间歇浸没式生物反应器在植物组织培养中的应用研究进展

间歇浸没式生物反应器是植物组织培养中的一种新兴技术装备,其基本原理是在无菌条件下将组培苗在培养液中进行周期性浸泡培养以实现快速繁殖。与传统组织培养相比,间歇浸没式生物反应器改进了液体培养的方式,在这种培养方式下,植物组织与液体培养基紧密接触,可刺激和促进植物组织对营养元素和激素的吸收;间歇及连续振动给液体培养基提供了足够氧气,提高了组培苗的繁殖系数。间歇浸没式生物反应器主要应用于快繁后期繁殖苗和生根苗的培育,较好地促进了自动化、机械化和商业化的植物组培快繁技术的发展。因此,间歇浸没式生物反应器具有自动化程度高、生产成本低、组培苗质量好、繁殖系数高、移栽易成活及适应性较强等特点,已在多种植物组织培养上得到应用。为更好地将该系统应用于植物组织培养,文章概述了间歇浸没式生物反应器的发展、参数设置、快繁的优势和缺点等方面的进展情况;同时对间歇浸没式生物反应器技术在植物组织培养中的研究进行展望。

小型间歇浸没式植物生物反应器的开发与教学应用

本文介绍了一套基于植物组织培养快速繁殖技术的培养器的设计与教学应用。该培养器基于潮汐式浸没原理,通过微电脑蠕动泵控制浸没时间和频率,具有结构简单、操作方便、自动化程度高等特点。该实验系统由培养容器、营养液瓶、硅胶管和微电脑蠕动泵等组成。通过基于该实验系统的教学演示和实验课程,学生能够加深对小型间歇浸没式植物生物反应器的设计、组装及工作原理的认识,从而更好地理解植物组织培养快繁技术,有助于培养学生在面对植物组织培养应用问题时的创新意识和实践能力。

利用间歇浸没式生物反应器进行果蔗组培快繁

以果蔗(Badila)茎尖脱毒组培苗为材料,利用间歇浸没式生物反应器(Temporary immersion bioreactors TIBs)进行组培快繁的技术体系的研究。结果表明:(1)使用TIBs系统进行甘蔗组织培养一代增殖较传统方法高出10倍以上;(2)TIBs系统以第4代继代材料为宜;(3)接种密度在10～15株/L培养基最有利于甘蔗组培苗的增殖和生长;(4)TIBs系统中6-BA浓度为0.5～1.0mg/L时适合于增殖培养,NAA浓度为4mg/L时有利于根的诱导;(5)浸没间歇频率在1min/3h时增殖和生长表现较为优异,1min/6h时有利于根的诱导和根的生长。

利用间歇浸没式生物反应器进行香蕉(Musa AAA Cavendish var.Williams B6)组培快繁研究(英文)

以香蕉(MusaAAACavendishvar.WilliamsB6)茎尖诱导的组培苗为材料,开展了利用间歇浸没式生物反应器(TIBS)进行组培快繁技术体系的研究。结果表明,(1)TIBS系统可使香蕉组织培养一代增殖14倍以上,比传统方法提高2～3倍;(2)含2.0mg·L-16-BA的TIBS系统适合于增殖培养;(3)TIBS系统中,以第7代继代材料为宜,接种密度在每株100mL培养基最有利于香蕉组培苗的增殖和生长;(4)TIBS系统中浸没间歇频率在4min/3h时增殖和生长表现比较优异,而4min/6h时则有利于根的诱导和根的生长。

利用间歇浸没式生物反应器进行甘蔗组培快繁的研究

以甘蔗(新台糖22号)茎尖脱毒组培苗为材料,利用间歇浸没式生物反应器(TIBs)进行组培快繁的技术体系研究.结果表明:TIBs系统可使甘蔗组织培养一代增殖40倍以上,远远高于传统方法;TIBs系统以第3代继代的材料为宜;10～15株/瓶的接种密度最有利于组培苗的增殖;激素选择与传统方法相似,0.5～1.0 mg/L 6-BA适合甘蔗组织的增殖,4 mg/L NAA有利于根的诱导;浸没间歇频率以浸没1 min间歇3 h处理的增殖和生长表现比较优异,而6 h时则有利于根的诱导和根的生长.

