在設計組織培養試驗室時，應按組織培養系統來設計，防止一些環節倒排，導致以后工作的紊亂。組培實驗室基本的配置包括：洗滌滅菌室、準備室、培養室、無菌操作室、緩沖間。本文主要介紹植物組培實驗室設計方案。

 

一、實驗室要求

    理想的組織培養實驗室應該建立在安靜、清潔、遠離污染源的地方，最好在常年主風向的上風方向，盡量減少污染。規模化生產的組織培養實驗室最好建在交通方便的地方，便于培養產品的運送。

    實驗室的建設均需考慮兩個方面的問題：一是所從事的實驗的性質，即是生產性的還是研究性的，是基本層次的還是較高層次的；二是實驗室的規模，規模主要取決于經費和實驗性質。

    無論實驗室的性質和規模如何，實驗室設置的基本原則是：科學、高效、經濟和實用。一個組織培養實驗室必須滿足3個基本的需要：實驗準備（培養基制備、器皿洗滌、培養基和培養器皿滅菌）、無菌操作和控制培養。此外，還可根據從事的實驗要求來考慮輔助實驗室及其各種附加設施，使實驗室更加完善。

    在進行植物組織培養工作之前，首先應對工作中需要哪些最基本的設備條件有個全面的了解，以便因地制宜地利用現有房屋，或新建、改建實驗室。實驗室的大小取決于工作的目的和規模。以工廠化生產為目的，實驗室規模太小，則會限制生產，影響效率。在設計組織培養實驗室時，應按組織培養程序來沒計，避免某些環節倒排，引起日后工作混亂。植物組織培養是在嚴格無菌的條件下進行的。要做到無菌的條件，需要一定的設備、器材和用具，同時還需要人工控制溫度、光照、濕度等培養條件。圖片

 

二、實驗室組成

（一）基本實驗室

    基本實驗室包括準備室、洗滌滅菌室、無菌操作室、培養室、緩沖間，是組織培養實驗所必須具備的基本條件。如進行工廠化生產，年產4萬-20萬，需3-4間實驗用房，總面積60平方米。

1、準備室（化學實驗室）

    功能：又叫化學實驗室，進行一切與實驗有關的準備工作：完成所使用的各種藥品的貯備、稱量、溶解、器皿洗滌、培養基配制與分裝、培養基和培養器皿的滅菌、培養材料的預處理等。

    要求：最好有20平方米左右。要求寬敞明亮、以便于放置多個實驗臺和相關設備，方便多人同時工作；同時要求通風條件好，便于氣體交換；實驗室地面應便于清潔，并應進行防滑處理。

    分類：

    分體式-研究性質實驗室，分開的若干房間將準備室分解為藥品貯藏室、培養基配制與洗滌室和滅菌室等，功能明確，便于管理，但不適于大規模生產。

    通間式-規模化實驗室，準備室一般設計成大的通間，使試驗操作的各個環節在同一房間內按程序完成。準備試驗的過程在同一空間進行，便于程序化操作與管理，試驗中減少各環節間的銜接時間，從而提高工作效率。此外還便于培養基配制、分裝和滅菌的自動化操作程序設計，從而減少規模化生產的人工勞 動，更便 于無菌條件的控制和標準化操作體系的建立。

    設備：準備室應具備實驗臺、藥品柜、水池、儀器、藥品、防塵櫥（放置培養容器）、冰箱、天平、蒸餾水器、酸度計及常用的培養基配制用玻璃儀器等。

2、洗滌滅菌室

    功能：完成各種器具的洗滌、干燥、保存、培養基的滅菌等。

    要求：洗滌滅菌室根據工作量的大小決定其大小，一般面積控制在30-50m2。在實驗室的一側設置專用的洗滌水槽，用來清洗玻璃器皿。中央實驗臺還 應配置2個水槽，用于清洗小型玻璃器皿。如果工作量大，可以購置一臺洗瓶機。準備1-2個洗液缸，專門用于洗滌對潔凈度要求很高的玻璃器皿，地面應耐濕并 排水良好。

    設備：水池、落水架、中央實驗臺、高壓滅菌鍋、超聲波清洗器、干燥滅菌器（如烘箱）等。

3、無菌操作室（接種室）

    ：也叫接種室，主要用于植物材料的消毒、接種、培養物的轉移、試管苗的繼代、原生質體的制備以及一切需要進行無菌操作的技術程序，是植物離體培養研究或生產中最關鍵的一步。

    要求：接種室宜小不宜大，一般7～8平米（10-20平米）即可，其規模根據實驗需要和環境控制的難易程度而 定。要求封閉性好，干爽安靜，清潔明亮，能較長時間保持無菌，因此不易設在容易受潮的地方；地面、天花板及四壁盡可能密閉光滑，易于清潔和消毒；配置拉動門，以減少開關門時的空氣擾動；為便于消毒處理，地面及內墻壁都應采用防水和耐腐蝕材料；為了保持清潔，無菌室應防止空氣對流。接種室要求在適當位置吊裝 1～2盞紫外線滅菌燈，用以照射滅菌。最好安裝一小型空調，使室溫可控，這樣可使門窗緊閉，減少與外界空氣對流。

