阅读说明：本技术 用于自动培育植物的营养介质 (Nutrient medium for automatically cultivating plants ) 是由 F·冯伦德施泰特 于 2019-01-10 设计创作，主要内容包括：本发明涉及用于培养植物的营养介质,其特征在于,所述营养介质包含：(a)3g/l至18g/l的琼脂；以及(b)0.5g/l至3g/l的卡拉胶,以及涉及包含这样营养介质的植物插体。此外,本发明涉及培养植物插体的方法和在使用所述植物插体的情况下用于自动化或部分自动化地培养植物的方法。(The present invention relates to a nutrient medium for cultivating plants, characterized in that it comprises: (a)3g/l to 18g/l agar; and (b)0.5 to 3g/l of carrageenan, and to plant inserts comprising such a nutrient medium. Furthermore, the invention relates to a method for cultivating plant inserts and to a method for the automated or partially automated cultivation of plants using said plant inserts.)

用于自动培育植物的营养介质

背景

本发明涉及用于植物的营养介质以及由其制备的植物插体(Pflanzstopfen)(“体外插体”)。

在营养植物培养领域中、尤其在繁殖结果的和观赏的植物的领域中，保证新植物的标准化且无菌地培育变得越来越重要。由于不断增长的国际贸易，尤其使用土壤基质越来越多地与各种问题相关。因此各个国家禁止引入在土壤基质上培养的植物，因为其无菌性几乎无法得到保障。因此当例如必须为不同的国家建立不同的生长基质或者为将其引入而必须获得特殊授权时，使用土壤基质通常与高成本相关。

出于这些原因，越来越多地将植物繁育器套在用于植物繁殖的体外基质(例如基于结兰(结兰胶))上。体外基质一般包含标准化的营养物质量并且可以被消毒，从而能够保证其无菌性。通常，对于再生性繁殖，用手将单独的嫩芽放置到体外基质上。一旦已经形成细的根系，就可以再次用手进一步处理由嫩芽和基质构成的植物单元，例如通过将两者***土壤基质中。然而这种工作方式是人力、时间和成本密集的。此外，手动处理只能在有限的程度上做到标准化。

在PCT/EP2017/000922中描述了一种装置，所述装置能够自动化地进行上述繁殖步骤。所述装置首先通过第一抓握器抓取单独的待繁殖的植物。然后将悬挂在第一抓握器处的单独的植物针对性地切碎成克隆体(Klone)并且通过第二抓握器自动化将单独的克隆体传输出去以进行进一步处理。

为了同样能够使随后的步骤——尤其将克隆体施加到由营养介质形成的植物插体上并且进一步操作这个植物插体——自动化，存在对如下营养介质的需求，所述营养介质一方面足够牢固，以便允许通过装置的抓握器来进行操作，并且另一方面不妨碍形成足够的根系。现在已知的体外营养介质不满足这些前提要求，因为它们不具有足够的稳定性。

说明书

这个目的通过具有权利要求1所述特征的营养介质以及包含该营养介质的植物插体来实现。

在第一方面，本发明尤其涉及用于培养植物的营养介质，其特征在于，所述营养介质包含(a)3g/l至18g/l的琼脂；以及(b)0.5g/l至3g/l的卡拉胶。在本发明的范围内已经出人意料地确定，由凝胶化剂琼脂和卡拉胶形成的这种混合物具有足够用于由机器抓握器操作的强度并且同时允许形成必需的根系，尽管单独的凝胶化剂自身在类似的浓度下可能不会产生足够的凝胶化效果。本发明的营养介质由此适合于手动以及自动培养和繁殖植物。在本发明的营养介质中，可以进行所有重要的培养步骤，包括植物的发育、繁殖、保护和优化。

