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计算机控制技术在植物非试管快繁中的运用
发布者:徐伟忠,林伟洋,林国华   发布日期:2006-04-13   点击次数:326578

摘要

当前,我国种苗生产大多依赖于传统的种子育苗、扦插嫁接育苗,难以实现种苗生产的周年化工厂化与高效化,而且受限于自然气候环境而使育苗效果与质量难以保障,即使是较为先进的组培育苗也存在密封环境下培育所引起种苗生理失调、成活率低、成本高的现象。藉于此,通过深入研究育苗过程中相关环境因子的生理机制,特别是在自养同化这重要生理过程中的作用,提出了通过环境优化技术激发离体材料自身的光合同化本能,实现离体材料发育过程中所需的碳源、矿质营养、激素的自养自给和科学调控,形成了开放环境下的光自养微繁技术体系---植物非试管快繁,并就该技术的环控手段与环境模拟优化技术进行综合分析,建立了专业化用于离体材料快繁的计算机控制系统,从而有效地解决了传统育苗或组培育苗中一直没有解决的技术问题,正真建立了种苗生产的工厂化、智能化、自动化的现代种苗生产新模式。

关键词:

计算机控制、组培、光自养、离体材料、智能叶片、传感器、专家系统、植物非试管快繁

引言:

随着计算机及控制技术的发展,它的运用越来越广,渗透到生活工作学习生产的每个领域,特别是在工业军事上的运用更是一个国家综合实力的象征。而在农业领域的运用,起步较晚,即使一些单位采纳计算机技术作为农业生产工具,但大多限于国外的系统,少有自主知识产权的产品与技术,而且价格昂贵,一般生产者难以采用,离普及运用相距就更远了。针对这些问题,开发国产农业计算机控制系统已成为我国农业实现高科技的关键。当前任何先进的设施农业与高新技术都离不开环境的模拟与控制,常规的人工方法已越来越不适于生产力发展的要求,特别是一些在常规气候下难以正常生长的植物,更需通过环境的模拟控制来解决。比如当前的试管苗炼苗问题,存在成活率低,幼苗适应性差等技术瓶颈,如采用计算机的环境模拟控制技术,就可以轻松地实现与解决,还有一些对温度、湿度、光照有特殊要求的植物,或者一些适应气候范围很窄的种类,都可依赖于计算机控制技术实现成功栽培。

当前,用于农业生产上最多的是温室的智能化控制,但大多也是采用国外系统,而在种苗培育上的运用更是一个具有实际意义的重大课题,特别是在工厂化育苗上,采用计算机智能控制技术是培育壮苗批量生产商品苗的关键,更是实现周年生产的保障。时下,我国种苗生产技术还没有从自然气候与土壤的制限中走出来,也还没有像工厂化设施化的步伐迈进,即使一些企业采用了智能温室进行种苗的培育,也大多只是采用常规育苗技术再给予智能环境管理,没有根本上实现环境控制与育苗技术上结合的飞跃,现就一种工厂化育苗新技术植物非试管快繁技术为例,阐述计算机控制的重要性及实现技术飞跃的关键所在,也是计算机技术与育苗技术两门边缘学科结合的创新技术,只有基于计算机环境控制技术才可实现植物非试管快繁,才能实现工厂化规模化的种苗生产模式。

一、基于计算机智能控制的新型育苗技术体系---植物非试管快繁

植物非试管快繁技术是基于计算机环境控制技术与生物技术有机结合而形成的一种新型育苗技术。是植物的离体材料在计算机环境模拟条件下,实现全息性、全能性表达快速成苗的技术,也是依赖于计算机技术实现种苗周年生产工厂化培育的一项技术,它是当前育苗效率较高成本较低实用性较强的农业生产新技术,现就该技术得以实现的理论基础与技术体系给予介绍。

1、环境是生物进化的主动力,也是基因表达的决定因素

环境是生物进化的主动力,是生物从低级生物进化为高级生物,从常规物种演变为新物种的动力源,只有不断变化的环境才能对生物进行自然选择,才让生物在环境选择中进化[1]。另外,适合的环境也极为重要,它是生物生存与发展的基础。如植物的光合作用,需要适宜的温度、湿度、光照、水份及二氧化碳甚至是地球的磁场等环境,离开了这些环境因子,生存与生长就不可能成立。从这个角度说,任何农业生产中所相关的经济植物也同样需要适合的环境与促进进化的变化环境,但这种环境在没有计算机控制条件下只得依赖于自然,不能进行最佳化的人为意志调节调控,培育与生产效率较低,如对于自然界的灾害天气就根本难以抵御,而使农业生产受损。但随着农业生产力水平的提高,近年设施农业的快速发展,许多经济植物栽培都从自然走进了人工设施,环境问题有了很大改善,农作物产量质量也得以大幅度提高,可是离植物最佳的生长条件创造还有距离。

而植物的育苗技术如试管育苗,嫁接育苗及扦插育苗更是与气候或环境因子息息相关的农业技术。比如试管育苗就是利用试管与组培室的人工环境为细胞或组织的发育创造最佳的温光气热营养激素条件,使这些组织细胞的全能性全息性得以表达发育,成为与母本具有相同性状的植株。而嫁接也是一样,利用砧木与接穗间的亲和性,再借助环境的适应性,使两者的切口得以愈合发育,成一株完整的个体。同样扦插育苗也然,它必须在适合的季节,适宜的环境条件下,才能让离开母体的插穗重新恢复全能性发育,而成为<

--来源:【浙江省农科所农业智能化快繁中心】

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