    一般新建實驗室的無菌室在使用之前應進行滅菌處理，處理方法是甲醛和高錳酸鉀熏蒸，并需定期滅菌處理，還可用紫外線照射1-2h/周，或每次使用前照射10-30min。

    設備：紫外燈、空調、解剖鏡、消毒器、酒精燈、接種器械（接種鑷子、剪刀、解剖刀、接種針），實驗臺、和擱架，還有超凈工作臺和整套滅菌接種儀器、藥品等。圖片

4、培養室

    功能：對接種到培養瓶等器皿中的植物離體材料進行控制條件下的培養，無論是研究性實驗室還是生產性實驗材料進行培養的場所。要求：約需 10-20平方米左 右，培養室的大小可根據需要培養架的大小、數目、及其他附屬設備而定，其設計以充分利用空間和節省能源為原則。基本要求是能夠控制光照和溫度，并保持相對的無菌環境，因此，培養室應保持清潔和適度干燥；為滿足植物培養材料生長對氣體的需要，還應安裝排風窗和換氣扇等培養室的換氣裝置；為節省能源和空間，應 配置適宜的培養架，并安裝日光燈照明。

    研究用實驗室，通常可根據光照時間設置成長日照、中日照、短日照培養室，也可以根據溫度設置成高溫和低溫培養室，每一個培養室的空間不宜過大，便于對條件的均勻控制。進行精細培養類型如細胞培養和原生質體培養，可采用光照培養箱或人工氣候箱代替培養室。

    為了控制培養室的溫度和光照時間及其強度，培養室的房間不要窗戶，但應當留一個通氣窗，并安上排氣扇。室內溫度由空調控制，光照由日光燈控制。天花板和內墻最好用塑料鋼板裝修，地面用水磨石或瓷磚鋪設，一般要分兩間，一為光照培養室，一為暗培養室。培養室外應有一預備間或走廊。

    培養材料放在培養架上培養。培養架大多由金屬制成，一般設5層，最低一層離地高約lOcm，其他每層間隔30cm左右，培養架即高 1．7m左右。培養架長度都是根據日光燈的長度而設計，如采用40W日光燈，則長I．3m，30W的長lm，寬度一般為60cm。日光燈一般用40W，固 定在培養架的側面或擱板的下面，每層有兩支日光燈，距離在20cm，光照強度為2000-3000lx。

    培養室最重要的因子是溫度，一般保持在20—27℃左右，具備產熱裝置，并安裝窗式或立式空調機。由于熱帶植物和寒帶植物等不同種類要求不同溫度，最好不同種類有不同的培養室。

    室內濕度也要求恒定，相對濕度以保持在70%～80%為好，可安裝加濕器。控制光照時間可安裝定時開關鐘，一般需要每天光照10-16h，也有的 需要連續照明。短日照植物需要短日照條件，長日照植物需要長日照條件。現代組培實驗室大多設計為采用天然太陽光照作為主要能源，這樣不但可以節省能源，而且組培苗接受太陽光生長良好，馴化易成活。在陰雨天可用燈光作補充。

    設備：培養架（控溫控光控濕）、搖床、轉床、自動控時器、紫外燈、光照培養箱或人工氣候箱、生化培養箱、邊臺實驗臺用于拍攝培養物生長狀況，除濕機、顯微鏡、溫濕度計、空調等。圖片

5、緩沖間

    功能：是進入無菌室前的一個緩沖場地，減少人體從外界帶入的塵埃等污染物。工作人員在此換上工作服、拖鞋，戴上口罩，才能進入無菌室和培養室。 進入無菌操作室前在此更衣換鞋，以減少進出時帶入接種室雜菌。

    要求：緩沖間需3-5平方米，可建在準備室外或無菌操作室外，應保持清潔無菌；備有鞋架和衣帽掛鉤，并有清潔的實驗用拖鞋、已滅菌過的工作服；墻頂用1-2盞紫外燈定時照射，對衣物進行滅菌。 緩沖間最好也安一盞紫外線滅菌燈，用以照射滅菌。緩沖間的門應該與接種室的門錯開，兩個門也不要同時開啟，以保證無菌室不因開門和人的進出帶進雜菌。

    設備：1-2盞紫外燈、水槽、實驗臺、鞋帽架、柜子、滅菌后的工作服、拖鞋、口罩。 圖片

（二）輔助實驗室

    根據研究或生產的需要而配套設置的專門實驗室，主要用于細胞學觀察和生理生化分析等。

1、細胞學實驗室

    功能：用于對培養物的觀察分析與培養物的計數，對培養材料進行細胞學鑒定和研究，由制片室和顯微觀察室組成。制片是獲取顯微觀察數據的基礎，配備有切片機、磨刀機、溫箱及樣品處理和切片染色的設備。應有通風櫥和廢液處理設施。顯微觀察室主要是顯微鏡和圖像拍攝、處理設備。