相对于现今使用的用于植物培养的营养介质和方法，本发明的独特之处尤其在于，植物生长快速，因为在用根据本发明的营养介质制备的植物插体中其生长不受阻碍。如此培养的植物发育均衡并且发育成强健的植物。此外，本发明的自动化培养方法伴随着良好的培养和销售参数的可计划性、由于自动化而节约成本和时间、减少的手工作业、安全的植物健康度以及更高的长成率。根据本发明的营养介质和植物插体可以出口到全世界，因为它们是经消毒且无病害的并且由此可以对植物健康进行认证。还可以借助于植物插体和对应的植物板保护幼小植物免受脱水和损伤影响。最后，在扎孔之后植物插体中的植物还可以更容易地适应未消毒的温室条件，从而降低损失。

根据本发明的营养介质尤其为适合于植物的营养繁殖的介质。但是，同时，所述介质还可以用于植物的有性繁殖、尤其播种。与有性繁殖不同，营养繁殖是无性的并且依赖于来自植物部分(例如插条)的植物增殖。对本领域技术人员而言已知的是，营养介质——除了在此描述为重要的成分之外——还包含其他的添加物质，如养料等。养料要匹配相应的植物种类、培养目的和培养类型(营养/有性)并且因此是可变的。在本文中其他位置说明了适合的添加物质和添加物质组合。

可以根据本发明培养和繁殖的植物可以是能够在包含凝胶化剂琼脂和卡拉胶的基质上生长的任何植物。在特别优选的实施方案中，本发明的产品和方法适合于培养观赏植物、多年生植物和/或木本植物。优选的观赏植物包括例如蝴蝶兰(兰花)、花烛和白鹤芋。优选的多年生植物包括例如紫锥菊、铁筷子和矾根。优选的木本植物包括例如枸杞、泡桐和越橘。应理解，本发明的产品和方法的使用并不限于这些植物。

术语“培养”表示创造和维持保证(也就是说有助于和/或允许)植物生长的条件。这包括保证繁殖的条件。本发明的方法和产品优选用于植物的繁殖，也就是说从种子培养植物嫩芽或者从克隆体培养植物嫩芽。

如所提及的，营养介质包含3g/l至18g/l的琼脂。营养介质优选包含5g/l至12g/l、更加优选5.8g/l至9.5g/l的琼脂。在一个实施方案中，营养介质以5.8g/l至7g/l的浓度包含琼脂。因此琼脂例如可以以约6.4g/l的浓度被包含在营养介质中。

琼脂(也称为Agar-Agar)是特定藻类的细胞壁中的结构性碳水化合物，它可以包括半乳糖聚合物并构成胶冻。获取琼脂的来源以及制备琼脂的方法是本领域技术人员已知的。因此例如可以由若干藻类的细胞壁中获取琼脂，例如从红藻中。在琼脂中，强凝胶形成剂琼脂糖产生了凝胶化能力。在EU中允许琼脂以编号E 406作为食品添加物质。虽然琼脂在45℃下已经凝胶化，但是它是非常耐温的，使得还可以在高温下将其消毒。此外，在没有明显强度损失的情况下还可以先后多次消毒。琼脂可以充足的量商购(例如作为CERO琼脂粉，型号8925X；CERO琼脂Gracellaria粉，型号8925Q；1-Plant琼脂1200g/cm²；I.A.-Mikro琼脂880g/cm²；Vitro琼脂1200-900g/cm²；Vitro A1琼脂1200g/cm²；Gelrite；Gellan Gum型号2)。琼脂优选具有(根据Nikkan-Kobe测试测定；1.5％，15h)800至1300g/cm²、优选800至1000g/cm²、更加优选850至960g/cm²、仍更加优选890至930g/cm²、例如910g/cm²的凝胶强度。用于测定凝胶强度的方法是本领域技术人员已知的并且包括Nikkan-Kobe测试。

营养介质还包含0.5g/l至3g/l的卡拉胶。营养介质优选包含1g/l至2.2g/l的卡拉胶、更加优选1.3g/l至1.9g/l的卡拉胶。因此卡拉胶例如可以以约1.6g/l的浓度被包含在营养介质中。

