Способ и устройство для автоматизированного размножения растений in vitro

 

Автоматизированный комплекс предназначен для вегетативного размножения растений. В культуральные сосуды-ячейки, соединенные между собой в виде гибкой ленты, помещают экспланты. Затем ячейки заполняют жидкой питательной средой и покрывают пленкой, после чего ленту переводят в горизонтальное положение. Когда у эксплантов отрастут корневая часть и верхушки стебля с помощью комплекса ножей и пересадочных лапок их разрезают по длине на части, которые переносят в аналогичные культуральные сосуды-ячейки другой такой же ленты. Процесс циклически повторяют. Включение в процесс нескольких лент с повторным их использованием позволяет увеличить производительность процесса размножения и сократить затраты ручного труда. Регулирование влажности воздуха в верхних камерах ячеек за счет изменения количества вентиляционных отверстий в ячейках обеспечивает возможность ускорения роста растений in vitro и улучшения их приживаемости при пересадке в почву. 2 с. и 11 з.п. ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к области сельского хозяйства и предназначено для вегетативного размножения растений in vitro, например винограда, полыни лимонной, яблони, черешни, картофеля, стевии, гвоздики и т.д.

Известны способ и устройство для асептического размножения клеток или тканей (заявка EP N 0412621, A 01 H 4/00, 1991) (прототип способа). Цепочку соединенных между собой индивидуальных стерильных капсул постепенно разматывают из горизонтальной упаковки, находящейся в емкости, и перемещают в вертикальном положении вдоль группы станций: на первой станции капсулы (мешочки) раскрывают с помощью вакуумных присосок, воздействующих на стенки капсул, и заполняют их питательной средой; на второй станции в капсулы высаживают экспланты; на третьей станции капсулы, содержащие питательную среду и экспланты, заваривают сверху горизонтальным швом для создания в них стерильности; на четвертой станции капсулы переводят из вертикального в горизонтальное положение и складывают в таком положении в емкость в виде упаковки. Способ-прототип предусматривает ряд последовательных действий, осуществляемых в устройстве над культуральными сосудами, предназначенными для высадки в них эксплантов и последующего выращивания из этих эксплантов растений, а именно таких, как то, что в устройстве соединенные между собой в виде цепочки культуральные сосуды-капсулы разматывают из упаковки, наполняют их питательной средой, потом после высадки эксплантов капсулы закрывают и складывают в емкость. В способе-прототипе устройство производит действия над культуральными сосудами-капсулами, в которые высаживают экспланты. Однако процессы получения эксплантов и их высадки в эти капсулы осуществляют ручным путем. В способе-прототипе не предусмотрены какие-либо действия в автоматическом режиме над культуральными сосудами-капсулами, в которых выросли растения in vitro. Поэтому ручным способом извлекают из емкости соединенные между собой культуральные сосуды, в которых выросли растения in vitro, раскрывают капсулы, извлекают из них растения, разрезают эти растения на экспланты и высаживают полученные экспланты в культуральные сосуды-капсулы.

Недостатком способа-прототипа является отсутствие автоматизированных действий над культуральными сосудами-капсулами, в которых выросли растения in vitro. Процессы извлечения капсул из емкости, их раскрытия, извлечения из капсулы растения, разрезки растения на экспланты, захвата и высадки эксплантов в капсулы не автоматизированы. Все эти действия в прототипе производятся вручную. На осуществление этих действий, производимых в способе-прототипе вручную, идут основные затраты труда при размножении растений in vitro. Способ-прототип не позволяет полностью автоматизировать размножение растений на всех этапах в замкнутом цикле. Также при размножении растений способом-прототипом не используются повторно культуральные сосуды, в которых выросли растения in vitro, что не дает соответственно экономии материалов. Применение способа-прототипа не позволяет получать полноценные растения, способные к адаптации к условиям in vivo, в связи с отсутствием обмена между газовой средой внутри культурального сосуда-капсулы и внешней газовой средой. Поэтому требуется дополнительная пересадка растений в культуральные сосуды другого типа для получения растений, способных адаптироваться к условиям in vivo. Способ-прототип позволяет размножать растения только на промежуточном этапе, тогда как больше всего растений необходимо размножить на последнем этапе, перед их пересадкой в почву, в условия in vivo. Способ-прототип не дает возможности размножать растения в замкнутом цикле. Требуются большие затраты времени и ручного труда для размножения растений in vitro на последнем этапе, перед их высадкой в почву, в условия in vivo.

Известны способ и устройство для асептического размножения клеток или тканей (заявка EP N 0412621, A 01 H 4/00, 1991) (прототип устройства). В устройстве-прототипе для размножения растений применяются культуральные сосуды - индивидуальные стерильные капсулы (мешочки), которые соединены между собой в виде цепочки. Капсулы выполнены в виде мешочков из органического полимера с мягкими стенками, с одной открытой стороной. Цепочка соединенных между собой индивидуальных стерильных капсул (мешочков), находится в горизонтальной упаковке, в емкости, с возможностью ее (цепочки) постепенного извлечения из этой емкости, перевода из горизонтального в вертикальное положение и транспортировки в таком положении в устройстве. В устройстве на первой станции (место совершения действия над капсулами) находится приспособление для формирования культуральных сосудов из находящихся в вертикальном положении и соединенных между собой капсул (мешочков) с открытой у них верхней стороной, с возможностью раскрытия этих капсул (мешочков) путем раздвижения их мягких стенок в стороны с помощью вакуумных присосок. На первой станции также имеется приспособление для заполнения капсул (мешочков) питательной средой через отверстия в верхней части мешочков (их стенки раздвинуты в стороны вакуумными присосками). На второй станции капсулы, наполненные питательной средой, находятся в раскрытом состоянии для высадки в них эксплантов. На третьей станции установлено приспособление с возможностью закрытия капсул (мешочков) путем заваривания горизонтальным швом отверстий в их верхних частях, с целью создания стерильных условий внутри капсул. На четвертой станции находится цепочка соединенных между собой капсул (мешочков), наполненных питательной средой, с находящимися внутри эксплантами, с возможностью перевода цепочки капсул из вертикального в горизонтальное положение и складывания ее в емкость в виде горизонтальной упаковки. В устройстве-прототипе есть приспособления для производства действий над культуральными сосудами-капсулами, в которые высаживают экспланты. Однако нет приспособлений, позволяющих автоматизированно производить высадку эксплантов в эти капсулы (мешочки), а также приспособлений, позволяющих в автоматическом режиме получать эти экспланты: извлекать капсулы с выросшими в них растениями из горизонтальной упаковки, раскрывать капсулы, извлекать из них растения, разрезать растения на экспланты, захватывать и высаживать экспланты в другие культуральные сосуды, наполненные питательной средой. В устройстве-прототипе нет приспособлений, позволяющих повторно выращивать растения в культуральных сосудах-капсулах, и не предусмотрены в этом же смысле какие-либо действия имеющимися приспособлениями устройства над капсулами с выросшими в них растениями. Культуральные сосуды-капсулы в прототипе завариваются герметично, и в них нет каких-либо отверстий для обмена газовой среды внутри культуральных сосудов с внешней средой, что не позволяет получать растения, способные к эффективной адаптации. Таким образом, в устройстве-прототипе нет приспособлений с возможностью производить в автоматическом режиме главные действия при размножении растений in vitro, а именно извлекать капсулы с выросшими в них растениями из емкости, раскрывать капсулы, разрезать растения на экспланты, захватывать эти экспланты и высаживать их в другие культуральные сосуды-капсулы. При размножении растений устройством-прототипом главные операции этого процесса выполняются вручную, а автоматизированные действия производятся только над культуральными сосудами-капсулами, в которые высаживают экспланты. В капсулах, герметично заваренных горизонтальным швом, нет отверстий, позволяющих без нарушения стерильности производить обмен газовой среды внутри культурального сосуда-капсулы с внешней средой. По этой причине при размножении растений устройством-прототипом вырастают растения, не способные к эффективной адаптации после их пересадки в почву, в теплицу. Поэтому перед высадкой растений в условия in vivo требуется получение их в других культуральных сосудах, действия над которыми не предусмотрены в устройстве-прототипе. А так как при размножении растений in vitro выращивание растений, уже предназначенных для пересадки в условия in vivo, наибольший объем работы требуется выполнить (необходимо размножить растений больше, чем на предыдущих этапах) на последнем перед адаптацией in vivo этапе размножения in vitro, отсутствие вышеуказанных приспособлений в устройстве-прототипе значительно снижает эффективность размножения in vitro.

