植物培養(yǎng)箱的分類與應(yīng)用詳解

上期簡要介紹了植物培養(yǎng)箱的分類及植物組織培養(yǎng)的參數(shù)選擇與方案配置。

本文將著重討論植物培養(yǎng)中的一些復(fù)雜應(yīng)用，即基于如下兩種情況下，需要考慮的因素更多更綜合：

1、成體植株的栽培，在完成育苗后繼續(xù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室培育，隨著植株的生長，所需要的培養(yǎng)空間及相應(yīng)的培養(yǎng)條件也有所增加，因?yàn)殡S著控制參數(shù)的增加，控制復(fù)雜度也在加大；

2、側(cè)重于“探索性”應(yīng)用需求，比如考察特定環(huán)境條件對植物生長發(fā)育的影響。在實(shí)現(xiàn)了“發(fā)出芽，養(yǎng)得活”等基礎(chǔ)目標(biāo)后，植物培養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)研究即將進(jìn)入下一個階段更深層次的研究，優(yōu)化培養(yǎng)條件，以期實(shí)現(xiàn)產(chǎn)學(xué)研往產(chǎn)業(yè)化方向上的轉(zhuǎn)化，乃至追求更好的經(jīng)濟(jì)效益。

首先在這一階段，需要培養(yǎng)箱具有多參數(shù)綜合考察與調(diào)節(jié)能力。雖然經(jīng)過一百多年的演化，植物培養(yǎng)理論與實(shí)踐有了比較充足的發(fā)展，但與相對龐雜多樣的植物種群而言，還略顯單薄，尤其是由于種種因素導(dǎo)致環(huán)境在變化，珍稀植物物種的消亡速率在加快，要想完整掌握每一個物種（不管是農(nóng)作物、還是經(jīng)濟(jì)作物，抑或珍稀物種）的生長規(guī)律，植物資源保護(hù)和利用植物發(fā)育與生物地理學(xué)、研究植物的遺傳變異和分化及其與環(huán)境的關(guān)系、研究植物器官和結(jié)構(gòu)的起源、變異和發(fā)育機(jī)理進(jìn)化機(jī)制，等等，均需要一整套環(huán)境模擬系統(tǒng)。這不單單是溫度光照等基礎(chǔ)條件的調(diào)控。模擬極端條件的環(huán)境脅迫模擬測試也需要培養(yǎng)設(shè)備具有相對較強(qiáng)的調(diào)控能力。

其次，根據(jù)“環(huán)境”選擇考察因素，不同植物物種所要考察的影響因素種類各異，即便是影響因素相同，植物來源所在地的環(huán)境條件差異也決定了該因素的考察范圍不一樣。

常用幾個比較重要的變量考察如下:

1、光照強(qiáng)度。如上部分所述，光照需要根據(jù)既定待培育栽培的植物種類進(jìn)行選擇，比如小麥玉米之類植物需要高達(dá)450μmol m^-2 s^-1（μE）的光照強(qiáng)度，擬南芥等僅需要100μmolm^-2 s^-1（μE）；有些高光影響因素試驗(yàn)可能需要1000μmol m^-2 s^-1（μE）的光照。

2、除了光照強(qiáng)度，光照類型也對試驗(yàn)結(jié)果有了較大影響，隨著光照技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)不再滿足于熒光燈補(bǔ)光，LED照明的諸多優(yōu)勢逐漸顯現(xiàn)，比如光照的周期變化模擬晝夜更替更加靈活；光照強(qiáng)度的調(diào)節(jié)變化更加精細(xì)。

3、在光配方考察過程中，研究單色光對光合作用的調(diào)控作用，比如單獨(dú)的紅光與藍(lán)光，或者紅外光，都會對植物的光合作用有了顯著影響。最終優(yōu)選出對該植物光合作用貢獻(xiàn)最多的前幾種單色光，根據(jù)配比不同組成光配方，進(jìn)行定制培養(yǎng)；

可選光譜圖

4、植物栽培中溫度一般選擇在22-28℃之間，干旱作物可能會更高（30℃以上），極寒作物會低于室溫（4℃甚至更低），這些都是環(huán)境脅迫研究中需要考慮的。

5、二氧化碳是植物光合作用所需要的一種物質(zhì)，在植物生長過程中必不可少。研究表明開放系統(tǒng)中增加CO2濃度，可以促進(jìn)植物光合作用效能。而培養(yǎng)箱又是一個相對封閉的系統(tǒng)，CO2消耗較快。因此，在植物植株培育過程中需要考慮通風(fēng)換氣的基礎(chǔ)上，進(jìn)行CO2的氣肥補(bǔ)充，補(bǔ)充頻率與劑量需要根據(jù)各自的培養(yǎng)要求調(diào)節(jié)。

6、濕度控制，上部分曾經(jīng)提及濕度通常是不控制的，但伴隨著澆灌，濕度迅速升高，也增加了雜菌污染的可能性，因此，植物培養(yǎng)箱有時采用動態(tài)濕度控制模式替代漫灌。

Memmert立足于溫控箱體的同時，也在關(guān)注植物培養(yǎng)領(lǐng)域，不斷加大投入，攻關(guān)相應(yīng)控制技術(shù)難題，以期供應(yīng)更好更穩(wěn)定的植物培養(yǎng)箱。目前針對高端植物栽培，Memmert可以提供如下配置可供選擇配置:

溫度范圍：+4°C ~+50°C；

濕度范圍：環(huán)境濕度~90%RH（可選配動態(tài)濕度控制系統(tǒng)，滿足特殊濕度要求）；

光照系統(tǒng)：熒光或LED，燈箱間高度可定制；

LED光照構(gòu)成：LED冷白或者單色光（紅、藍(lán)、紫、紅外燈），各種光所占比例及亮度均可調(diào)，亮度高至1200μmol m^-2 s^-1；

CO2濃度：配合通風(fēng)系統(tǒng)，CO2濃度調(diào)控范圍200~2000ppm或更高。

配置有多種光照系統(tǒng)的植物培養(yǎng)箱

“權(quán)，然后知輕重；度，然后知長短”，請盡量根據(jù)具體應(yīng)用需求綜合考慮植物生長過程中涉及的各種因素，選擇出合適的參數(shù)范圍，得出恰當(dāng)?shù)呐渲梅桨�，而不是人云亦云，不加思考地盲目照搬全盤復(fù)制文獻(xiàn)里或別處的設(shè)備配置。

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