基于间歇浸没式生物反应器的荔浦芋组培快繁体系优化

【目的】优化基于间歇浸没式生物反应器系统(TIBs)的荔浦芋组培快繁体系,为荔浦芋脱毒组培苗的工厂化、自动化生产提供技术支持。【方法】以荔浦芋新品种桂芋2号茎尖分生组织脱毒诱导获得的不定芽为外植体,利用TIBs培养系统筛选出适合组培苗增殖及生根的最佳激素组合,并分析不同继代材料、接种密度及浸没间歇频率对组培苗增殖和生根效果的影响。【结果】利用TIBs培养系统可有效提高荔浦芋组培苗的增殖效果,增殖倍数达28.96倍,约是传统固体培养方法(2.87倍)的10倍,且组培苗的株高和生根数均极显著高于传统固体培养植株(P<0.01)。在TIBs培养系统中,含4.00 mg/L 6-苄氨基嘌呤(6-BA)+0.05 mg/L萘乙酸(NAA)的培养基最适合荔浦芋组培苗增殖和生长,其组培苗增殖倍数为32.04倍。当接种材料为第4代荔浦芋继代材料、接种密度为10株/L、浸没间歇频率为5 min/6 h时,最有利于组培苗增殖和生长,增殖倍数均在30.00倍以上,可缩短萌芽时间,组培苗长势良好,且培养基污染率为0。【结论】利用TIBs培养系统对荔浦芋继代材料进行高效快繁具有可行性,可为实现及推动荔浦芋健康种苗繁育的工厂化生产提供技术支持。

利用间歇浸没式生物反应器进行慈姑组培快繁研究

以慈姑(Sagittaria sagittifolia)茎尖诱导的组培苗为材料,利用间歇浸没式生物反应器(TIBs)开展慈姑组培快繁激素组合的筛选、慈姑不同代数继代材料的培养效果、不同接种密度对慈姑组培增殖影响及不同间歇频率对慈姑组培快繁的影响等组培快繁技术体系研究。结果表明:TIBs系统可以使慈姑组培苗一代增殖19.5倍以上,比传统方法提高3倍以上;培养基含6-BA 3.0mg/L+NAA 0.01 mg/L的TIBs适合组培苗继代增殖培育;TIBs系统中,以第5代继代材料为宜,接种密度10株/L,间歇浸没频率在10 min/3 h时,最有利于慈姑组培苗的增殖和生长。

间歇浸没式生物反应器在辰星草培养苗扩繁中的应用

以茎尖培养得到的辰星草(Limonium hybrid'Misty Blue')培养苗(带2叶片)为试材.培养基为MS+BA1.0mg/L+蔗糖30g/L,pH调节为5.8.固体培养和振荡培养使用250 mL三角瓶,每瓶100 mL培养基.生物反应器培养使用5L气球型反应器,2L培养基.完全浸没式生物反应器培养时,无'载桥',培养苗在培养基中始终处于浸泡状态；间歇浸没式生物反应器培养时,离反应器底部15 cm处架有'载桥',培养基定时与'载桥'上的苗接触,设为每天4次(每隔5h,供给1h)、8次(每隔2h,供给1h)和12次(每隔1h,供给1h).生物反应器培养的空气注入量均为0.1 vvm (air volume/culture volume/min).温度(24±2)℃、光照1600 lx , 16 h/d,培养4周.每个处理重复3次.

间歇浸没式生物反应器在大规模组织培养中的应用研究

介绍了组织培养中4种间歇浸没式生物反应器,即叶轮驱动和蠕动泵驱动的间歇浸没式反应器及2种气体驱动的间歇浸没式生物反应器及其研究进展;综述了农林业中实现商业化生产和正在研究的一些树种以及存在的问题。

间歇浸没式生物反应器快繁草莓脱毒苗的参数

以茎尖脱毒处理诱导的草莓‘红颜’第3代继代苗为试验材料,利用间歇浸没式生物反应器进行组培苗增殖技术体系的研究。经过40d的增殖培养后,结果表明:(1)利用TIBs系统进行草莓组培苗培养增殖率约是传统培养方式的3倍;(2)TIBs系统中接种密度在2株/0.25L培养基/瓶,有利于草莓组培苗的生长;(3)TDZ和NAA质量浓度均为0.5mg/L时有利于TIBs系统中草莓组培苗的增殖;(4)TIBs系统中蔗糖质量浓度为30g/L较适宜;(5)荧光灯与红蓝LED灯对TIBs系统中草莓增殖无差异。