В основу изобретения поставлена задача создать способ автоматизированного размножения растений in vitro, производящий действия над культуральными сосудами и над растениями, выросшими в них в стерильных условиях in vitro, которые обеспечивают полную автоматизацию всех процессов размножения растений in vitro, в отличие от действий в прототипе автоматизированную разрезку растений на экспланты и высадку эксплантов в культуральные сосуды, получение полноценных растений, способных к адаптации при их высадке в почву, в условия in vivo, а также повторное выращивание растений из остатков стеблей с корнями в культуральных сосудах, где растения были разрезаны на экспланты, за счет чего исключаются затраты ручного труда на всех стадиях замкнутого цикла размножения растений in vitro, увеличивается скорость размножения, экономятся материалы (повторное выращивание растений в культуральных сосудах), ускоряется рост растений in vitro, повышается приживаемость растений при их высадке в почву, в условия in vivo, а следовательно, в целом, снижаются экономические затраты, необходимые для размножения растений in vitro.

Поставленная задача решается тем, что в способе автоматизированного размножения растений in vitro, содержащем общие с прототипом существенные признаки, включающие ряд последовательных действий устройством над культуральными сосудами, в которые высаживают экспланты, таких как то, что объединенные между собой в виде ленты (цепочки) культуральные сосуды-капсулы (мешочки) или ячейки разматывают из упаковки, наполняют их питательной средой, высаживают в них экспланты (в прототипе - ручным способом), закрывают эти культуральные сосуды-капсулы (мешочки) или ячейки для создания в них стерильности и укладывают ленту (цепочку капсул или ячеек) в упаковку для выращивания из эксплантов растений in vitro, согласно изобретению вводится то, что в устройстве ленту с выросшими в ее культуральных сосудах-ячейках растениями раскручивают из рулона на штативе, за счет гибкости переводят эту ленту из вертикального положения в горизонтальное, раскрывают ячейки путем снятия пленки покрытия с основания ленты, затем стебли выросших растений комплектами ножей и пересадочных лапок разрезают в верхних камерах ячеек на экспланты, которые потом высаживают этими же комплектами в две или большее количество ячеек другой, движущейся в горизонтальной плоскости стерильной ленты, в которые дозатором предварительно наливают жидкую питательную среду, после чего эти ячейки закрывают, присоединяя пленку покрытия к основанию ленты, переводят эту ленту из горизонтального в вертикальное положение и сматывают ее в рулон на штативе, а в нижние камеры и камеры для высадки эксплантов ячеек ленты, в верхних камерах которой стебли разрезали на экспланты, доливают дозатором свежую жидкую питательную среду, после чего эти ячейки закрывают путем присоединения к основанию этой ленты пленки покрытия, за счет гибкости ее также переводят из горизонтального в вертикальное положение, сматывают в рулон на штативе и из остатков стеблей в камере для высадки экспланта с их корнями в нижней камере повторно выращивают растения. В зависимости от того, как устроены ножи и пересадочные лапки в их комплекте, или сначала разрезают стебель на экспланты, а затем их захватывают пересадочными лапками, или сначала захватывают стебель растения в местах будущих эксплантов, а затем ножами разрезают этот стебель на экспланты. Влажность воздуха в верхней камере и аэрацию жидкой питательной среды в нижней камере ячейки ленты регулируют количеством и диаметром бороздок, выполненных на основании ленты, а также величиной отверстий в нижней стенке камеры для высадки экспланта. Общими признаками способа-прототипа с предложенным способом являются действия над объединенными между собой в виде цепочки (ленты) культуральными сосудами-капсулами (мешочками) или ячейками, в которые высаживают экспланты, такие, как то, что капсулы разматывают из упаковки и подают в устройство, где культуральные сосуды заполняют питательной средой и высаживают в них экспланты. Затем объединенные между собой культуральные сосуды-капсулы (мешочки) или ячейки закрывают для создания в них стерильных условий и сматывают в виде упаковки.

