建设植物组培实验室：规划布局和设备要点

一、植物组培实验室的规划布局

植物组织培养实验室包括基本实验室和辅助实验室。

（一）基本实验室

基本实验室包括准备室、洗涤灭菌室、无菌操作室、培养室、缓冲间和温室，是组织培养实验所必须具备的基本条件，其平面图布置如图1-2所示。如进行工厂化生产，基本实验室用房的总面积和间数要按实际需要来安排。

图1-2　植物组织培养实验室平面图

1．准备室

准备室主要用于进行一切与组织培养有关的准备工作，包括各种药品的贮备、称量、溶解、器皿洗涤等。一般准备室面积在15～20m²左右；宽敞明亮，便于放置多个实验台和相关设备，方便多人同时工作；通风条件好，便于气体交换；地面应便于清洁、防滑。准备室应具备水、电、实验台、药品柜、水池、仪器、药品、防尘橱或架、冰箱、天平、离子交换器、蒸馏水器等。

2．灭菌、洗涤室

灭菌、洗涤室用于完成培养基的灭菌和各种器具的洗涤、干燥、保存等。地面应耐湿防滑并排水良好。洗涤灭菌室根据工作量的大小决定其大小，一般面积控制在30～50m²。在实验室的一侧设置专用的洗涤水槽，用来清洗玻璃器皿；另一侧设置培养基配制及灭菌室，该区块往往设有中央实验台，其附近还常配置2个水槽，用于清洗小型玻璃器皿。

本室应配备高压灭菌锅、煤气灶或电磁炉、中央实验台、超声波清洗器、干燥灭菌器（如烘箱）、酸度计及常用的培养基配制用器材、水槽、落水架、推车等。

3．缓冲间

缓冲间是进入无菌室前的一个缓冲场地，可减少人体从外界带入的尘埃等污染物。工作人员在此换上工作服、拖鞋，戴上口罩，才能进入无菌室和培养室。进入无菌操作室前在此更衣换鞋，以减少进出时将杂菌带入接种室。

缓冲间可建在无菌操作室外，应保持清洁无菌；备有鞋架和衣帽挂钩，并有清洁的实验用拖鞋、已灭菌过的工作服；墙顶用1～2盏紫外灯定时照射，对衣物进行灭菌。缓冲间的门应该与接种室的门错开，两个门也不要同时开启，以保证无菌室不因开门和人的进出带进杂菌。

4．无菌操作室（接种室）

无菌操作室也称接种室（见彩页图1-4左），用于植物材料的消毒、接种、培养物的转移、试管苗的继代以及一切需要进行无菌操作的技术程序，是植物离体培养研究或生产中最关键的区域。

接种室宜小不宜大，一般20m²左右，其规模根据实验需要和环境控制的难易程度而定，大型实验室可根据实际需要增加几间。要求封闭性好，干爽安静，清洁明亮，能较长时间保持无菌；地面、天花板及四壁密闭光滑，易于清洁和消毒；配置滑动拉门，以减少开关门时的空气扰动；为便于消毒处理，地面及内墙壁都应采用防水和耐腐蚀材料；为了保持清洁，无菌室应防止空气对流。接种室要求在适当位置吊装1～2盏紫外线灭菌灯，用以照射灭菌。安装空调，使室温可控，这样可使门窗紧闭，减少与外界空气对流。

新建实验室的无菌室在使用之前应进行灭菌处理，处理方法是甲醛和高锰酸钾熏蒸，并需定期灭菌处理，每次使用前用紫外线照射30分钟。

本室应配备超净工作台、紫外灯、空调、解剖镜、消毒器、酒精灯、接种器械（接种镊子、剪刀、解剖刀、接种针）、医用推车、实验台及搁架等。

5．培养室

培养室（见彩页图1-4右）的作用是对接种到培养瓶等器皿中的植物离体材料进行调控下的培养，是研究性实验室或生产性培养材料进行培养的场所。培养室约需20m²左右，培养室的大小可根据培养架的大小、数目及其他附属设备而定，可同时设多间，其设计以充分利用空间和节省能源为原则。基本要求是能够控制光照和温度，并保持相对的无菌环境，因此，培养室应保持清洁和适度干燥；为满足植物培养材料生长对气体的需要，还应安装排风窗和换气扇等换气装置；为节省能源和空间，应配置适宜的培养架，并安装日光灯照明。