卡拉胶同样是由存在于红藻细胞(爱尔兰苔皱波角叉菜)中的长链碳水化合物形成的凝胶化剂(同义词：丹麦琼脂)。在EU中允许卡拉胶以编号E 407作为食品添加物质。卡拉胶可以充足的量商购(例如作为CEROGEL卡拉胶，型号8886)。卡拉胶优选具有(根据Nikkan-Kobe测试测定；1.5％，20℃)400至1000g/cm²、更加优选500至900g/cm²、仍更加优选600至800g/cm²的凝胶强度。卡拉胶可以在其从红藻提取物中分离之后直接用在本发明的营养介质中。因为在卡拉胶提取物内部尤其κ级分的独特之处在于良好的凝胶化能力，所以卡拉胶优选包含高比例的κ级分(κ-卡拉胶)。因此卡拉胶可以包含例如80％或更多、优选90％或更多的κ卡拉胶。在本发明的营养介质中使用的卡拉胶优选为κ卡拉胶。

在一个优选的实施方案中，所述介质包含3至10g/l琼脂和0.5至3g/l卡拉胶，更加优选5g/l至8g/l琼脂和1g/l至2.2g/l卡拉胶。因此所述介质例如可以包含6.4g/l琼脂和1.6g/l卡拉胶。这两种组分琼脂和卡拉胶在这种浓度以协同作用的方式出人意料地已经产生了适合于自动操作的凝胶强度。

所述介质可以包括例如在6:1至2:1范围内、优选在5:1至3:1范围内、更加优选在4:1至3.5:1范围内的比率的琼脂和卡拉胶。

在一个优选的实施方案中，所述介质是无菌介质。用于消毒的方法是本领域技术人员已知的。营养介质例如可以通过蒸气压消毒(高压釜法)、微波消毒、辐射或消毒过滤来消毒。应理解，最后所述的方法仅适合于对处于液态的介质进行消毒。营养介质的消毒和凝胶化/固化优选彼此相关联。因此特别优选的是蒸气压消毒和微波消毒。

营养介质优选不含可能对植物造成微生物污染的成分。营养介质因此优选不含土壤(无土的)。术语“土壤”在此包括腐殖质、盆栽土、泥炭土等等。

本领域技术人员已知，凝胶化剂琼脂和卡拉胶只有从某些温度起才凝胶化并且由此为营养介质赋予对于作为植物插体的(自动化)使用所需的固态形式。本发明的营养介质因此可以具有液态或者较为固态或固态的形式。本文中应看作“固态”的适合的凝胶强度在本文其他地方定义。虽然根据本发明营养介质优选在固态形式下，但是本发明还可以包含液态营养介质。于是例如可设想的是，以液态形式传输营养介质。液态营养介质也可以用于制备植物插体，例如通过浇注成对应的形状。

琼脂和卡拉胶在35-41℃(琼脂)起的温度下凝胶化。然而这不排除可以使用更高的温度来将营养介质凝胶化，例如以便同时消毒。本领域技术人员能够获知适合的凝胶化温度。与其他凝胶化剂不同，本发明的琼脂和卡拉胶的混合物可以在没有明显品质损失的情况下多次加热并由此在需要时例如还可以多次消毒。

本发明的营养介质的独特之处在于具有如下的凝胶强度，所述凝胶强度允许以机器抓握并移动用所述营养介质产生的植物插体并且同时不会妨碍植物形成足够密的根系。营养介质尤其具有400至1200g/cm²、优选600至1000g/cm²的凝胶强度。

在一个特别优选的实施方案中，营养介质包含稳定形状的组分。除了琼脂和卡拉胶之外，这种稳定形状的组分有助于即使在机械应力下(如在自动化地移置所述插体时)并且在较长的培养时间段上保持植物插体的形状。这种另外的组分对于实现本发明的优点不是强制必须的，但是可以有助于优化本发明的植物插体和营养介质。稳定形状的组分可以是可溶于水和/或不溶于水的组分。