利用间歇浸没式生物反应器进行甘蔗脱毒苗快繁研究

利用新型间歇浸没式生物反应系统(TIBs)在培养基配方、接种数量、蔗糖浓度及品种差异等方面对甘蔗脱毒组培苗快繁进行研究。结果表明:①PP333及6-BA+PP333均能促进组培苗分化,增殖率较高且生长整齐,可进入下一阶段培养;②GA3浓度为1.0mg·L-1伸长培养效果最好,平均苗高9.87cm;③每升培养液接种量为20株时的增殖率最高;④培养基蔗糖浓度以20g·L-1较为适宜。利用该系统对ROC16和ROC22两个甘蔗品种的脱毒苗经过3个阶段的培养,ROC16增殖率达40倍,每瓶得苗800株苗左右;ROC22增殖率为30倍,每瓶苗的数量达600株。

溶解性微生物产物对浸没式膜生物反应器运行的影响

对溶解性微生物产物(SMP)的累积行为及其对浸没式膜生物反应器(SMBR)操作运行的影响进行了研究.在90 d的实验过程中,对总有机碳(TOC)、相对分子质量分布(MWDs)、比耗氧速率(SOUR)进行定期监测,采用死端过滤实验来检测SMP对膜污染的影响.结果表明,在SMBR上清液中SMP出现明显累积;随着实验运行,SMP中相对分子质量大于10 000的浓度增加显著;与相对分子质量小于1 000的SMP相比,此部分SMP对污泥活性和膜污染影响较大,对SMBR的出水水质影响较小.

胞外聚合物对浸没式膜-生物反应器膜过滤性能的影响

通过浸没式膜-生物反应器(SMBR)处理上海市城市内河水的试验,研究了反应器混合液中和2种疏水性不同的膜上污泥胞外聚合物(EPS)的量、组成、污泥特性及对膜过滤性能的影响.结果表明,混合液污泥中的溶解性EPS和固着性EPS比膜上污泥多,不同污泥的固着性EPS组分中蛋白质(EPSP)/多糖(EPSC)的大小顺序依次为混合液污泥<亲水膜污泥<疏水膜污泥.疏水膜污泥中溶解性EPS比亲水膜多,溶解性EPS和固着性EPS量及组分均有很大差异.混合液污泥的EPS流动性大,疏水性膜上污泥EPS的流动性较大.溶解性EPS对污泥特性及膜过滤性能影响较大.SMBR中亲、疏水性膜片上黏附的污泥的相对疏水性分别为53%、59%.比较2种膜片通量的变化发现,疏水性膜污染严重.

浸没式膜-生物反应器膜面污染物性质研究

研究了浸没式平板膜-生物反应器冬季运行时的膜污染状况。结果表明,出水COD稳定,但出现了亚硝酸盐积累,总氮的去除不是很理想。凝胶过滤色谱测定结果发现,O段混合液经0.45μm滤膜过滤的滤液和膜面污染物含有重均分子量千万级以上的大分子物质,而进水中并无此类物质。环境扫描电镜和能谱分析表明,膜面无机污染物的阳离子主要包括Na、Mg、Al、Si、K、Ca和Fe。傅立叶红外光谱分析证明,膜面有机污染物主要是多糖和蛋白质等物质,而且胞外聚合物可能是造成膜面污染的主要物质之一。

浸没式膜生物反应器中生物质的增殖及其对运行效能的影响

研究了浸没式膜生物反应器(sMBR)中生物质的增殖过程及其对反应器运行效能的影响.采用可编程逻辑控制器(PLC)对sMBR实现过程控制,在不排泥的情况下运行20-40d,生物质浓度达到9670mg/L,出水的各项指标达到最佳,但随着生物质的继续增殖,污泥表观黏度急剧增加,引起F/M的降低和传质困难,最终导致污泥活性降低及出水效果恶化.表观黏度与MLSS、EPS的增长趋势一致,表明这2个因素与活性污泥的表观黏度有着密切关系.采用SEM/EDS方法对不同阶段膜表面进行了观察及表面元素分析,结果表明膜表层污染物中有机物占主要部分,无机成分所占比例较小.