Известный и предложенный способы различаются тем, что 1) в способе-прототипе цепочку соединенных между собой капсул (мешочков) разматывают из горизонтальной упаковки в емкости (капсулы уложены змейкой, например слева направо, справа налево и т.д.), а в предложенном способе их (ячейки) разматывают из рулона; 2) в способе-прототипе производят действия в устройстве над соединенными между собой капсулами (мешочками), находящимися в вертикальном положении, а в заявляемом способе - над находящимися в горизонтальном положении; 3) в способе-прототипе из капсул (мешочков) формируют культуральные сосуды посредством раздвижения стенок капсул (мешочков) в стороны с помощью вакуумных присосок, а в предложенном способе культуральные сосуды-ячейки имеют довольно жесткую конструкцию, сохраняют свою форму и поэтому нет никакой необходимости в формировании из них культуральных сосудов, так как они уже готовы для розлива в них питательной среды и высадки эксплантов; 4) в способе-прототипе высаживают экспланты в культуральные сосуды-капсулы (мешочки) ручным путем, в предложенном способе - автоматизированно с помощью комплекта ножей и пересадочных лапок; 5) в способе-прототипе культуральные сосуды-капсулы (мешочки) закрывают для создания в них стерильности путем заваривания верхней открытой стороны находящихся в вертикальном положении мешочков горизонтальным швом, а в предложенном способе культуральные сосуды-ячейки закрывают путем присоединения к основанию ленты (находится в горизонтальном положении) термоактивной пленки покрытия; 6) в способе-прототипе соединенные между собой в виде цепочки культуральные сосуды-капсулы (мешочки) складывают в виде горизонтальной упаковки в емкость (змейкой, слева направо, справа налево и т.д.), а в предложенном способе культуральные сосуды-ячейки ленты сматывают в рулон на штативе (в рулоне ячейки находятся в вертикальном положении); 7) в способе-прототипе вручную высаживают экспланты в капсулы (мешочки), заполненные в устройстве питательной средой. В предложенном способе высадка эксплантов производится в устройстве комплектом ножей и пересадочных лапок в автоматическом режиме. Из всех этих вышеперечисленных признаков способа - прототипа и предложенного способа выбраны общие признаки для обоих способов. Отличия предложенного способа от прототипа состоят в следующем. 1) В предложенном способе производятся действия над культуральными сосудами, в которых выросли растения in vitro, а также над выросшими в них растениями, а именно такие, как то, что ленту с выросшими в ее культуральных сосудах-ячейках растениями раскручивают из рулона на штативе и за счет гибкости переводят из вертикального (в таком положении росли растения в ячейках в световой комнате) в горизонтальное положение, раскрывают ячейки путем снятия пленки покрытия с основания ленты, а стебли выросших растений разрезают ножами комплекта ножей и пересадочных лапок на экспланты и захватывают экспланты пересадочными лапками этих комплектов. В способе-прототипе устройство не производит какие-либо действия над культуральными сосудами-капсулами (мешочками), в которых выросло растения in vitro, а также над выросшими в них растениями. Очевидно, что действия, такие как извлечение культуральных сосудов-капсул (мешочков) из упаковки, раскрытие капсул (мешочков), извлечение из них растений, разрезка растений на экспланты, захват эксплантов для их высадки, - в способе-прототипе производятся вручную. 2) В предложенном способе пересадочные лапки, захватившие экспланты, на которые ножами разрезали растение, переносят эти экспланты к культуральным сосудам-ячейкам другой ленты. Пересадочные лапки высаживают экспланты в эти ячейки с предварительной налитой в них дозатором жидкой питательной средой. В способе-прототипе производятся действия над культуральными сосудами-капсулами, в которые высаживают экспланты, но операцию высадки эксплантов производят ручным путем. 3) В предложенном способе ячейки с налитой в них дозатором жидкой средой и эксплантами, высаженными пересадочными лапками, закрывают путем присоединения пленки покрытия к основанию находящейся в горизонтальном положении ленты. В способе-прототипе культуральные сосуды-капсулы (мешочки), находящиеся в вертикальном положении, закрывают, заваривая у них верхнюю, открытую часть горизонтальным швом. 4) В предложенном способе закрытые культуральные сосуды-ячейки с высаженными в них эксплантами, объединенные в виде гибкой ленты, переводят из горизонтального в вертикальное положение, а в способе-прототипе цепочку соединенных между собой капсул (мешочков) наоборот переводят из вертикального положения в горизонтальное. 5) В предложенном способе закрытые культуральные сосуды-ячейки, соединенные между собой в виде ленты, с налитой в них питательной средой и высаженными эксплантами, в вертикальном положении сматывают в рулон на штативе, а в способе-прототипе культуральные сосуды-капсулы (мешочки), наоборот, - в горизонтальном положении (змейкой, например слева направо, справа налево и т.д.), складывают в емкость в виде горизонтальной упаковки. 6) В предложенном способе в культуральные сосуды-ячейки, в верхних камерах которых растения разрезали на экспланты, с остатками стеблей в камерах для высадки эксплантов и корнями в нижних камерах, доливают свежую жидкую питательную среду. Какое-то количество среды остается после выращивания в ячейке растения. В горизонтальном положении ячейки среда растекается по ее камерам (кроме верхней). Поэтому в какую из камер будут доливать питательную среду: в нижнюю камеру, в камеру для высадки экспланта или в две сразу, - не имеет принципиального значения, так как остатки стеблей в камере для высадки экспланта имеют корни в нижней камере, и после закрытия ячеек и их перевода в вертикальное положение вся среда перетечет в нижнюю камеру. Затем эти ячейки закрывают, присоединяя пленку покрытия к основанию ленты, переводят эту ленту из горизонтального в вертикальное положение и сматывают ее в таком положении в рулон на штативе. В способе-прототипе все эти действия отсутствуют, так как не производятся какие-либо операции в устройстве над культуральными сосудами, в которых выросли растения in vitro, а также над этими растениями. 7) В предложенном способе выращивают растения в культуральных сосудах-ячейках как из эксплантов, так и из оставшихся после нарезки эксплантов частей стеблей с корнями. В способе-прототипе выращивают растения только из эксплантов. 8) В предложенном способе можно или сначала разрезать растение на экспланты, а затем захватывать их пересадочными лапками, или сначала пересадочными лапками захватывать растение в местах будущих эксплантов, а затем разрезать его ножами. В способе-прототипе отсутствуют операции разрезки в устройстве растения на экспланты и их захвата. Эти действия производятся в прототипе вручную. 9) В предложенном способе влажность воздуха в верхней камере и аэрацию жидкой питательной среды в нижней камере ячейки ленты регулируют количеством и диаметром бороздок, выполненных на основании ленты, а также величиной отверстий в нижней стенке камеры для высадки экспланта. В способе-прототипе эти операции отсутствуют. Культуральные сосуды-капсулы (мешочки) заваривают герметично горизонтальным швом. Таким образом, предложенный способ по целому ряду существенных признаков технического решения поставленной задачи - автоматизации размножения растений in vitro отличается от способа-прототипа. Предложенный способ позволяет полностью автоматизировать процесс размножения растений in vitro, в результате чего сокращаются затраты труда и материалов, а также обеспечивает повторное выращивание растений в культуральных сосудах-ячейках, в которых растения разрезали на экспланты. Также за счет регулирования влажности воздуха и аэрации среды значительно улучшаются способности растений к адаптации in vivo. Получаемые in vitro растения пригодны для высадки в почву. Растения, размноженные способом-прототипом, не пригодны для пересадки в условия in vivo, где более низкая влажность воздуха, нежели в культуральных сосудах-капсулах (мешочках), которые закрыты (заварены) герметично.

В основу изобретения поставлена задача создать устройство для автоматизированного размножения растений in vitro, где растения размножают в культуральных сосудах с выполненными в них отверстиями, которые будут обеспечивать как обмен газовой среды внутри культуральных сосудов с внешней средой, так и стерильность внутри культуральных сосудов. Также в культуральных сосудах необходимы опорные и конструктивные элементы для фиксации высаженного экспланта и поддержания растения в определенном положении. В устройстве должно находиться приспособление с возможностью разрезки выросших в культуральных сосудах растений на экспланты, их захвата и высадки в другие культуральные сосуды с налитой в них в устройстве жидкой питательной средой. Конструкция предложенного устройства должна автоматизировать разрезку растений на экспланты, их захват и высадку. В устройстве-прототипе нет такого приспособления, и эти операции производятся вручную. Конструкция культуральных сосудов должна обеспечивать повторное закрытие и открытие культуральных сосудов (повторное выращивание растений из частей стеблей с корнями, оставшихся после разрезки растений на экспланты). Обмен газовой среды внутри культуральных сосудов с внешней средой должен способствовать получению полноценных растений, которые хорошо приживаются после их высадки в условия in vivo. Конструктивные элементы, выполненные в культуральных сосудах, дают возможность производить разрезку растений на экспланты и их захват с высокой надежностью.