在优选实施方案中，稳定形状的组分为不溶于水的组分。这种组分稳定了由本发明的营养介质培养的植物插体并且确保当对插体浇水并且凝胶化剂由此随时间溶解时在植物插体内部形成的根系不会重叠到一起。这通常发生在培养时间流逝过程中，当植物插体在温室条件下被***到下一个较大的土壤基质中的挖空部中并且在那里被浇水时。不溶于水的组分因此是不能被水溶解的组分、尤其不能被水溶解的网络。

不溶于水的组分在植物插体中(并且任选地还已经在液态营养介质中)以网络的形式存在。这同样适用于下文详细说明的可溶于水的组分。网络构成用于支撑所形成的或待形成的根系的骨架。网络可以在营养介质或植物插体内部由不溶于水的组分形成。替代地，可以将网络添加到已经呈网络形式的营养介质或植物插体。网络占据的外部体积一般基本上对应于、例如小于植物插体的外部体积的最多40％、优选最多30％、更加优选最多20％。在此，网络具有孔和连成网的空腔。在孔和连成网的空腔之内可以形成根系。

所述不溶于水的组分优选地选自由以下项组成的组：植物部分、塑料、矿物材料、其混合物以及由其制备的材料。

适合的植物部分例如为黄麻、丝瓜络、亚麻、香蕉、椰子、泥炭藓、摩洛哥坚果壳、水果外壳、软木、***以及其他、尤其纤维型或含纤维的植物部分或植物；其中黄麻、***、亚麻和椰子的纤维型或含纤维部分是特别优选的，即黄麻纤维、***纤维、亚麻纤维和椰子纤维。

适合的塑料包括例如聚氨酯(例如呈聚氨酯泡沫的形式)和生物塑料，如聚乳酸(PLA)。

聚氨酯优选聚氨酯泡沫，一般由多元醇组分和异氰酸酯组分来制备，将这些组分混合并且在模具之内冷发泡。随后可以将经固化的聚氨酯(泡沫)切割成插体形状和尺寸的较小部件。这些部件可以以如形状和尺寸互补的形式用根据本发明的液态营养介质包覆模制。适合的聚氨酯泡沫是本领域技术人员已知的并且是可商购的(例如Oasis，Smithers-Oasis Germany GmbH，D-67269 Grünstadt，以及BVB Sublime，BVB Substrates NL-2678PS De Lier)。已经证实的是，具有2.00至0.05cm孔径的聚氨酯泡沫可以实现特别好的生根且同时实现稳定化，因此这样的聚氨酯泡沫是根据本发明特别优选的。这同样适用于本发明范围内使用的稳定形状的其他组分。聚氨酯泡沫优选为软泡沫。软泡沫的优点是，它们在干燥之后保持柔性(软性)并且不会***。这同样还适合于其他稳定形状的组分，也就是说稳定形状的组分优选为具有孔、优选具有2.00至0.05cm的孔径的泡沫。

对于本发明而言适合的聚乳酸(PLA)具有与上文详述的聚氨酯相当的性能。这样的PLA是本领域技术人员已知的。PLA此外具有高生物相容性并且可以以可生物降解的方式形成。聚乳酸由此优选为可生物降解的PLA。聚乳酸还可以为可以借助于3D打印来打印的聚乳酸。以此方式，例如可以借助于3D打印来打印稳定形状的聚乳酸骨架并且随后用本发明的营养介质包覆模制。