研究用实验室，通常可根据光照时间设置成长日照、中日照、短日照培养室，也可以根据温度设置成高温和低温培养室，每一个培养室的空间不宜过大，便于对条件的均匀控制。进行精细培养类型如细胞培养和原生质体培养，可采用光照培养箱或人工气候箱代替培养室。

为了控制培养室的温度和光照时间及其强度，培养室的房间不需要窗户，但应当留一个通气窗，并安上排气扇。室内温度由空调控制，光照由日光灯控制。天花板和内墙最好用塑料钢板装修，地面用水磨石或瓷砖铺设，一般要分两间，一间为光照培养室，另一间为暗培养室。培养室外应有一预备间或走廊。

培养材料放在培养架上培养。培养架大多由金属制成，一般设4～5层，应按光照强度和光质要求设置光源；培养室最重要的因子是温度，一般保持在20～27℃，具备产热装置，并安装窗式或立式空调机。由于不同种类的植物需要不同温度，因此应有不同的培养室。

室内湿度也要求恒定，相对湿度以保持在75%～85%为好，可安装加湿器。控制光照时间可安装定时开关钟，一般需要每天光照10～16h，也有的需要连续照明。短日照植物需要短日照条件，长日照植物需要长日照条件。现代组培实验室大多设计为采用天然太阳光照作为主要能源，这样不但可以节省能源，而且组培苗接受太阳光会生长良好，驯化易成活。在阴雨天可用灯光作补充。

本室应配备培养架（控温控光控湿）、自动控时器、空调、紫外灯、光照培养箱或人工气候箱、生化培养箱等，还可根据需要配备摇床、转床。

6．温室

无论什么性质和规模的组培室都要配有温、湿、光、水、气可控的温室，主要用于炼苗驯化以及培育成商品苗。应根据目标任务的不同，委托专业机构设计施工。

（二）辅助实验室

根据研究或生产的需要而配套设置的专门实验室，主要用于细胞学观察和生理生化分析等。

1．细胞学实验室

功能：用于对培养物的观察分析和培养物的计数，对培养材料进行细胞学鉴定和研究，由制片室和显微观察室组成。制片是获取显微观察数据的基础，配备有切片机、磨刀机、温箱及样品处理和切片染色等设备。应有通风橱和废液处理设施。显微观察室主要需配显微镜和图像拍摄、处理设备。

要求：明亮、清洁、干燥，防止潮湿和灰尘污染。

设备：双筒实体显微镜、显微镜、倒置显微镜等。

2．生化分析实验室

生化分析实验室是以培养细胞产物为主要目的的实验室，应建立相应的分析化验实验室，随时对培养物成分进行取样检查。如需进行大型次生代谢物生产，还需建立有效分离实验室。

（三）组培室通用仪器设备和器皿及基本设备配置

1．常规设备

（1）天平

组织培养实验室需要2～3台不同精度的天平。感量0.001g的天平和感量0.0001g的天平（电子分析天平）用于称量微量元素和一些较高精确度的实验用品。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较大的药品的称量。

（2）冰箱

各种维生素和激素类药品以及培养基母液均需低温保存，而某些试验还需经过低温处理的植物材料，因此，需配冰箱，而一般普通冰箱即可满足需要。

（3）酸度计

用于测定培养基及其他溶液的pH，一般要求可测定pH范围在1～14之间，精度0.01即可。

（4）离心机

用于细胞、原生质体等活细胞分离，亦用于培养细胞的细胞器、核酸以及蛋白质的分离提取。根据分离物质不同配置不同类型的离心机。(www.xing528.com)