    要求：明亮、清潔、干燥、防止潮濕和灰塵污染。

    設備：雙筒實體顯微鏡、顯微鏡、倒置顯微鏡等。

2、生化分析實驗室

    功能：培養細胞產物為主要目的的實驗室，應建立相應的分析化驗實驗室，隨時對培養物成分進行取樣檢查。大型次生代謝物生產，還需有效分離實驗室。

 

三、儀器設備和器皿用具

（一）常規設備

1、天平

    組織培養實驗室需要2-3臺不同精度的天平。

    感量0.001g的天平（分析天平）和感量0.0001g的天平（電子天平）用于稱量微量元素和一些較高精確度的實驗用品。

    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較大的藥品的稱量。

2、冰箱

    各種維生素和激素類藥品以及培養基母液均需低溫報存，某些試驗還需植物材料進行低溫處理，一般普通冰箱即可。

3、酸度計

    用于測定培養基及其它溶液的pH，一般要求可測定pH范圍1-14之間，精度0.01即可。

4、離心機

    用于細胞、原生質體等活細胞分離，亦用于培養細胞的細胞器、核酸以及蛋白質的分離提取。根據分離物質不同配置不同類型的離心機。

    細胞、原生質體等活細胞的分離用低速離心機；核酸、蛋白質分離用高速冷凍離心機；規模化生產次生產物，還需選擇大型離心分離系統。

5、加熱器

    用于培養基的配制。研究性實驗室一般選用帶磁力攪拌功能的加熱器，規模化大型實驗室用大功率加熱和電動攪拌系統。
6、其它

    純水器、分裝設備

（二）滅菌設備

    維持相對得無菌環境是組織培養實驗室的基本要求。

1、高壓滅菌鍋

    用于培養基、玻璃器皿以及其它可高溫滅菌用品的滅菌，根據規模大小有手提式、立式、臥式等不同規格。

2、干熱消毒柜

    用于金屬工具如鑷子、剪刀、解剖刀，以及玻璃器皿的滅菌。一般選用200℃左右的普通或遠紅外消毒柜。

3、過濾滅菌器

    用于一些酶制劑、激素以及某些維生素等不能高壓滅菌試劑的滅菌，主要有真空抽濾式和注射器式。

4、紫外燈

    方便經濟的控制無菌環境的裝置，緩沖間、接種室和培養室必備。

（三）無菌操作設備

1、接種箱

    是使用較早的最簡單的無菌裝置，主體為玻璃箱罩、入口有袖罩，內裝紫外燈和日光燈，使用時對無菌室要求較高。

2、凈化工作臺

    其操作臺面是半開放區，具方便、操作舒適優點，通過過濾的空氣連續不斷吹出，大于0.03um直徑的微生物很難在工作臺的操作空間停留，保持了較好的無菌環境。由于過濾器吸附微生物，使用一段時間后過濾網易堵塞，因此應定期更換。

（四）培養設備

    培養設備是指根據需要所選用的不同規格和控制精度的用于植物細胞、組織和器官培養的設施和設備。

1、培養架

    目前所有植物組織培養實驗室植株繁殖培養的通用設施。成本低、設計靈活、可充分利用培養空間，以操作方便、最大限度利用培養空間為原則。一般有4-5層，層間間隔40-50cm，光照強度可根據培養植物特性來確定，一般每架上配備2-4盞日光燈。

2、培養箱

    細胞培養、原生質體培養等要求精確培養的實驗，可用光照培養箱、CO2培養箱、濕度控制培養箱等培養。

3、搖床

    進行液體培養時，為改善通氣狀況，可用振蕩培養箱或搖床。

4、生物反應器

    進行植物細胞生產次生產物的實驗室，還需生物反應器。

（五）其他設備

    可安裝時間程序控制器、溫度控制系統或空調；實體顯微鏡、倒置式生物顯微鏡及配套的攝影、錄像和圖像處理設備；電泳儀、萃取和層析設備、紫外分光光度計、高效液相色譜儀、氣相色譜儀、酶聯免疫測定系統。 圖片
四、培養容器與用具

    培養容器指盛有培養基并提供培養物生長空間的無菌置，培養用具指培養物接種封口所用的各種金屬或塑料制品，實驗室必備。

（一）培養容器

    包括各種規格的培養皿、三角瓶、試管、培養瓶。玻璃容器，一般用無色并不產生顏色折射的硼硅酸鹽玻璃材質。塑料容器材質輕、不易破碎、制作方便，廣泛使用。一般為聚丙烯、聚碳酸酯材料的培養容器。

（二）金屬用具

1、鑷子

    植物組織解剖用小的尖頭鑷子，分株轉移繁殖轉接用槍型鑷子，16-22cm長。

2、剪刀

    不銹鋼醫用彎頭剪，做取材和切段轉移繁殖，14-22cm。

3、解剖刀

    組織切段，多用短柄可換刀片的醫用不銹鋼解剖刀。

4、其他用具

    接種鏟、接種針在花藥培養、花粉培養中有用。

（三）塑料用具

    各種風口膜、蓋、塑料盤及其它實驗用具。