Способ получения репродукционного материала

Изобретение относится к области биотехнологии и может быть использовано при получении посадочного растительного оздоровленного, селекционного и элитного материала сельскохозяйственных растений и наработки маточных культур микрорастений и микроживотных. Способ получения репродукционного материала, включающий вычленение апикальной меристемы, регенерацию с получением микрорастений, черенкование, выращивание растений в пробирках с получением микроклубней, мини-клубней или других типов репродукционного материала и осуществляемый на массовой, поточной, круглогодичной полуавтоматизированной конвейерной технологической линии, с последующим выращиванием в условиях защищённого или открытого грунта или засевают соответствующими культурами ферментёры. 1 ил., 4 пр.

 

Изобретение относится к области биотехнологии и может быть использовано при получении посадочного растительного оздоровленного, селекционного и элитного материала сельскохозяйственных растений и наработки маточных культур микрорастений и микроживотных.

Способ получения репродукционного материала, включающий вычленение апикальной меристемы, регенерацию с получением микрорастений, черенкование, выращивание растений в пробирках с получением микроклубней, мини-клубней или других типов репродукционного материала, осуществляемый на поточной, круглогодичной полуавтоматизированной конвейерной технологической линии, с последующим выращиванием объектов в условиях защищённого или открытого грунта, или посевом соответствующих культур микрорастений и микроживотных в ферментёры или контейнеры для воспроизводства микроживотных.

Известен способ производства оздоровленного растительного материала, используемый в том числе в семеноводстве картофеля /1/ с помощью устройства для выращивания растений в пробирках, включающей блок люминисцентных ламп, держатель лампы, дроссель, люминисцентную лампу, стартёр и стеллаж /2/, однако существующий технологический процесс малообъёмный, трудоёмкий и хаотичный, затрудняющий получение репродукционного материала в необходимых для сельского хозяйства и промышленности объёмах. Кроме того, для получения апикальной меристемыв настоящее время используют только начинающие развитие ростки клубней, обладающие относительной устойчивостью к вироидным, вирусным и бактериальным заболеваниям, отбор которых связан с дорогостоящими процессами идентификации патогенов (ИФА, хроматографии и др.).В то же время, апикальная меристема, вычленяемая из биологических семян клубнеплодов или зародышей столонов,обладает большей устойчивостью к патогенам, и зачастую, не содержит даже латентных вирусных частиц.

Известен способ выращивания регенерационного репродукционного материала земляники в пробирках /3/, однако при этом производственные процессы не механизированы, не модернизированы и не автоматизированы, в то время как теория получения регенерационного меристемного и другого репродукционного материала развивается стремительно и захватывает всё новые виды растений. Также востребовано получение репродукционного материала микрорастений и микроживотных в целях получения биопрепаратов, биосинтеза антибиотиков и антагонистических веществ в медицинских целях и как агентов биоэкологической борьбы с вредными объектами.

Целью предлагаемого изобретения является механизация, модернизация и автоматизация производства репродукционного материала.

Цель изобретения достигается тем, что технологический процесс осуществляется на высокопроизводительной, поточной, круглогодичной полуавтоматизированной конвейерной технологической линии, причём регенерация, воспроизводство, развитие и рост объектов осуществляется на параллельных, синхронно работающих конвейерных линиях с рассчитанными скоростями, а для регенерации используют апикальную меристему, вычленяемую из биологических семян растений, столонов или их вегетативных органов.

Технологическая линия, предназначена для регенерации растений из апикальной меристемы, выращивания расчеренкованных растений или другого регенерационного и первичного посадочного или посевного материала микрорастений и микроживотных в научных и практических целях.

Технологическая линия по наработке репродукционного материала включает: бокс для производства микроклубней 1, стол для приготовления питательных сред 2, конвейерную линию для заполненных пробирок, транспортировки полусинтетических питательных сред Мурасиге-Скуга или Кноппа 3, опорный штатив для пробирок 4, стол для вычленения и посадки апикальной меристемы клубнеплодов, или заселения пробирок апикальной меристемой других видов растений или заселения среды микрорастениями или микроживотными 5, конвейернуюлинию для выращивания регенерирующих растений, микрорастений или микроживотных 3, стол для разлива питательной среды в пробирки и черенкования растений или перепассирования микрорастений или микроживотных 6, конвейерную линию для выращивания расчеренкованных растений клубнеплодов с получением микроклубней или другого посадочного материала 3, стол для сбора мини-клубней или черенкования других растений, или перепассирования микрорастений или микроживотных с получением соответствующих маточных культур 7, перегородкумежду боксом и теплицей 8, теплица для выращивания мини-клубней клубнеплодов, репродукционного материала других растений и маточных культур микрорастений или микроживотных 9, стол для посадки растений в торфо-перегнойные горшочки или в сосуды с раствором Кноппа, или пассирования микрорастений или микроживотных 10, платформу для размещения торфо-перегнойных горшочков или сосудов с раствором Кноппа 11, стол для сбора мини-клубней или исследования проб среды для микрорастений или микроживотных 12, переходной транспортёр из бокса в теплицу 13, лампы освещения 14. регулятор освещённости 15, регулятор относительной влажности воздуха 16, источник ультрафиолетовых лучей 17, навесной распылитель воды 18, вибратор 19, автомат управления навесным распылителем воды 20, регулятор скорости, пуска и остановки конвейера 21, дозатор для регулирования количества среды при заполнении пробирок или сосудов для выращивания растений. 22, бактерицидные лампы 23, регулятор длины светового дня 24 /фиг./.

