年产300万株望鹤兰种苗的工厂设计

年产300万株望鹤兰种苗的工厂设计 姓名:李宏杰 班级:生物工程1001班 学号:201007222 学院:化学与生物工程学院 目录 前言 1.望鹤兰的概况 1.1望鹤兰的概述 1.2望鹤兰的经济价值及繁殖 1.3望鹤兰的生产发展概况 1.4望鹤兰的普通培养简介 1.5望鹤兰的快速繁殖介绍 2.望鹤兰种苗培育技术 2.1选择 2.2培养条件 2.3 外植体选择与消毒灭菌 2.4 继代增殖 2.5 试管苗生根培养 3. 炼苗移栽 4.设施设备 5.工艺流程的选择及生产安排 6 计算种苗生产量 7 工厂厂的基本布局 8.管理 9.参考文献 10.附录 2 前言 素有“ 鲜切花之王”的鹤望兰, 其植株姿态优美,花形奇特, 色彩艳丽, 具有极高的观赏价值和经济价值, 在国内外市场很受欢迎, 是极具发展潜力的高档花卉 。目前在我国, 鹤望兰的生产仍主要采用种子繁殖和无性分株繁殖, 但因其增殖系数太低, 这两种常规的繁育方式均不能适应大批量生产的需要,无法满足日益增长的市场需求。自80 年代初, 国内外就开始了采用组培法快速繁殖鹤望兰的研究。鹤望兰产业化可以从根本上改变鹤望兰产品价格受制于人的被动局面。从演化趋势看, 未来若干 年后, 中国的鹤望兰经济资源可能控制在国内3~ 4 家特大型鹤望兰产业集团手中; 这时国内鹤望兰的出 口价格将不会仅仅是由国外客商单方面确定, 它必须与国内鹤望兰产业集团协商确定, 因而从根本上改变 鹤望兰产品价格受制于人的被动局面[ 6] 。 3) 鹤望兰产业化有利于鹤望兰的国际标准化。中国农产品要想进入国际市场, 产品的标准化是一个 突出问题, 而鹤望兰的标准化是由生产过程的标准化所决定的, 如果沿用传统的种植方式是不可能实现这 种标准化的[ 7] 。 1. 望鹤兰的概况 1.1望鹤兰的概述 【学名】Strelitzia reginae Banks. 【分类】旅人蕉科(Musaceae)、鹤望兰属 【别名】极乐鸟花、天堂鸟 【产地】原产非洲南部，现广泛栽培。美国、德国、意大利、荷兰和菲律宾等国都盛产鹤望兰。我国自20世纪90年代以来，在广东、福建、江苏等地建立了鹤望兰种苗和盆花的生产基地。 【花语】自由、幸福、潇洒、为恋爱打扮的男孩子 (1) 形态特征 常绿宿根草本。高达1,2米，根粗壮肉质。茎不明显。叶对生，两侧排列，革质，长椭圆形或长椭圆状卵形，长约40cm，宽15cm。叶柄比叶片长2,3倍，中央有纵槽沟。花梗与叶近等长。花序外有总佛焰苞片，长约15cm，绿色，边缘晕红，着花6,8朵，顺次开放。外花被片3个、橙黄色，内花被片3个、舌状、天蓝色。花形奇特，色彩夺目，宛如仙鹤翘首远望。秋冬开花，花期长达100天以上。 (2) 生态特征 鹤望兰喜温暖、湿润气候，怕霜雪。南方可露地栽培，长江流域作大棚或日光温室栽培。生长适温，3月至10月为18,24?，10月至翌年3月为13,18?。 3 白天20,22?、晚间10,13?，对生长更为有利。冬季温度不低于5?。 鹤望兰是一种喜光植物。夏季强光时宜遮荫或放荫棚下生长。冬季需充足阳光，如生长过密或阳光不足，直接影响叶片生长和花朵色彩。每片单叶从萌发至发育成熟需40,45天。从出现花芽至形成花苞需30,35天。单花开花13,15天，整个花序可持续观赏21,25天。 有一种生长在新几内亚和澳洲地区的鸟叫做“天堂鸟”，由于这种花与天堂鸟的羽毛相似，所以，鹤望兰还有一个名字叫做天堂鸟(Bird of Paradise Flower)。橘色的花瓣、蓝色的雌蕊，组成了这种色彩瑰丽的花朵。花形呈锐角状。只要一朵天堂鸟，就足以使得整个花束显得栩栩如生了。 鹤望兰为典型的鸟媒植物，原产地靠体重仅2克的蜂鸟传粉，一般需人工授粉后才能正常结实。 1.2望鹤兰的经济价值 鹤望兰为芭蕉科多年生草本植物,原产非州及拉丁美洲。其叶片终年长青,花朵艳丽、花姿优雅、端庄大方,花色红蓝相间、艳丽多彩。