浸没式厌氧膜生物反应器膜污染及控制进展

叙述了浸没式厌氧膜生物反应器(SAnMBR)的膜污染机理及过程、膜污染的影响因素及其防治方法等,归纳了防治SAnMBR膜污染的有效措施。SAnMBR的运行模式决定了膜污染对其影响将比其他MBR技术(如好氧MBR和外置式An MBR等)更为关键。认为今后的研究中,需要综合考虑废水的水质特征、微生物代谢、操作条件等多种因素以减缓膜污染;从机理上了解污染途径与种类,优化膜通量、气体冲刷、投加填料等操作条件以及选择合适的膜组件和布置方式将是SAnMBR得以可持续、经济有效、稳定运行的保证。

浸没式膜-生物反应器污泥组分对膜污染的影响

研究基于中试规模的浸没式膜-生物反应器长期运行的基础上,通过改变操作条件和工艺参数系统考察污泥组分对膜污染的影响。试验结果表明,泥龄10 d时,混合液悬浮固体、胶体物质和溶解性物质对膜污染阻力的贡献分别为24.1%、36.1%和39.8%;泥龄20 d时,混合液悬浮固体、胶体物质和溶解性物质对膜污染阻力的贡献分别为43.9%、32%和24.1%;泥龄40 d时,混合液悬浮固体、胶体物质和溶解性物质对膜污染阻力的贡献分别为50.6%、27.3%和22.1%。随着泥龄的增加,胶体物质和溶解性物质所形成的阻力之和在总阻力中所占的比例逐渐下降,但仍为膜污染的重要因素。

采用浸没式膜生物反应器处理苯胺黑药浮选废水

为了获得高效的有毒选矿药剂浮选废水的处理工艺,率先开展利用膜生物反应器(sMBR)技术来处理含苯胺黑药选矿废水,研究不同水力停留时间和不同进水药剂初始浓度对sMBR系统的处理效果影响,并考察不同进水药剂浓度对系统污泥产生的影响。结果表明:水力停留时间的延长有利于系统的处理效果的提高,经济有效的水力停留时间为3 h;高浓度苯胺黑药对系统的COD去除效果有抑制作用,同时对系统污泥的浓度和活性有一定的抑制作用。sMBR在水力停留时间为3 h的条件下稳定运行,在此条件下处理不同进水药剂浓度的COD去除率大于80%。

浸没式膜生物反应器内膜面传质特性实验

应用粒子图像测速(PIV)技术测试膜面附近的气液两相流动力学特性,在6种不同曝气强度条件下,测试得到膜面附近的液相流场数据,并计算得到膜面传质系数、浓差极化边界层厚度以及膜面切向应力等膜面传质特性参数。结果表明,曝气强度和液相速度对膜面传质特性的影响较大,在一定范围内增加曝气强度可以使得膜面传质特性加强。本文的研究结果为膜生物反应器系统的优化设计提供了研究经验和实验数据。

浸没式双轴旋转厌氧膜生物反应器的污泥特性研究

研究了新型浸没式双轴旋转厌氧膜生物反应器(SDRAnMBR)处理模拟啤酒废水的污泥特性。结果表明,SDRAnMBR的污泥活性高、旋转剪切力没有对厌氧颗粒污泥的性质造成破坏并具有性能良好的絮体;而且能有效减轻污泥浓度、EPS、污泥粘度、污泥颗粒粒径的变化对膜污染的影响,使之能在较高的MLSS(18～19.5g·L-1)、较高的EPS浓度(50.9～63.9mg·gMLSS-1)、较小的污泥颗粒粒径(4.00～36.54μm)和较大的污泥粘度(6.6～7.5mPa·s-1)时稳定运行。SDRAnMBR中由膜旋转形成的三相旋转流和厌氧颗粒污泥的协同作用,使SDRAnMBR具有性能良好的活性污泥,同时强化了膜组件的抗污染性能。