组织培养试管苗量产技术-生物技术-龙岩市农科所信息网

    一、组培生产的特点与工程技术

    植物繁殖的方法除了利用种子繁殖之外，在无性繁殖方面，也可利用接技（嫁接）繁殖，无性切株繁殖与组织繁殖等方法。利用组织培养技术进行繁殖的优点在于可以快速的进行无性繁殖，降低病害感染机率。但是此种种苗生产方式面临如下的问题：1.投资成本庞大，需要高密集人力。2.培养时期长。3.某些培养苗移植后成活低,生产数量不易控制等。随着组培苗产业规模逐渐增加，为提高国际竞争力，开拓海外市场与提供良好种苗给予国内栽培业者使用，组培苗的品质必须加以提升而生产成本必须加以降低。除了生产技术（如培养基配方）与管理技术必须不断改进，生产的程序必须加以规划，以得到最高利润。

    利用组织培养的优点列举如下：

    1.营养生长速度较快；2.减少母株需求；3.减少病害感染机会；4.减少运输所需之空间；5.得到更高品质的植株；6.繁殖期在密闭且环控下的环境成长，因此管理容易。

    然而组织培养产业相对缺点在于：

    1.需要熟悉技术的劳力；2.高生产成本，尤其劳力成本；3.初期投资资本极为庞大。劳力成本占组培苗的生产成本比例自40%至90%，因为生产地区之工资与作物种类繁殖程序而不同。为了降低劳力成本，在技术开发方面，机械手臂之动作、影像处理技术、与培养空间内部微气候控制，此三项主题为机械化与自动化成败之关键技术。但因产业规模的限制，投入庞大资本的自动化技术在经营上不容易回收成本，造成投资抉择的困难。

    传统组培生产过程通常加以区分为五个阶段。

    第一阶段：母株的选择准备，培养基与培养瓶的准备。

    第二阶段：消毒、分别与接种期。

    第三阶段：繁殖分化期，通常要重复5-15次循环作业得到足够的数量。

    第四阶段：根芽生长期，在本时期小株发展到可驯化阶段。

    第五阶段：驯化健化期，小株自培养瓶中取出，放置非无菌环境的介质内，已非置放于培养瓶而是移置于环控温室，以作为适应大自然环境的准备。

    在第一阶段中，母株、培养基与培养瓶之前处理作业概念类似花卉种子介盘苗入作业中的种子、介质与穴盘。培养基需要加以混合各项成份，加热成胶状。培养瓶需要清洗。培养基再填注于培养瓶内，加盖、高温消毒后再送至繁殖作业室内。

    在第三阶段之繁殖分化期，为到达预定之数量，通常需要经过5-15次之循环繁殖作业。在此过程中由于杂菌的污染、生理性的异常失调、基因型态变异及植株活力的损失等因素都会减低繁殖分化数目。尤其以前两者因素影响性最大。为了减短此繁殖时期所需要的时间，需要增加有效繁殖倍率。在每次繁殖分化期结束后，必需分割(切割)已成长植株再移植准植株至新的培养器内。此阶段之工作为自动化作业中最艰难的阶段。

    在第四阶段，植株必须移植至新介质，促使芽点再生长与根部的分化。此阶段准植株其发展数目到达可商品化的最大数目。移出作业目前以人工为主，机械化移稙作业尚未商品化。

    在驯化健化第五阶段，已成长的小植株自培养瓶中移出，并移植到多孔穴盘内，放置于温室中进行健化作业。在此阶段结束时，存活之植株往往需要选别与再移植，离开温室之穴盘苗要求具有整齐性。

    综合上述各阶段作业需求，为增加繁殖率与减少劳力需求，除了选择强健的品种，改良培养基等方法之外，目前在工程技术之研究主要有二类：

    1.组培苗生长环境控制技术：提供生长之最佳环境。

    种植容器内部环境控制，包括气体与培养介质之两类环境。控制之因子如光照量、光质、相对湿度、风速、介质pH值与介质张力水潜势等，另一项环控工作在于驯化苗生长温室的环控作业。

    2.机械作业的控制策略：影像信息的处理、进行判别、拟定决策并输出命令以控制机械手臂，取代人工动作。

    组织作业中生长室可视为一个密闭且环控作业完善的大温室，培养瓶本身可视为一个迷你小温室。因此设施栽培作业项目的分类亦可应用于组织培养作业。

    传统上设施栽培自动化主要作业项目可区分为三大类：设施与温室的结构与环控系统，内部作业机械与生产的作业规划。此三项作业的概念也可应用于组培苗作业。在此三大项作业中，对于组培苗生产作业，以产业之观点，组培苗生长环境的控制，生产流程的作业规划为现阶段的研究重点。作业机械与自动化设备因为花卉产业自身的规模特性，反而不适合研发。

    在微气候控制方面，目前组织培养苗在商业化生产阶段，增加繁殖能力与缩短繁殖周期的方法主要为改良培养基的配方，或改用液体培养基。近年来的研究显示成长率与品质可藉由环控技术加以改良。利用光调节对生产周期的影响极大，目前的栽培方式其培养瓶在微气候的缺点有二氧化碳浓度不足，空气流动速度与光强度皆太低，相对湿度与乙烯浓度则相对太高。这些不利环境可利用环控技术加以调节。另一类方式系用无糖培养基以减少病菌感染。此方式在日本已有多年研究，但其适用的作物仍然有限，也未有商业化的生产方式可供参考采用。

    生产规划方面，利用工业生产管理之计算机软件，可以修改以加入组织培养作业之参数，发展完成组培苗生产分析软件。输入各项资料：如继代培养周期、光照周期、培养液体积、每瓶接种数、各阶段繁殖倍率。加上产品资料如污染率、不合格产品比率等。再配合投资成本资料，可预测与计算产品产量、生产所需时间、单位成本等资料，提供经营管理参考，以追求最大利润。

    在生产作业的机械化与自动化方面，前处理作业与输送作业在工业技术上可加以引用，内容包括介质配方之混合、消毒、填充、分注栽培器内、栽培器内之输送、上架与下架作业等。作业最难之项目在于第三、四阶段繁殖分化期中与根芽生长期中的移植作业除了检取、移植至新瓶的动作之外，也需要对于瓶苗进行判别、选取的作业，因此主要的发展技术以影像处理技术与机械手臂技术为主。国内工业界无现成设备，必须自行研发。但是由于花卉产业的规模特性，此两项技术的研发，对产业之助益未能肯定。

    组织培养生产的问题不仅在于技术的开发，更受到产业规模的影响，生产的投资资金极为庞大。工业的生产为了加速投资成本的回收，采用大量生产作业。设备尽量维持24小时生产方式，利用大量的产品以分担投资成本，此种经营方式无法适用于花卉生产。花卉产业本身无法有百万、千万株（盆）大规模的供应市场。大量生产后以相同规格，同一品质的花卉投入市场，反而造成价格惨跌，因此量产数量有其限度。

    目前利用影像技术机械手臂进行组培生产的作物对象以适合大量生产的作物为主，例如马铃薯、甘蔗、林木种苗等，而花卉之产业特性（多样、少量），无法具有足够量产规模，以支持庞大的设备投资。

组织培养试管苗量产技术

时间：2023-5-6 8:39:54 点击：

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