花形酷似仙鹤,当花盛开时,酷似仙鹤翘首伫立,引颈远眺。江苏省沐阳县的新河、颜集、沭城等地花农于近年引进栽培,获得了较高的收入,栽入盆中植株成型后,667平方米(1亩)收入一般在万元以上。 1.3望鹤兰的生产发展概况 一般来说, 实生苗需栽至第5 年或10 — 12 枚叶片才能开花, 分株苗也需1年以上才能开花, 以1 亩计算鹤望兰的投入与产出比(1 年为1 经营周期), 以每亩60 株, 每株8 元, 成株(5 年)年均产花5 支, 新芽2 个, 切花平均5 元/ 支标准计算, 总利润为巧400 元。投资国收期6 年。由此可见, 鹤望兰是一项高投人高产出的产业。鹤望兰是一种深受消费者喜欢的高档切花。我国切花的需求量每年呈上升趋势, 按全国40 个城市计, 每个城市不到800支花, 这个数字与其他较发达国家相比差距甚大, 远远满足不了市场需要, 因此,鹤望兰的发展前景十分诱人。高投入、高 产出、低风险为鹤望兰产业化经营创造了良好的发展前景。而且鹤望兰具有分蘖繁殖能力强、开花期长、 适应性强、管理成本低等优点, 因此发展前景十分诱人。鹤望兰产业化经营研究有利于促进鹤望兰生产向 规模化、专业化方向发展, 切实满足日益增长的消费需要; 有利于带动区域经济快速发展, 促进农业增收; 有利于提升鹤望兰的品质, 加快出口创汇能力; 有利于降低成本, 提高产品在市场的占有率和核心竞争力; 有利于产品的多层次开发利用, 提高其产品的附加值。 1.4望鹤兰的普通繁殖简介 鹤望兰可用播种或分株法进行繁殖 (1)播种 4 作为典型的鸟媒植物，在一般栽培条件下，需人工辅助授粉才能结实。每枝花为一个花序，上面的花陆续开放，故授粉需分次重复进行，授粉80-100天种子才能成熟。种子采收后应及时播种，播种期宜在每年3-4月间，发芽适温为25-30?。鹤望兰种子发芽率极低，且播种后15-20天发芽，再经栽培5-6年才能开花，故生长周期很长。生产上若应用播种繁殖苗，则常先假植在营养袋中，2-3年后再行定植。 (2)分株 平时多用分株繁殖。通常选择生长健壮，分株较多的个体，挖出后去掉培养土，由根茎处用利刀切开，伤口处理后再种植。分植后必须遮荫，以日照50%-70%最佳，强光直射将影响生长发育。 1.5望鹤兰的快速繁殖介绍 建立以组织培养为基础的望鹤兰快速繁殖体系。以望鹤兰成熟种子切段作为外植体的组织培养方法。以MS为基本培养基，选择合适的激素的种类和浓度的培养基，建立望鹤兰的快速繁殖体系。 通常望鹤兰以播种繁殖，种子需进口，且发芽率低，实生苗需生长5—6年 —4才能开花。利用组织培养不但能大量快速繁殖，且组培苗的生理年龄较大，3年即可开花，因此具有较大的经济和生产意义。 2.望鹤兰种苗培育技术 2.1材料选择 供试鹤望兰( St reli tz ia reginae Aiton) 材料包括种子切段、无菌播种获得的胚芽以及购自花圃的开花株和一年生苗的主茎。开花株和一年生苗取材前在室内漫射光培养1 周。 2.2培养条件: 基本培养基为MS (1)诱导丛生芽的培养基 MS+6-BA2.0mg/L+ZT1.0mg/L+IBA0.1mg/L+NAA0.1mg/L; (2)增殖培养基MS+6-BA0.8 mg/L +2，4-D0.45 mg/L +活性炭6% (3)生根培养基为1/2MS+IBA0.5 mg/L +NAA0.5 mg/L。以上培养基均加入0.8%琼脂粉，(1)加3%蔗糖，(2)加2%蔗糖，pH均调至6，培养温度白天22摄氏度，夜间20度，光照度2000lx，每天光照12小时。 2.3(外植体选择与消毒灭菌 选鹤望兰种子切段作外植体，种子经预处理后, 用70%乙醇浸1 min, 再用0.1% HgCl2 溶液浸泡18min, 用无菌水冲洗5- 6 次，无菌播种到三角瓶或纵切接种到培养基上。 2.4(继代增殖 培养接种后1—2个月，形成愈伤组织并分化出小植株。将植株切成具有3—4个芽的芽丛进行继代培养，经过3—4周又可继代。 