Поставленная задача решается тем, что в устройстве для автоматизированного размножения растений in vitro, содержащем общие с прототипом существенные признаки, такие как культуральные сосуды, соединенные между собой в виде ленты (цепочки), отделенные друг от друга перемычками и перемещаемые в устройстве из одной их упаковки в другую, с возможностью наполнения этих культуральных сосудов питательной средой, высадки в них эксплантов и закрытия их для дальнейшего выращивания из эксплантов растений in vitro, согласно изобретению вводится то, что лента состоит из основания в форме листа с выштампованными в нем культуральными сосудами-ячейками, в ячейке имеется верхняя камера для роста стеля растения, нижняя камера для развития его корней и расположенная между верхней и нижней камерами камера для высадки экспланта, которая отделена от нижней камеры нижней стенкой с канавкой для размещения нижней части экспланта, ограниченной с двух сторон выступами с возможностью присоединения к ним пленки покрытия, причем в нижней стенке выполнены отверстия для перетекания питательной среды в нижнюю камеру после перевода ленты из горизонтального в вертикальное положение, нижняя камера и камера для высадки экспланта шире верхней камеры, на основании ленты выштампованы бороздки, соединяющие верхнюю камеру и камеру для высадки экспланта с отверстием в перемычке ленты, и выполнены отверстия перфорации с возможностью зацепления за них зубчатым барабаном, устройство включает комплект ножей с пересадочными лапками, а в ячейках ленты выштампованы пазы с возможностью движения в них ножей во время разрезания растений на экспланты и захвата этих эксплантов пересадочными лапками с двух сторон каждого паза, причем выштампованные на основании ленты зигзагообразные бороздки соединяют имеющуюся в ячейке камеру для высадки экспланта и каждый отдел верхней камеры, ограниченный стенками пазов для разрезания растений, с отверстием в ленте, выполненным между ее ячейками, пленка покрытия выполнена из термоактивного материала с возможностью путем нагрева ее присоединения к основанию (кроме боковых сторон ленты, где выполнены отверстия перфорации) ленты, в ячейки которой налита жидкая питательная среда и высажены экспланты, а также ленты, в ячейках которой находятся части стеблей с корнями, оставшиеся после разрезки стеблей на экспланты в верхних камерах ячеек, для последующего выращивания в световой комнате растений in vitro, как из эксплантов, так и из частей стеблей с корнями, в устройстве могут быть установлены или комплекты ножей и пересадочных лапок, в которых ножи и пересадочные лапки жестко соединены друг с другом с возможностью движения в пазах ячеек навстречу друг другу, при этом ножи сначала разрезают стебель растения на экспланты, которые затем захватываются пересадочными лапками, или в устройстве находятся комплекты ножей и пересадочных лапок, в которых ножи и пересадочные лапки нежестко соединены друг с другом, а в качестве одной из режущих сторон выступает одна из стенок каждого паза верхней камеры ячейки с возможностью сначала захвата стебля растения в местах будущих эксплантов, а затем его разрезки на экспланты путем скольжения каждого ножа сверху вниз по наклонной стенке паза ячейки. Предложенное устройство отличается от устройства-прототипа наличием комплекта ножей и пересадочных лапок с возможностью автоматизированной разрезки растений на экспланты, их захвата и высадки этих эксплантов в культуральные сосуды-ячейки с налитой в них жидкой питательной средой. В устройстве-прототипе нет какого-либо приспособления для разрезки растений на экспланты, их захвата и высадки, что требует затрат труда для выполнения этих операций вручную. Более подробно отличия предложенного устройства от прототипа состоят в следующем. 1) В устройстве-прототипе культуральные сосуды-капсулы выполнены из органического полимера с мягкими стенками в виде мешочков, соединенных между собой боковыми сторонами и имеющих открытые верхние стороны. В предложенном устройстве культуральные сосуды-ячейки, сохраняющие свою форму, выштампованы на плоском листе основания ленты, гибкость которой обеспечивается за счет гибкости перемычек между ячейками и наличия между ячейками отверстий в перемычках. Ячейки открыты с боковой стороны (капсулы (мешочки) в прототипе открыты с верхней стороны). 2) В устройстве-прототипе культуральные сосуды-капсулы (мешочки) с мягкими боковыми стенками с возможностью после наполнения их питательной средой и высадки в них эксплантов закрытия культуральных сосудов-капсул (мешочков) путем герметичного заваривания их открытой верхней стороны горизонтальным швом. В предложенном устройстве культуральные сосуды-ячейки выполнены с возможностью их закрытия путем присоединения термоактивной пленки покрытия к основанию ленты (исключая боковые стороны ленты, где выполнены отверстия перфорации, служащие для зацепления за них зубчатыми барабанами). Из всех этих вышеперечисленных признаков устройства-прототипа и заявляемого устройства выбраны общие признаки для обоих этих решений. Конструкция заявляемого устройства отличается от конструкции прототипа по следующим признакам. 1) В предложенном устройстве в культуральных сосудах имеются конструктивные элементы с возможностью поддержания в заданном положении высаженного экспланта и растущего растения (нижняя и верхняя камеры, камера для высадки экспланта, с разграничивающими их стенками, причем ширина верхней камеры меньше ширины нижней камеры и камеры для высадки экспланта), а также обеспечения надежной разрезки ножами растения на экспланты и захвата этих эксплантов пересадочными лапками комплекта ножей и пересадочных лапок, установленного в устройстве (пазы в верхней камере ячейки). Культуральные сосуды-капсулы (мешочки) устройства-прототипа выполнены в виде мешочков с мягкими стенками и никаких конструктивных элементов внутри них нет. 2) В предложенном устройстве на основании ленты выполнены зигзагообразные бороздки с возможностью осуществления обмена газовой среды внутри культуральных сосудов с внешней средой после присоединения пленки покрытия к основанию ленты, что повышает качество выращиваемых растений и ускоряет их рост. В устройстве-прототипе культуральные сосуды-капсулы (мешочки) после заполнения их питательной средой и высадки в них эксплантов закрывают герметично, что не позволяет получать полноценные растения, способные к адаптации к условиям in vivo. 3) В предложенном устройстве установлены комплекты ножей и пересадочных лапок с возможностью автоматизированной разрезки выросших в культуральных сосудах-ячейках растений на экспланты, захвата этих эксплантов (причем разрезка и захват эксплантов производятся непосредственно в верхней камере ячейки, одновременно по всей длине стебля растения), переноса эксплантов к ячейкам, с предварительно налитой в них в устройстве питательной средой и высадки их в эти ячейки, что исключает затраты ручного труда на производство этих операций. В конструкции прототипа отсутствует какое-либо приспособление для разрезки растений на экспланты и высадки эксплантов, и эти операции делают вручную. Таким образом, предложенное устройство по сравнению с устройством-прототипом позволит сократить затраты труда, повысить эффективность размножения in vitro и улучшить качество выращиваемых in vitro растений.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг. 1 схематично изображена лента с ячейками для автоматизированного размножения растений in vitro и их высадки на адаптацию в условия in vivo; на фиг. 2 - ячейка ленты ("а" - вид сверху, "б" - разрез по А-А на "а", "в" - разрез по Б-Б на "а", "г" - разрез по В-В на "а", "д" - разрез по Г-Г на "а", "е" - разрез по Д-Д на "а", "ж" - разрез по Е-Е на "а"). На фиг. 3 схематично изображен автомат для размножения растений in vitro; на фиг. 4 - ячейка ленты, ножи с пересадочными лапками и пересадочные лапки без ножей в верхнем положении перед разрезкой растения на экспланты и захватом эксплантов; на фиг. 5 - ячейка ленты, ножи с пересадочными лапками и пересадочные лапки без ножей в нижнем положении перед разрезкой растения на экспланты и захватом эксплантов; на фиг. 6 - пересадочные лапки, захватившие эксплант, две рамы находятся в верхнем положении перед высадкой экспланта; на фиг. 7 - пересадочные лапки в разомкнутом положении, две рамы находятся на основании в нижнем положении после высадки экспланта; на фиг. 8 - привод движения комплекта ножей с пересадочными лапками; на фиг. 9 - устройство движения в автомате комплектов ножей с пересадочными лапками; на фиг. 10 - конструкция ножа в виде пластины с пересадочными лапками, жестко не соединенными с ножом.

Для размножения растений предложенным способом и устройством для автоматизированного размножения растений in vitro используют культуральные сосуды-ячейки ленты (фиг. 1, 2). Лента состоит из основания 1 в виде листа с выштампованными в нем ячейками 2 для размещения питательной среды и экспланта, отделенными одна от другой перемычками 3. К ленте присоединяют покрытие 4 из одного листа прозрачной термоактивной пленки. В ячейке имеется нижняя камера 5 для роста корней, размещения жидкой среды и верхняя камера 6 для роста стебля растения. На основании ленты находятся отверстия перфорации 7 для транспортировки ленты.