Технологическая линия работает следующим образом:

Пример 1. Получение микро- и мини-клубней клубнеплодов – картофеля и топинамбура. В боксе для наработки микроклубней за столом для приготовления питательных сред 2 отвешивают компоненты среды Мурасиге-Скуга или Кноппа, в зависимости от свойства питательного субстрата, смешивают компоненты и полученные среды с помощью дозатора для регулирования количества среды при заполнении пробирок или сосудов для выращивания растений 21 разливают среды в пробирки и вставляют в отверстия опорного штатива 4, расположенного на конвейерной линии для транспортировки пробирок с полусинтетическими питательными средами 3 к столу для вычленения и посадки апикальной меристемы клубнеплодов, где вычлененные фрагменты апикальной меристемы сажают на среды и переставляют на конвейерную линию для выращивания регенерирующих растений 3, которая движется к столу для черенкования растений, где происходит черенкование и посадка расчеренкованных растений на конвейерную линию для выращивания расчеренкованных растений клубнеплодов с получением микроклубней (промежуточный продукт, подлежащий реализации или высадке в торфо-перегнойные горшочки или в сосуды с раствором Кноппа), которая движется к столу для сбора микроклубней и перемещение растений лишённых микроклубней на переходной транспортёр из бокса в теплицу 13 к столу для посадки растений в торфо-перегнойные горшочки или в сосуды с раствором Кноппа, за которым растения сажают в торфо-перегнойные горшочки или в сосуды с раствором Кноппа и устанавливают на конвейерную линию для выращивания микрорастений до получения мини-клубней, которая движется к столу для сбора конечного продукта – мини-клубней, где происходит сбор мини-клубней для реализации или посадки в теплицу или открытый грунт.

Пример 2. Получение репродукционного материала земляники.

Для получения репродукционной культуры земляники FragariamochataL. берут апикальную меристему из зародышей столонов. В боксе 1 за столом для приготовления питательных сред 2 отвешивают компоненты среды Мурасиге-Скуга или Кноппа, в зависимости от свойства питательного субстрата, смешивают компоненты и полученные среды с помощью дозатора для регулирования количества среды при заполнении пробирок или сосудов для выращивания растений 21 разливают среды в пробирки и вставляют в отверстия опорного штатива 4, расположенного на конвейерной линии для транспортировкипробирок с полусинтетическими питательными средами 3 к столу для вычленения и посадки апикальной меристемы земляники, где вычлененные фрагменты апикальной меристемы сажают на среды и переставляют на конвейерную линию для выращивания регенерирующих растений 3, которая движется к столу для черенкования растений, где происходит черенкование и посадка расчеренкованных растений на конвейерную линию для выращивания расчеренкованных растений земляники с получением микроклубней (промежуточный продукт, подлежащий реализации или высадке в торфо-перегнойные горшочки или в сосуды с раствором Кноппа), которая движется к столу для сбора дальнейшего черенкования и перемещения растений на переходной транспортёр из бокса в теплицу 13 к столу для посадки растений, за которым растения сажают в торфо-перегнойные горшочки или в сосуды с раствором Кноппа и устанавливают на конвейерную линию для выращивания рассады клубники с дальнейшей посадкой в теплице или в открытом грунте.

Пример 3. Получение репродукционного материала энтомопатогенной нематоды Пристионхусуниформис (Pristionchusuniformis) – паразита колорадского жука.

На базе приготовляют отечественный энтомопатогенный биопрепарат Диприн, используемый против многих видов вредителей растений. Препарат создан на основе факультативного паразита насекомых Pristionchusuniformis и близких к нему видов. Паразитирует в теле многих видов вредных насекомых. Действующее начало – инвазионные личинки нематоды и сопутствующая энтомопатогенная микрофлора.