细胞、原生质体等活细胞的分离用低速离心机，核酸、蛋白质分离用高速冷冻离心机，规模化生产次生产物，还需选择大型离心分离系统。

（5）加热器

加热器主要用于培养基的配制。研究性实验室一般选用带磁力搅拌功能的加热器，规模化大型实验室用大功率加热和电动搅拌系统，电磁炉、煤气灶均可。

（6）其他

具体如纯水器、分装设备等。

2．灭菌设备

维持相对得无菌环境是组织培养实验室的基本要求，因此需配备灭菌设备。

（1）高压灭菌锅

用于培养基、玻璃器皿以及其他可高温灭菌用品的灭菌，根据规模大小有手提式、立式、卧式等不同规格。

（2）干热消毒柜

用于金属工具如镊子、剪刀、解剖刀，以及玻璃器皿的灭菌。一般选用200℃左右的普通或远红外消毒柜。

（3）过滤灭菌器

用于一些酶制剂、激素以及某些维生素等不能高压灭菌试剂的灭菌，主要有真空抽滤式和注射器式。

（4）紫外灯

紫外灯主要用于方便经济地控制无菌环境的装置，是缓冲间、接种室和培养室的必备。

3．无菌操作设备

（1）接种箱

接种箱是使用较早的最简单的无菌装置，主体为玻璃箱罩，入口有袖罩，内装紫外灯和日光灯，使用时对无菌室要求较高。

（2）超净工作台

其操作台面是半开放区，具有方便、操作舒适等优点。通过过滤的空气连续不断吹出，大于0.03μm直径的微生物很难在工作台的操作空间停留，保持了较好的无菌环境。由于过滤器吸附微生物，使用一段时间后过滤网易堵塞，因此应定期更换。

4．培养设备

培养设备是指根据需要所选用的不同规格和控制精度的用于植物细胞、组织和器官培养的设施和设备。

（1）培养架

培养架是目前所有植物组织培养实验室植株繁殖培养的通用设施。优点是成本低、设计灵活、可充分利用培养空间，以操作方便、最大限度利用培养空间为原则。一般有4～5层，层间间隔40～50cm，光照强度可根据培养植物特性来确定，一般每架上配备4～12盏日光灯。

（2）培养箱

细胞培养、原生质体培养等要求精确培养的实验，可用光照培养箱、CO₂培养箱、湿度控制培养箱等培养。

（3）摇床

进行液体培养时，为改善通气状况，可用振荡培养箱或摇床。

（4）生物反应器

进行植物细胞生产次生产物的实验室，还需生物反应器。

5．其他设备

可安装时间程序控制器、温度控制系统或空调，实体显微镜、倒置式生物显微镜及配套的摄影、录像和图像处理设备，电泳仪、萃取和层析设备、紫外分光光度计、高效液相色谱仪、气相色谱仪、酶联免疫测定系统等其他设备。

（四）培养容器与用具

培养容器是指盛有培养基并提供培养物生长空间的无菌装置，培养用具是指培养物接种、封口所用的各种金属或塑料制品，为实验室必备。

1．培养容器

培养容器包括各种规格的培养皿、三角瓶、试管、培养瓶。玻璃容器一般用无色并不产生颜色折射的硼硅酸盐玻璃材质。塑料容器材质轻、不易破碎、制作方便、使用广泛，一般为聚丙烯、聚碳酸酯材料的培养容器。

2．金属用具

（1）镊子

植物组织解剖用小的尖头镊子，分株转移繁殖转接用枪形镊子，16～22cm长。

（2）剪刀

不锈钢医用弯头剪，用于取材和切段转移繁殖，14～22cm长。

（3）解剖刀

组织切段，多用短柄可换刀片的医用不锈钢解剖刀。

（4）其他用具

接种铲、接种针在花药培养、花粉培养中有用。