В ячейке ленты 2 имеется камера 8 для высадки экспланта, которая отделена от нижней камеры 5 нижней стенкой 9. В нижней стенке выштампованы отверстия 10 для перетекания среды из камеры 8 для размещения экспланта в нижнюю камеру 5. Через отверстия 10 также осуществляется аэрация жидкой среды в нижней камере 5. На нижней стенке 9 расположены выступы 11, которые ограничивают с двух сторон нижнюю канавку 12 для размещения нижней части экспланта. К выступам 11 и расположенным по краям нижней стенки выступам 13, находящимся на одном уровне с основанием 1, присоединяют покрытие 4, что препятствует падению экспланта в нижнюю камеру и исключает провисание покрытия под тяжестью среды, находящейся в нижней камере 5, после перевода ленты из горизонтального в вертикальное положение. Верхнюю камеру 6 отделяет от камеры 8 для размещения экспланта верхняя стенка 14, которая препятствует попаданию среды в верхнюю камеру 6, но не препятствует росту стебля у экспланта. На верхней стенке 14 имеются верхние выступы 15, ограничивающие с двух сторон верхнюю канавку 16 для размещения верхней части экспланта. К выступам 15, находящимся на одном уровне с основанием 1, присоединяют покрытие 4, что препятствует выпадению экспланта из канавки 16 после перевода ленты в вертикальное положение. В случае скольжения экспланта вниз и выпадения его верхней части из канавки 16 он удерживается листьями в нижней канавке 12 от падения в нижнюю камеру 5. В верхней камере 6 ячейки 2 ленты выштампованы пазы 17, в которых движутся ножи во время разрезки растения на экспланты. Каждый паз 17 ограничен снизу стенкой 18 и сверху - стенкой 19. Нижняя камера 5 и камера 8 для размещения экспланта шире верхней камеры 6, в результате чего ширина экспланта меньше ширины камеры 8 для размещения экспланта, что исключает попадание его частей (листьев) на основание ленты во время присоединения покрытия. На основании ленты выштампованы бороздки 20, соединяющие верхнюю камеру 6, и бороздки 21, соединяющие камеру 8 для размещения экспланта с внешней средой. Через бороздки 20 и 21 осуществляется газообмен ячейки с внешней средой, что обеспечивает у растений физиологические процессы фотосинтеза и дыхания. Бороздки 20 и 21 идут от камер 6 и 8 к отверстию 22 между ячейками ленты. Отверстие 22 способствует гибкости ленты при переводе ленты из вертикального в горизонтальное положение, и наоборот, обеспечивает воздухообмен ячейки 2 с внешней средой, а также уменьшает размер рулона ленты в случае расстояния между ячейками ленты, соответствующего расстоянию между растениями в ряду при их высадке на адаптацию к условиям in vivo - ячейки каждого следующего витка ленты в рулоне заходят в отверстия между ячейками. Кроме того, экономится материал - пластмасса, из которой сделана лента. Для устранения засорения плантации остатками ленты ленту и покрытие ленты изготавливают из разлагаемого во времени материала под действием микроорганизмов или под действием ультрафиолета при предобработке перед высадкой на адаптацию, или под действием влажности на внешнюю сторону ленты и покрытия, или при комбинировании различных материалов, способных разлагаться под действием различных факторов при послойном изготовлении ленты.

Для размножения растений предложенным способом устройство (фиг. 3) размещают в двух сочлененных ламинарных боксах 23 (пылезащитных камерах типа УО-БГ или в аналогичных ламинарных боксах) с регулируемой скоростью потока воздуха, что обеспечивает стерильность процесса. В устройстве находится рулон стерильной ленты 24, рулон 25 стерильной термоактивной пленки покрытия 4, которое присоединяют к основанию 1 ленты, рулон ленты 26 с выросшими растениями, предназначенными для черенкования, с которой снимают и скручивают в рулон 27 покрытие из термоактивной пленки. Покрытие 4 из термоактивной пленки отсоединяют от основания 1 ленты 26 путем нагрева фигурным валиком 28. Разлив стерильной питательной среды в ячейки стерильной ленты 24 осуществляют дозатором 29. Питательная среда находится в баке 30. Черенкование растений на экспланты и высадку эксплантов в ячейки 2 стерильной ленты 24 осуществляют комплектами 31 ножей с пересадочными лапками. Ножи и пересадочные лапки дезинфицируют в СВЧ печах 32. Передвижение ленты 26 с выросшими растениями, предназначенными для черенкования, и ленты с высаженными эксплантами осуществляют путем зацепления за отверстия перфорации 7 зубчатым барабаном 33. К основанию 1 ленты с налитой в ячейки 2 средой и высаженными эксплантами присоединяют покрытие 4 из термоактивной пленки путем его нагрева фигурным валиком 34. Ленту переводят из горизонтального в вертикальное положение и сматывают в рулон 35.

Дальнейшее размножение растений заявляемым способом осуществляют следующим образом (фиг. 3): разливают среду дозатором 29 одновременно в три ячейки, одновременно разрезают растения на экспланты в трех ячейках 2 тремя комплектами 31 ножей с пересадочными лапками, одновременно высаживают экспланты в три ячейки тремя комплектами 31 ножей с пересадочными лапками и одновременно стерилизуют три комплекта ножей с пересадочными лапками в трех СВЧ печах 32. Ленту, в которой разрезаны стебли на экспланты в верхней камере 6, повторно используют для выращивания в ее ячейках 2 растений из остатков стеблей в камере 8 с корнями в нижней камере 5. Для этого в ячейки 2 этой ленты доливают свежую среду дозатором 36 в нижнюю камеру 5 и в камеру 8 для высадки экспланта, присоединяют покрытие 4, находящееся в рулоне 37, путем его нагрева фигурным валиком 38 и после перевода ленты из горизонтального в вертикальное положение ее сматывают в рулон 39. Повторное выращивание растений из остатков стеблей с корнями после разрезки растения на экспланты в ячейках ленты не только дает экономию материала и затрат, необходимых для изготовления ленты, но и ускоряет рост растений, благодаря наличию корней у остатков стеблей.

В предложенном устройстве для размножения растений in vitro черенкование растений на экспланты осуществляют в ячейках ленты с использованием комплекта ножей и пересадочных лапок. Ножи и пересадочные лапки попарно жестко соединены. Ножи выступают вперед и в сторону от пересадочных лапок на несколько миллиметров. Ножи с пересадочными лапками и пересадочные лапки без ножей расположены попарно, чередуются от нижней части стебля к верхушке стебля следующим образом: ножи с пересадочными лапками, пересадочные лапки с ножами, пересадочные лапки без ножей и т.д. в зависимости от количества эксплантов, на которые разрезают растение.

В предложенном устройстве в комплекте ножей с пересадочными лапками (фиг. 4) ножи 40 с пересадочными лапками 41 и пересадочные лапки 42 без ножей смыкаются при разрезке растений на экспланты и захвате эксплантов, а именно движутся навстречу друг другу в плоскости, перпендикулярной по отношению к основанию 1 ленты. Производят нарезку и захват эксплантов в верхней камере 6. Ножи движутся во время разрезки растения на экспланты в специальных пазах 17. С двух сторон стенок 18, 19 пазов 17 пересадочные лапки 41, 42 захватывают экспланты. Благодаря наличию пазов 17 ячейка 2 может иметь любую форму. Из оставшейся части стебля в камере 8 для высадки экспланта с корнями в нижней камере 5 повторно выращивают растения в этой же ленте, перемотанной из рулона 26 в рулон 39. Для разрезки растения на экспланты и захвата эксплантов ножи 40 с пересадочными лапками 41 и пересадочные лапки 42 без ножей переводят из верхнего положения (фиг. 4) в нижнее положение (фиг. 5). При этом ножи заходят в пазы 17, а пересадочные лапки 41, 42 находятся с двух сторон стенок 18, 19 пазов 17.