适合的矿物材料尤其包括蛭石、其他硅化合物、粘土矿物和珍珠岩。从上述材料组制备的可以用于本发明营养介质的材料例如为石棉、浆料等。

优选使用来自植物的经干燥的植物部分，例如果实的经干燥的部分(丝瓜络)等。不溶于水的组分优选为丝瓜络。这些成分富含纤维素。应理解，经干燥的植物部分可以在其使用之前以适合的方式粉碎，例如通过用研钵研磨。但是，如上所述，不溶于水的组分还可以以未粉碎的形式、以网络的形式直接使用。因此例如可以从经干燥的丝瓜果实分离出一部分，该部分具有大约植物插体的外部体积。所述部分随后可以以如形状和尺寸互补的形式用根据本液态营养介质包覆模制。在此，液态营养介质流入网络中的孔和连成网的空腔中并且随后可以通过加热在那里固化。替代地，黄麻纤维、***纤维、亚麻纤维或椰子纤维例如可以通过将纤维编结而形成插体形状并且随后如上所述在模具中用液态营养介质进行包覆模制。

所有前述的且根据本发明适合的不溶于水的组分是指，它们即使在凝胶化剂琼脂和卡拉胶溶解之后也能够维持植物插体的结构。即，不溶于水的组分用于使所构成的根系稳定。为此目的特别优选的是含纤维的或构成纤维的组分，例如化合物或化合物的混合物。组分、尤其含纤维的组分一般在植物插体内部构成网络或者已经以(内生的)网络形式存在。换言之，不溶于水的组分为网络或成网剂。通过稳定用的网络，不溶于水的组分能够在溶解和去除(例如排出)可溶于水的凝胶化剂琼脂和卡拉胶之后防止植物插体和根系完全重叠到一起。

在溶解和去除凝胶化剂琼脂和卡拉胶时，由于不溶于水的组分的稳定作用，植物插体的外部体积减少小于60％、优选小于40％、更加优选小于20％。这意味着，例如10cm³(100％)的植物插体体积被不溶于水的组分稳定，使得由于添加水和/或溶解和去除凝胶化剂琼脂和卡拉胶最多减少到40cm³(初始体积的40％)、优选60cm³(初始体积的60％)、更加优选80cm³(初始体积的80％)的体积。

“不溶于水”在本发明的背景下意味着，水对植物插体中的组分和由其构成的结构的完整性没有影响或仅有很小影响。这当然并不排除，由于植物插体中的其他可溶于水的组分(如琼脂和卡拉胶)的损失，组分和由其构成的结构可能改变其形状。因此例如可能由于琼脂和卡拉胶的缺失，所构成的网络由于重力影响而略微(也就是说在先前所述的体积限度内)下塌。另外，此术语也不排除，组分可以由于接触水而溶胀，只要基本上(稳定地并且在所给出的体积限度内)维持网络结构。

应理解，网络可以由于其他的机械或生物影响而大幅度压缩。因为——正是在未消毒的温室条件下——假定的是，网络随时间流逝大幅度受到此类影响，并且一旦根系已经充分与包围植物插体的未消毒土壤基质相连，则网络对于稳定化而言也并不是必需的，所以以上通过网络进行稳定化的信息仅仅涉及将植物插体转移到土壤基质中之后的前六周。

替代于或附加于上述不溶于水的稳定形状的组分，营养介质还可以包含稳定形状的可溶于水的组分。适合的可溶于水的组分包括例如羟烷基纤维素和明胶，尤其带有胶体银的明胶。羟烷基纤维素优选地选自由羟甲基纤维素和羟乙基纤维素组成的组，其中前者是特别优选的。