2.5(试管苗生根培养 5 生根可在培养基上进行，也可在瓶外进行。将丛芽切割开，单个芽接到生根培养基上，培养4周后可长成4—5cm高、具5—6条根的健壮苗。 3. 炼苗移栽 3.1 温室消毒 移栽前半个月，用1%的甲醛溶液对温室进行熏蒸消毒;用石灰水或高锰酸钾溶液对地面消毒;用高锰酸钾溶液对工具浸泡消毒。 3.2 炼苗 长出2,3片叶子的生根苗即可进行炼苗。先将生根苗连同容器一起置于移栽设施中，放置1周，然后打开瓶口再放置2d,3d。 3.3 移栽 (1)移栽时 移栽前先将水草用1000倍的多菌灵或百菌清浸泡24h，使其充分吸收水分，然后用脱水机将其脱水至手握无水下滴即可用于移栽。移栽时小心取出生根苗,用清水洗去根部粘附的培养基,用水草包住幼苗根部移栽到穴盘中。 (2)环境要求 空气湿度保持在80%,90%，遮光率50%,光照强度 10000Lx左右,环境温度控制在22?,26?。经1个月,2 个月的管理,待小苗长出1,2对新叶时移栽到营养钵中。随着幼苗的生长,逐渐更换大的营养钵。 5.4.3 在小苗管理期间要经常喷水,但水苔不能积水或过湿 ,防止烂根。每隔 2周,3 周追1次稀薄液体肥料 ,定期喷洒杀菌剂 ,预防病害发生。 4.设施设备 4.1组培设施 一般由洗涤室、灭菌室、培养基配制室、无菌接种室、培养室、炼苗室组成。 4.2仪器设备 洗涤室主要有自动或半自动洗瓶机、水槽、塑料箱、干燥箱、晾瓶架等。 灭菌室主要有高压蒸汽灭菌锅、器械消毒器、紫外灯、烘干箱、微孔滤器等。 培养基配制室主要有电子天平(0.0001g、0.01g)、量筒、微波炉、冰箱、移液管、烧杯、酸度计、容量瓶、药品柜、实验台等。 无菌接种室主要有超净工作台、或酒精灯、剪刀、镊子等 。 培养室主要有培养架、紫外灯及控温、控湿、控时设备等。 4.3温室设施 温室要求冬季能加温，夏季能降温，能控制光照、温度、湿度等的日光温室、玻璃温室或PC板温室等。主要有栽培床、灌溉设备、穴盘等。 5.工艺流程的选择及生产安排 6 调制合适 包扎完成 培养基配置 PH调节 分装于三高压灭菌 角瓶 灭菌 完成 植物组织获 接种 培养基 取 培养、生 继代、扩繁 病毒鉴定 生根、炼苗 芽诱导 出苗 6 计算种苗生产量 6.1. 盆栽苗 20株盆栽苗 6.2试管苗 将热处理后的盆栽苗腋芽剪下来，每盆一般能剪12个，所以它的繁殖倍数大约在10-12倍，所以可获得试管苗: 20×12=240(株) 6.3. 生根苗 望鹤兰的生根率大概在98%左右，及生长的望鹤兰生根苗大概在: 240×98%=235(株) 正常望鹤兰生根苗经过3-4代的继代繁殖(繁殖倍数为10倍)，可得到原种苗: 235×10×10×10=235000(株) 6.4. 商品苗 根据望鹤兰的生产周期，不同月份的产量见1: 表1 各月份生根苗的产量 月份 基数 繁殖倍繁殖代数 合计 数 2 5000 20 1 5000×20×1=100000 3 10000 20 1 10000×20×1=200000 7 4 20000 20 1 20000×20×1=400000 8 20000 20 1 20000×20×1=400000 9 20000 20 1 20000×20×1=400000 10 20000 20 1 20000×20×1=400000 11 10000 20 1 10000×20=200000 合计 210(万) 6.5 容器数量选择 1. 花盆 由于所需盆栽苗20盆，则所需花盆数为: 20，5=25(个) 2. 培养皿 种苗在继代培养过程中最高基数是20000株，繁殖倍数为20，培养皿可以培养10株，则需要培养皿数量为: 20000×20?10=40000(个) 3. 三角瓶 生根苗在继代培养过程中需要三角瓶用于继代培养及生根培养。在继代过程中每代的最高产量是400000株脱毒苗，而三角瓶一般能够培养5株苗，则需要三角瓶数量为: 400000?5=80000(个) 4. 