Процесс высадки экспланта в камеру 8 для высадки экспланта и конструкция комплекта 31 (фиг. 3) ножей с пересадочными лапками представлены на фиг. 6, 7. После разрезки растения на экспланты ножами 40 и захвата эксплантов пересадочными лапками 41, 42 комплект ножей с пересадочными лапками сдвигают к стерильной ленте, раскручиваемой из рулона 24, с разлитой в ее ячейки средой. Пересадочные лапки 42 (фиг. 6), несущие эксплант, располагают над камерой 8 для высадки экспланта. Окончания 43 пересадочных лапок 42 подвижно соединены с рамой 44 и могут двигаться по направляющим планкам 45, 46, 47, 48. Две рамы, на которых находятся пересадочные лапки 42, несущие эксплант (одни лапки захватывают нижнюю часть экспланта, другие - верхнюю) соединены между собой рейками 49, 50, 51, 52. Две пары окончаний 43 пересадочных лапок 42 соединены между собой ребрами 53, 54, 55, 56. К ребрам 55, 56 присоединена стягивающая пружина 57, которая смыкает пересадочные лапки 42 для захвата экспланта после разрезки растения на экспланты. Под действием стягивающей пружины 57 пересадочные лапки 42 удерживают эксплант до его высадки в камеру 8 для высадки экспланта. Посередине ребер 55, 56, в местах крепления стягивающей пружины 57, подвижно прикреплены две рейки 58, 59, которые подвижно соединены верхними концами с платформой 60. Платформа 60 может двигаться вниз по стержню 61, неподвижно соединенному с перемычкой 62, которая неподвижно соединена с направляющими планками 46, 48 двух рам. Две соединенные между собой рамы подвижно соединены с ребрами жесткости 63, 64, 65, 66 основания 67 комплекта ножей с пересадочными лапками и могут двигаться вниз и вверх. К ребрам 68, 69 основания 67 комплекта ножей с пересадочными лапками и к средним точкам реек 50, 52, соединяющих две рамы, прикреплены стягивающие пружины 70, 71, которые растягиваются при движении двух рам вниз по ребрам жесткости 63, 64, 65, 66 основания 67 комплекта ножей с пересадочными лапками. В зависимости от глубины ячейки движение двух рам 44 вниз останавливают ограничители 72, 73, 74, 75. Движение в стороны окончаний 43 пересадочных лапок 42 по направляющим планкам 45, 46, 47, 48 во время размыкания пересадочных лапок 42 при высадке эксплантов останавливают ограничители 76. Обратное движение окончаний 43 пересадочных лапок 42 останавливают храповики 77. Пружина 57, стягивающая две пары окончаний 43 пересадочных лапок 42, на растяжение более жесткая, чем две стягивающие пружины 70, 71, поддерживающие в верхнем положении две рамы. Во время разрезки растения на экспланты (фиг. 6) прижимная планка 78, неподвижно соединенная с направляющей планкой 45 рамы 44, поджимает стебель растения к стенкам 18, 19 пазов 17, что обеспечивает захват эксплантов в определенном месте пересадочных лапок и точную высадку эксплантов в канавки 12, 16 камеры 8 для высадки эксплантов.

Размножение растений в предложенном устройстве с использованием комплекта ножей с пересадочными лапками осуществляют следующим образом. Две рамы (фиг. 6) 44, пересадочные лапки 42 которых захватили эксплант, находятся в комплекте ножей с пересадочными лапками. При наличии экспланта в пересадочных лапках 42 фотоэлемент подает сигнал на движение ленты 24 с разлитой в ячейки 2 средой. После перемещения ленты подается сигнал на движение вниз сердечника соленоида. Труба, являющаяся продолжением сердечника соленоида, на нижнем конце имеет отверстие конусовидной формы. Верхний конец стержня 61 имеет заостренную форму. При движении сердечника соленоида вниз заостренный конец стержня 61 заходит в конусовидное отверстие трубы. Две соединенные между собой рамы 44 вместе с основанием 67 комплекта ножей с пересадочными лапками смещаются, что обеспечивает точное расположение пересадочных лапок над камерой 8 для высадки экспланта. При дальнейшем движении сердечника соленоида вниз труба давит на платформу 60. Так как пружины 70, 71 легче растягиваются, чем пружина 57 (фиг. 7), две рамы движутся вниз по ребрам жесткости 63, 64, 65, 66 основания 67 до упора реек 50, 52 в ограничители 72, 73, 74, 75, после чего под давлением сердечника соленоида платформа 60 движется вниз по стержню 61. Рейки 58, 59, подвижно соединенные с платформой 60, раздвигают пересадочные лапки 42 в стороны до упора окончаний 43 пересадочных лапок 42 в ограничители 76, растягивая при этом пружину 57. Нижняя часть стебля экспланта находится в канавке 12, верхняя - в канавке 16. Эксплант высажен в камеру для высадки экспланта. Стержень соленоида движется вверх. Обратное движение окончаний 43 пересадочных лапок по направляющим планкам 45, 46, 47, 48 под действием стягивающей пружины 57 сдерживают храповики 77. Под действием стягивающих пружин 70, 71 две рамы 44 поднимаются в верхнее положение. Стержень 61 освобождается из трубы, являющейся продолжением сердечника соленоида. Комплект ножей с пересадочными лапками сдвигается, следующая пара пересадочных лапок, несущих эксплант, располагается над камерой 8 для высадки экспланта. В случае отсутствия экспланта в пересадочных лапках фотоэлемент не подает сигнал на сдвиг ленты 24, в результате чего не формируется сигнал на движение стержня соленоида. Следующий комплект ножей с пересадочными лапками сдвигают к камере 8 для высадки экспланта.

После высадки эксплантов комплект ножей с пересадочными лапками сдвигают к СВЧ печи 32, где стерилизуют ножи 40 с пересадочными лапками 41 и пересадочные лапки 42 без ножей. Все рамы 44 комплекта ножей с пересадочными лапками переводят в нижнее положение, в результате чего ножи и пересадочные лапки заходят в щели в крышке СВЧ печи 32 путем нажатия на все платформы 60 комплекта. Если из пересадочных лапок 41, 42 не производили высадку экспланта (в пересадочных лапках отсутствовал эксплант, и они остались в сомкнутом положении, так как фотоэлемент не подавал сигнал на сдвиг ленты и, следовательно, не формировался сигнал на движение сердечника соленоида), соленоид, находящийся над СВЧ печью 32, не только переводит все рамы 44 комплекта в нижнее положение, но и размыкает пересадочные лапки 41, 42 путем нажатия на платформы 60.

После стерилизации комплект ножей с пересадочными лапками сдвигают к ленте 26 с выросшими растениями для разрезки растения на экспланты и захвата эксплантов. Точность расположения ножей 40 с пересадочными лапками 41 и пересадочных лапок 42 без ножей над пазами 17 верхней камеры 6 обеспечивают подобным образом, как и при высадке экспланта. Ножи 40 с пересадочными лапками 41 и пересадочные лапки 42, находящиеся на рамах 44 комплекта, переводят из верхнего положения (фиг. 4) в нижнее положение (фиг. 5) путем нажатия на пружинистые пластины храповиков 77 под воздействием соленоида, находящегося над лентой 26 с выросшими растениями. Так как на сгиб пружинистых пластин храповиков 77 требуется большее усилие, чем на растяжение пружин 70, 71, то сначала рамы 44 комплекта сдвигаются в нижнее положение, а затем сгибаются пружинистые пластины храповиков 77, устраняется препятствие для движения окончании 43 пересадочных лапок 42 навстречу друг другу под действием стягивающей пружины 57. Ножи 40 разрезают растение на экспланты, пересадочные лапки 41, 42 захватывают экспланты. Сердечник соленоида разрезки растения на экспланты движется вверх. Все рамы 44 комплекта поднимаются в верхнее положение под воздействием стягивающих пружин 70, 71. Комплект ножей с пересадочными лапками 41, 42, захвативших экспланты, сдвигают к ленте 24 с разлитой в ячейки средой для высадки эксплантов. Весь процесс размножения начинается снова по замкнутому циклу.

