系統(tǒng)。
6、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、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(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(xì)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)。

3、搖床

    進行液體培養(yǎng)時，為改善通氣狀況，可用振蕩培養(yǎng)箱或搖床。

4、生物反應(yīng)器

    進行植物細(xì)胞生產(chǎn)次生產(chǎn)物的實驗室，還需生物反應(yīng)器。

（五）其他設(shè)備

    可安裝時間程序控制器、溫度控制系統(tǒng)或空調(diào)；實體顯微鏡、倒置式生物顯微鏡及配套的攝影、錄像和圖像處理設(shè)備；電泳儀、萃取和層析設(shè)備、紫外分光光度計、高效液相色譜儀、氣相色譜儀、酶聯(lián)免疫測定系統(tǒng)。 圖片
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。