塑料穴盆 本实验采用的是规格为10×10=100孔穴的塑料穴盘，年产200万株望鹤兰苗所需的塑料穴盘的数量为: 2000000?100=20000(个) 6.6 物料衡算 表3-3 MS培养基中无机10倍液 成份 含量(g) 用量(kg) MgSO4?7H2O 7.38 184500 Ca(NO3)2?4H2O 2.87 71750 Na2SO4?10H2O 4.53 113250 NaH2PO4?H2O 0.191 4775 KNO3 0.8 20000 8 KCl 0.65 16250 MnSO4?4H2O 0.066 1650 表3-4 MS培养基中无机100倍液 成份 含量(g) 用量(kg) KI 0.075 1875 ZnSO4?7H2O 0.27 6750 H3BO3 0.15 3750 表3-5 MS培养基中有机100倍液 成份 含量(g) 用量(kg) 蔗糖 0.3 7500 Thiamine(ViB1) 0.01 250 Nicotic acid 0.05 1250 Pyridoxine(ViB6) 0.1 2500 7 工厂厂的基本布局 用于试管苗快繁的组织培养工厂，需要干净干燥的环境条件，周围应避免有严重污染源，有条件时最好能放在建筑屋的二楼。一个小规模的植物组织培养工厂或生产车间，至少应具备有:准备室(洗涤室、培养基配制室、培养基分装及高压灭菌室)、接种室、培养室、炼苗温室等主要房屋设施(图4)，根据生产规模设计各室的大小，现以一个年产草莓脱毒试管苗500万株规模的组织培养工厂为例，介绍需要的设备条件。 准备室 接种 培养室 炼苗温室 二 楼 室 一楼 办公室 仓库 入口 图1 草莓苗培育工厂平面设计图 9 8.管理 鹤望兰在室内栽培容易发生介壳虫，可采用人工清除或用40%的乐果乳油1000倍液喷杀防治介壳虫。或者用800倍的亚硫铵磷药液，每周喷洒一次防治。鹤望兰组织培养的褐变，对不同外植体类型、大小以及不同培养基成分和状态对鹤望兰组培褐变的影响进行研究。结果表明:开花株和一年生苗褐变严重,种子切段和无菌播种苗的褐变较轻;外植体较大有利于减轻褐变;纸桥液体培养可以有效降低外植体的褐变度。 10 9.参考文献 [1]鹤望兰组织培养的褐变因素及防止措施《四川农业大学学报》 2003年03期 [2]鹤望兰叶片矿质营养特性及配方肥对其生长开花的影响 黄敏玲; 叶秀仙; 吉林农业大学学报 2007-12-15 [3]鹤望兰的规模栽培与发展前景 陈鑫辉 农业科技通讯 2002-08-17 [4]鹤望兰产业化经营的研究 连巧霞 福建林业科技 2006-09-25第33 卷第3 期2 0 0 6 年9 月 [5]福建林业科技鹤望兰产业化经营的研究连巧霞《甘肃农业科技》1994年01期 [6]鹤望兰种子繁殖技术初探 钱妙芬,唐胜富,郭海兰;鹤望兰增产栽培和管理技术[J];北方园艺;2001年06期 [7]王振忠,蔡邦平,陈登雄,王瑛纯;鹤望兰的自花与异花授粉研究[J];北京林业大学学报;2001年02期 [8]蝴蝶兰组培快繁技术的研究进展李娜 广东农业科学 2007年 第11期卢忠义; [9]吲哚乙酰酸氨基酸在蝴蝶兰离体繁殖中的作用[J]福建热作科技1984年4期 [10]张作慧;;蝴蝶兰生产与工厂化生产基地建设[A];西部大开发 科教先行与可持续发展——中国科协2000年学术年会文集[C];2000年 张洪东;;蝴蝶兰组织培养以及工厂化生产的研究[A];植物组织培养与脱毒[11] 快繁技术——全国植物组培、脱毒快繁及工厂化生产技术学术研讨会论文集[C];2001年 ;蝴蝶兰冬管要点[N];江苏科技报;2001年 [12]李香平 [13]《扬州大学》 2003年 蝴蝶兰快繁技术的研究 蔡斌 [14]朱建华著.植物组织培养实用技术.中国计量出版社,2002年。 [15]梁世中主编.生物工程设备.中国轻工业出版社，2002年2月。 [16]陈洪章等编著.生物过程工程与设备.化学工业出版社，2004年2月第1版。 11 10附录1 MS基本培养基配制用量表 配1L母液称取量使用浓度 配1L培养基吸取母液量种类 成分 (mg) (mg/L) (ml) 硝酸钾KNO 19000 1900 3 硝酸铵NHNO 16500 1650 43 大量元素 磷酸二氢钾KHPO 1700 170 100 24 硫酸镁MgSO.7HO 3700 370 42 氯化钙CaCl.2HO 4400 440 22 碘化钾KI 83 0.83 硼酸HBO 620 6.2 33 硫酸锰MnSO.4HO 2230 22.3 42 微量元素 硫酸锌ZnSO.7 HO 860 8.6 10 42 钼酸钠NaMoO.2 HO 25 0.25 242 硫酸铜CuSO.5 HO 2.5 0.025 42 氯化钴CoCl 2.5 0.025 2 乙二胺四乙酸二钠 Na.EDTA.2 HO 3730 37.3 22铁盐 10 硫酸亚铁FeSO.7HO 2780 27.8 42 肌醇 10000 100 甘氨酸 200 2 有机物 盐酸硫胺素/VB1 40 0.4 10 盐酸吡哆醇/VB6 50 0.5 烟酸 VB5或VPP 50 0.5 BA 50 依据各培养阶段取量 NAA 50 调节物质 蔗糖 20000 20000 琼脂 7000 7000 pH 5.8 附录2 培养容器中培养物的表现、可能原因及改进措施表 培养阶段 培养物的表现 症状产生的可能原因 可供选择的改进措施 12 水浸状 表面灭菌剂过大; 试用较温和的杀菌剂，降 变色、坏死 时间过长; 低浓度、减少时间。试用 茎断面附近干枯 外植体选用部位不当;时期其他部位，改在生长初、 不当 中期采样。 初 长时间没有反应 生长素种类不当;用量不足;增加生长素，增加2，4-D。代 温度不适宜 调整培养室温度 培 愈伤组织旺盛，疏松，后期水状 生长素、细胞分裂素用量过减少生长素、细胞分裂素养 大;培养温度过高;培养基用量，适当降低温度。 渗透势低 愈伤组织生长紧密、 细胞分裂素用量大; 减少细胞分裂素和糖的用 平滑或突起粗厚、 糖浓度过高; 量 生长缓慢 生长素过量亦可引起 侧芽不萌发、皮层过膨大，皮孔选材样本过嫩，生长素、细减少生长素、细胞分裂素 长出愈伤组织 胞分裂素用量过大 用量 苗分化量少，速度慢，分枝少，细胞分裂素不足;温度偏高;增加细胞分裂素，降低温 个别长的高 光照不足 度， 苗分化数量较多，生长慢，部分细胞分裂素用量过多; 减少生长素或停用一段时 畸形，节间短，苗丛密集，过度温度不适宜 间，调节适当温度 微型化 继代培养苗分化数量较少，苗畸形，培养生长素用量偏高;温度偏高 减少生长素用量，适当降阶段再分较久苗可能在愈伤组织分化 低温度 化与丛芽叶粗厚变脆 生长素用量过高;或兼用细适当减少生长素用量，避苗增殖 胞分裂素用量偏高 免叶接触培养基 再生苗的叶缘、叶面等处，偶有细胞分裂素用量过高;亦或减少细胞分裂素用量，或 不定芽 该种植物适宜于这种再升式 分阶段利用这一再生方式 丛生苗过于细弱，不适于生根操细胞分裂素过多;温度过高;减少细胞分裂素用量，延 作和移栽 光照不足;长时间不转接;长光照时间，增加光照， 空间小 及时转接，降低温度 培养物的表现 症状产生的可能原因 可供选择的改进措施 常有黄叶、死苗夹于丛生苗中，瓶内气体状况恶化，pH变化部分措施同上。去除污染， 部分苗逐渐衰弱，生长停止 过大;时间长不转接;糖以控制温度 培 消耗;光合作用不足自身维 养 持;瓶内乙烯含量高;培养 阶 物已污染;温度不适 段 幼苗生长无力陆续发黄落叶，组部分原因同上。植物激素配部分措施同上。及时转接， 织水浸状、熟状 比不适，无机盐浓度不当 适当调节激素配比 幼苗淡绿，部分失绿 铁盐不足，PH值不适，铁、仔细配制培养基，注意配 锰、镁元素配失调，光过强，制配方成分，调好PH，控 温度不适 制光温条件 13