Комплекты ножей с пересадочными лапками сдвигают в устройстве после выполнения одной операции для выполнения другой следующим образом (фиг. 8). К сторонам 79, 80 основания 67 комплекта ножей с пересадочными лапками присоединены оси 81, 82, которые движутся по периметру канавки 83, образованной полосками-ограничителями 84, 85. На оси 82, выступающей над полосками-ограничителями 84, 85, находится втулка 86, которая жестко соединена с втулкой 87. В свою очередь втулка 86 вращается на оси 82. Ось 88 подвижно соединена с втулкой 87 и неподвижно соединена со звеном цепи 89. Цепь находится на шестерне 90. Шестерня 90 жестко соединена с шестерней 91, на которой находится цепь 92. Таким образом, цепь 92 приводит в движение шестерню 91, которая в свою очередь приводит в движение шестерню 90 и находящуюся на ней цепь 89. Через жестко соединенную со звеном цепи 89 ось 88, втулки 87, 86, ось 82 приводят в движение основание 67 комплекта ножей с пересадочными лапками.

На фиг. 9 показан процесс выполнения одной и той же операции тремя комплектами ножей с пересадочными лапками. К каждой из цепей 93, 94, 95 присоединено по 6 комплектов ножей с пересадочными лапками. Комплект 96 ножей с пересадочными лапками производит разрезку растения на экспланты в верхней камере 6 в ячейке 2 ленты 26 с выросшими растениями. Ленту 26 сдвигают сразу на 3 ячейки. Комплект 96 ножей с пересадочными лапками разрезает растение в каждой третьей ячейке 2, оставляя растения в двух ячейках для их разрезки комплектами 97, 98. Комплект 99 ножей с пересадочными лапками производит высадку эксплантов в каждую третью ячейку 2 ленты 24, оставляя две ячейки со средой для высадки эксплантов комплектами 100, 101. У присоединенных к цепям 93, 94, 95 комплектов 102, 103, 104 ножей с пересадочными лапками рамы 44 находятся в верхнем положения на основании 67 и разжаты те пересадочные лапки 41, 42, которые произвели высадку эксплантов. Комплекты 102, 103, 104 ножей с пересадочными лапками, соединенные с цепями 93, 94, 95, стерилизуют в трех СВЧ печах 105, 106, 107. Над каждым из комплектов 96, 97, 98, производящим разрезку растений на экспланты, находится соленоид, который переводит все рамы каждого комплекта на основании в нижнее положение, а затем нажатием на все храповики 77 вызывает смыкание ножей 40 с пересадочными лапками 41 и пересадочных лапок 42 без ножей, в результате чего растения разрезаются на экспланты, и экспланты захватываются пересадочными лапками 41, 42 в ячейках 2 ленты 26. Над каждым из комплектов 99, 100, 101, производящим высадку эксплантов, находится соленоид высадки экспланта, который переводит две соединенные между собой рамы 44 в нижнее положение и затем размыкает пересадочные лапки 41, 42 путем нажатия на платформу 60. Над каждым из комплектов 102, 103, 104, у которых стерилизуют ножи 40 с пересадочными лапками 41, 42 в СВЧ печах 105, 106, 107, находится соленоид, который путем нажатия на все платформы 60 комплектов 102, 103, 104 переводит все рамы 44 на основании 67 в нижнее положение, а затем разводит в стороны ножи 40 с пересадочными лапками 41 и пересадочные лапки 42 без ножей, так как при небольшом размере растения не все пересадочные лапки 41, 42 захватывают и высаживают эксплант, и поэтому некоторые из них находятся в сомкнутом положении. Комплекты 108, 109, 110 со стерильными ножами и пересадочными лапками, соединенные с цепью 93, готовы к разрезке растений на экспланты и к захвату эксплантов. Каждая из цепей 93, 94, 95 с присоединенными к ним комплектами ножей с пересадочными лапками имеет независимый друг от друга привод движения от электромоторов с регулируемым количеством оборотов через редукторы, которые вращают шестерни 111, 112, 113, соединенные цепной передачей с шестернями 91, которые в свою очередь жестко соединены с шестернями 90. Необходимость независимого движения каждой из цепей 93, 94, 95 диктуется тем, что растения вырастают в ячейках ленты различные по длине и, например, в то время как у одного комплекта 99, соединенного с цепью 93, будут экспланты во всех пересадочных лапках 41, 42 (растение выросло на всю длину ячейки), у другого комплекта 100, соединенного с другой цепью 94, только половина пересадочных лапок 41, 42 будет нести экспланты, так как растение выросло только на половину длины верхней камеры ячейки. Поэтому в этом случае цепь 94 сдвигают на большее количество звеньев по сравнению с цепью 93, что обеспечивает большую скорость высадки эксплантов и исключает отсутствие эксплантов в ячейках ленты.

Для разрезки растений на экспланты и захвата эксплантов может использоваться (фиг. 10) другой комплект ножей и пересадочных лапок: нож 114 в виде пластины, жестко не соединенный с пересадочными лапками 115, 116, 117, 118. Нож 114 находится на подвижной рейке 119, которая может двигаться вверх и вниз в держателе 120 ножа. Нож 114 поджимает вниз пружина 121. Подвижная рейка 119 крепится на держателе 120 с помощью платформы 122 и фиксирующей серповидной шайбы 123. Держатель 120 ножа установлен на подвижной рейке 124. На подвижной рейке 124 установлены ограничители 125, 126 горизонтального движения держателя 120 и поджимающая пружина 127. Пересадочные лапки 115, 116, захватывающие эксплант сверху и снизу с одной стороны, а также 117, 118, захватывающие эксплант с другой стороны, соединены между собой ниже крепления на втулке 128. Втулка 128 установлена на подвижной рейке 124.

Нож 114 производит разрезку растения на экспланты путем движения подвижной рейки 124, на которой он установлен, сверху вниз и скольжения лезвия ножа 114 вдоль стенки 129 паза 130 верхней камеры 6 ячейки 2. Стебель попадает между острым краем стенки 129 паза 130 верхней камеры 6 ячейки 2 и нижней кромкой лезвия ножа 114. Угол α заточки ножа 114 равен или может быть несколько больше угла β наклона стенки 129 паза 130, что обеспечивает скольжение лезвия ножа 114 по стенке 129 паза 130 ячейки 2 с наименьшим зазором. Нож 114 может упираться в дно 130 паза ячейки без его повреждения благодаря пружине 121. Пружина 127 прижимает нож к стенке 129 паза 130 ячейки 2 во время разрезки стебля растения на экспланты. При движении ножа 114 вниз вдоль стенки 129 паза 130 ячейки 2 нож 114 сдвигается вправо, сжимая пружину 127. Фиксированием ограничителей 125, 126 на подвижной рейке 124 регулируют расположение ножа 114 относительно пазов 130 ячейки 2 ленты. Пересадочные лапки 115, 116 и 117, 118 смыкаются, когда нож 114 прижимает растение к стенке 129 паза 130 ячейки 2 перед разрезкой стебля на экспланты, в результате чего эксплант захватывается в строго определенном месте пересадочных лапок, что позволяет точно его высаживать в канавки 12, 16 камеры 8 для высадки экспланта. Механизм смыкания пересадочных лапок 115, 116 и 117, 118 может быть выполнен, например, в виде рычагов шарнира, который смыкает пересадочные лапки во время захвата экспланта под действием стягивающей пружины и размыкает под действием соленоида с их фиксацией в разомкнутом положении храповым механизмом.