Предлагаемый нами способ пригоден для наработки репродукционного начала (маточная культура) биопрепарата Диприн в условиях сельскохозяйственных организаций и семеноводческих хозяйств. Для этого в боксе 1 за столом для приготовления питательных сред 2 отвешивают и смешивают компоненты и готовят полусинтетическую питательную среду для производства культуры и полученные среды с помощью дозатора для регулирования количества среды при заполнении пробирок 21 разливают среды в пробирки и вставляют в отверстия опорного штатива 4, расположенного на конвейерной линии для транспортировки пробирок с полусинтетическими питательными средами3 к столу 5, используемому для заселения среды инвазионными личинками нематоды, с переходом на конвейерную линию 3, где проходит воспроизводство инвазионных личинок нематоды, которая движется в сторону стола 6 используемого для перепассирования культуры нематоды, с переходом на конвейерную линию 3 для воспроизводство инвазионных личинок второго пассажа маточной культуры (F₂), и переноса пробирок с культурой бактерии на переходной транспортёр из бокса в теплицу 13, движущийся к столу 12 используемому для извлечения пробирок с бактериями и заселения полученной маточной культурой ферментёров предназначенных для получения препарата.

Пример 4. Получение репродукционного материала фитосейулюса – хищника паутинного клеща. В нашей стране разработан и внедрён в производство метод массового разведения хищного клеща фитосейулюса (PhytoseiuluspersimilisAth. – H.) для борьбы с паутинными клещами, что позволило практически полностью исключить химические обработки против этого вредителя. Предлагаемый нами способ пригоден для наработки репродукционного начала (маточная культура) PhytoseiuluspersimilisAth. – H.

Для этого в боксе 1 за столом для приготовления питательных сред 2 отвешивают и смешивают компоненты и готовят полусинтетическую питательную среду для выращивания растений (среда Мурасиге-Скуга или Кноппа и полученные среды с помощью дозатора для регулирования количества среды при заполнении пробирок 21 разливают среды в пробирки, в каждую пробирку помещают по листку вегетирующего картофеля и вставляют в отверстия опорного штатива4, расположенного на конвейерной линии для транспортировки пробирок с полусинтетическими питательными средами 3 к столу 5, используемому для заселения среды личинками паутинного клеща, с переходом на конвейерную линию 3, где проходит воспроизводство клеща, которая движется в сторону стола 6 используемого для заселения культурой фитосейулюса, с переходом на конвейерную линию 3 для воспроизводство личинок фитосейулюса первого пассажа маточной культуры (F₁), и переноса пробирок с культурой бактерии на переходной транспортёр из бокса в теплицу 13, движущийся к столу 12 используемому для извлечения пробирок с бактериями и заселения полученной маточной культурой растений картофеля, заселённых паутинными клещами.

С помощью ламп освещения 14, регулятора освещённости 15, регулятора относительной влажности воздуха 16, источника ультрафиолетовых лучей 17, навесного распылителя воды 18, вибратора 19, автомата управления навесным распылителем воды 20, регулятора скорости, и бактерицидных ламп устанавливаются необходимые параметры, в зависимости от цели использования оборудования. При проведении биотехнологических и агротехнических работ скорость движения и остановки на проведение работ конвейерных линий регулируется с помощью регулятора скорости, пуска и остановки конвейера.

Скорость движения конвейера рассчитывается по формуле:

Где V– скорость движения конвейера, см/мин.;

l– длина конвейера;

Т – время течения производственного процесса.

При воспроизводстве объектов используют параметры освещённости, температуры, относительной влажности воздуха и длины светового дня, рекомендованные для различных стадий развития воспроизводимых объектов.

Источники информации

1. Симаков Е. А, Усков А. И., Варицев Ю. А., Князева В. П., Мусин С. М., Антонова Г. И., Бойко В. В. Анисимов Б. В. Новые технологии производства оздоровлённого исходного материала в элитном семеноводстве картофеля (Рекомендации). МСХ РФ. М. 2000. 80 стр.

2. Трофимец Л. Н., Князев В. А., Хромова Л. М., Остапенко Д. П., Кузьмичёв А. А., Фадеев Ю. Н. Методические указания по оздоровлению и ускоренному размножению картофеля. /Всесоюзная Академия сельскохозяйственных наук им. В. И. Ленина. Отделение защиты растений ВАСХНИЛ. Научно-исследовательский институт картофельного хозяйства. М. – 1976. – 36 стр.

Способ получения репродукционного материала, включающий вычленение апикальной меристемы, регенерацию с получением микрорастений, черенкование, выращивание растений в пробирках с получением микроклубней, мини-клубней, отличающийся тем, что на технологической линии можно выращивать растения, микроживотных, а источником для репродукционного материала растений служит апикальная меристема, вычлененная из проростков естественных семян растений, полученных половым путем.