Библиографические сведения 1. Авторское свидетельство СССР N 1341114, B 65 D 85/52, 30.09.87.

2. Заявка WO 88/04520, A 01 G 7/00, 30.06.88.

3. Заявка WO 91/15110, A 01 H 4/00, 17.10.91.

4. Заявка WO 91/03929, A 01 H 4/00, 04.04.91.

5. Заявка EP 0412621, A 01 H 4/00, 13.02.91.

Формула изобретения

1. Способ автоматизированного размножения растений in vitro, включающий разматывание из упаковки объединенных между собой в виде ленты культуральных сосудов-ячеек, наполнение их питательной средой, высадку в них эксплантов, закрытие этих культуральных сосудов-ячеек для создания в них стерильности и укладку ленты (цепочки культуральных сосудов-ячеек) в упаковку для выращивания из эксплантов растений, отличающийся тем, что ленту с выросшими в ее ячейках растениями разматывают из рулона на штативе, далее за счет гибкости переводят ее из вертикального в горизонтальное положение, раскрывают ячейку путем снятия пленки покрытия с основания ленты, разрезают стебли выросших растений в верхних камерах ячеек на экспланты, которые затем высаживают в ячейки другой движущейся в горизонтальной плоскости стерильной ленты, куда предварительно наливают жидкую питательную среду, после чего эти ячейки закрывают, присоединяя пленку покрытия к основанию ленты, переводят эту ленту из горизонтального в вертикальное положение и сматывают в рулон на штативе, а в ячейки ленты, в верхних камерах которых стебли разрезали на экспланты, доливают свежую жидкую питательную среду, затем из закрывают путем присоединения пленки покрытия к основанию этой ленты, потом за счет гибкости переводят ее из горизонтального в вертикальное положение, сматывают в рулон на штативе, где из остатков стеблей в камере для высадки экспланта с их корнями в нижней камере повторно выращивают растения.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что сначала в ячейке ленты растение разрезают ножами на экспланты, которые затем захватывают пересадочными лапками.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что сначала в ячейке ленты пересадочными лапками захватывают растение по всей длине его стебля в местах будущих эксплантов, а затем ножами разрезают стебель на экспланты.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что влажность воздуха в верхней камере и аэрацию жидкой питательной среды в нижней камере ячейки ленты регулируют количеством и диаметром бороздок, выполненных на основании ленты, а также величиной отверстий в нижней стенке камеры для высадки экспланта.

5. Устройство для автоматизированного размножения растений in vitro, содержащее культуральные сосуды-ячейки, соединенные между собой в виде ленты, отделенные один от другого перемычками и перемещаемые в устройстве из одной их упаковки в другую с возможностью наполнения этих культуральных сосудов-ячеек питательной средой, высадки в них эксплантов и закрытия их для дальнейшего выращивания из эксплантов растений in vitro, отличающееся тем, что лента состоит из основания в форме листа с выштампованными в нем культуральными сосудами-ячейками, в ячейке имеется верхняя камера для роста стебля растения, нижняя камера для развития его корней и расположенная между верхней и нижней камерами камера для высадки экспланта, которая отделена от нижней камеры нижней стенкой с канавкой для размещения нижней части экспланта, ограниченной с двух сторон выступами с возможностью присоединения к ним пленки покрытия, и от верхней камеры - верхней стенкой с канавкой для размещения верхней части экспланта, ограниченной с двух сторон выступами с возможностью присоединения к ним пленки покрытия, причем в нижней стенке выполнены отверстия для перетекания питательной среды в нижнюю камеру после перевода ленты из горизонтального в вертикальное положение, нижняя камера и камера для высадки экспланта шире верхней камеры, на основании ленты выштампованы бороздки, соединяющие верхнюю камеру и камеру для высадки экспланта с отверстием в перемычке ленты, и выполнены отверстия перфорации с возможностью зацепления за них зубчатым барабаном, в закрытом состоянии ячеек пленка покрытия присоединена к основанию ленты, при этом устройство включает комплект ножей с пересадочными лапками, а в ячейках ленты выштампованы пазы с возможностью движения в них ножей во время разрезания растений на экспланты и захвата этих эксплантов пересадочными лапками с двух сторон каждого паза.

6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что на основании ленты выштампованы зигзагообразные бороздки, соединяющие имеющуюся в ячейке камеру для высадки экспланта и каждый отдел верхней камеры, ограниченный стенками пазов для разрезания растений, с отверстием в ленте, выполненным между ее ячейками.

7. Устройство по п.5, отличающееся тем, что пленка покрытия выполнена из термоактивного материала с возможностью ее присоединения к основанию ленты путем нагрева.

8. Устройство по п.5, отличающееся тем, что лента с ячейками и пленка покрытия изготовлены из материалов, которые разлагаются под действием внешних факторов для обеспечения дальнейшего развития растений in vivo.

9. Устройство по п.5, отличающееся тем, что комплект ножей с пересадочными лапками состоит из ножей, жестко соединенных с пересадочными лапками, и из пересадочных лапок без ножей, при этом каждая пара пересадочных лапок с ножами или пересадочных лапок без ножей размещена на раме с возможностью движения по сторонам рамы одна навстречу другой, а рама подвижно закреплена на основании комплекта ножей с пересадочными лапками с возможностью движения по сторонам основания: вниз - для осуществления процессов разрезания растения на экспланты и их захвата, затем для высадки эксплантов, и вверх - после разрезания растений и захвата эксплантов, а также после высадки эксплантов.

10. Устройство по п.9, отличающееся тем, что две рамы, пересадочные лапки которых захватывают один эксплант, соединены между собой с возможностью движения вниз по ребрам жесткости основания под действием сердечника соленоида и вверх под действием стягивающих пружин, а две пары ножей с пересадочными лапками или пересадочных лапок без ножей, установленные на двух соединенных одна с другой рамах, соединены между собой с возможностью движения по направляющим планкам рам одна навстречу другой под действием стягивающей пружины и в обратную сторону под действием сердечника соленоида, на рамах установлены храповики с возможностью сдерживания обратного движения ножей с пересадочными лапками и пересадочных лапок без ножей после их разведения в стороны друг от друга под действием сердечника соленоида.

11. Устройство по пп.9 и 10, отличающееся тем, что к рамам жестко присоединены прижимные планки с возможностью придвигания стебля растения к стенкам пазов в верхней камере ячейки ленты, в которой разрезают растение.

12. Устройство по п.5, отличающееся тем, что в комплекте ножей и пересадочных лапок пересадочные лапки не имеют ножей, а ножи нежестко соединены с пересадочными лапками, при этом ножи выполнены в виде пластин и установлены с возможностью разрезания стебля растения на экспланты путем движения ножей вдоль стенок пазов верхней камеры ячейки ленты, а пересадочные лапки, захватывающие эксплант с одной стороны в его нижней и верхней частях, соединены вместе ниже их крепления на втулке, размещенной на подвижной рейке, с возможностью соприкосновения пересадочных лапок, которые не заходят одна за другую в случае отсутствия в них экспланта в местах, предназначенных для захвата экспланта.

13. Устройство по п.5 или 12, отличающееся тем, что нож заточен под углом, равным или несколько большим угла наклона стенки паза ячейки ленты, с возможностью скольжения нижнего края ножа с наименьшим зазором по стенке этого паза в процессе разрезания стебля растения на экспланты.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10