羟烷基纤维素的适合的制备方法是本领域技术人员已知的。因此羟乙基纤维素(HEC)例如是被烷基化且通过受控氧化型链分解来熟化的纤维素与环氧乙烷的反应产物。在此，不仅可以使葡萄糖单元的三个游离的OH基团、优选在C-6原子上的伯羟基反应，而且还可以使在二醇取代基上的末端OH基团反应。因此，所谓的摩尔取代度(MS)(即每个葡萄糖单元转化的环氧乙烷分子的数量)是所谓的平均取代度(DS)的两倍至五倍。DS应理解为纤维素的每个葡萄糖单元所衍生的羟基数量。聚合物链上取代基分布的大小和均匀性确定溶剂化作用且因此确定制备几乎无漂浮颗粒的溶液和水凝胶的可能性。在生产过程中在纤维素熟化时产生起不同程度增稠作用的HEC类型。适合的HEC是本领域技术人员已知的且可商购的并且例如包括PHRIKOLAT HEC 100，一种在1％的溶液中具有4,500-6,500mPas(Brookfield)的高粘度羟乙基纤维素。其他的适合的羟烷基纤维素例如包括甲基纤维素，Sigma,产品编号M0262、M0387、M0512、M6385和M7140，CAS编号：9004-67-5；同义词：甲基纤维素A、甲基纤维素醚。羟烷基纤维素在2％的水溶液中优选具有400至10,000mPas的粘度。根据本发明，纤维素具有27.5至31.5重量％的烷氧基取代、优选甲氧基取代。

可以将羟烷基纤维素添加到本发明的液态营养介质并且与营养介质一起以所希望的形状和尺寸固化。营养介质优选以5至15％的浓度包含羟烷基纤维素。

同样，为了稳定化可以使用明胶、尤其明胶泡沫。在此，尤其优选的是使用具有比在本文中定义的植物插体尺寸更小的明胶部件并且用本发明的营养介质来包覆模制这些明胶部件。用于制备适合的明胶部件(例如明胶立方体)的方法是本领域技术人员已知的。此外，明胶部件也是可商购的。要谨记的是，优选使用包含胶体银且由此展现额外的杀菌作用的明胶部件。对应的明胶立方体例如作为“Gelatamp”(Roeko；Coltene，具有5％胶体银的明胶海绵，y-消毒)和(Gelita medical；例如方块-立方体，10 x 10 x10，50，GS-310，品号00715118，无银添加物，发泡凝胶)可获得的。

如上文提及的，营养介质包含另外的添加物质，例如像养料。营养介质例如可以包含养料，例如像宏量和微量养料；维生素、植物激素、其他凝胶化剂、糖和/或其他。所有添加物质都有助于或支持不同植物类型的生长。这可以以不同方式完成。因此，添加物质可以直接支持植物生长，例如通过为细胞等的形成提供构造单元，或者可以仅间接支持植物生长，例如通过防止或抑制同时存在的生物如细菌的生长。分别取决于待培养的植物类型来选择和组合添加物质。

虽然如上所述可以将防止或抑制同时存在的生物如细菌、真菌等的生长的添加物质加入到营养物质中，但是出人意料地已经确定，在本文中定义的由凝胶化剂琼脂和卡拉胶形成的混合物同样抑制了细菌生长。因此根据本发明，添加对应的添加物质并不是强制必需的。

适合的养料包括宏量养料，如氮(N)、磷(P)、钾(K)、钙(Ca)、镁(Mg)和硫(S)，其中宏量养料优选以化学化合物的形式被包含在营养介质中，这些化合物包含相应的宏量养料并且可供植物使用。营养介质例如包含呈KNO₃、NH₄NO₃、MgSO₄ x 7 H₂O、KH₂PO₄和/或CaCl₂ x2 H₂O形式的宏量养料。浓度为100至2000ppm。

适合的养料还包括微量养料，如硼(B)、铁(Fe)、碘(I)、钴(Co)、铜(Cu)、锰(Mn)、钼(Mo)、钠(Na)和锌(Zn)，其中微量养料优选以化学化合物的形式被包含在营养介质中，这些营养介质包含相应的微量养料并且可供植物使用。营养介质例如包含呈MnSO₄ x H₂O、ZnSO₄x 7 H₂O、H₃BO₃、Na₂MoO₄ x 2 H₂O、CuSO₄ x 5 H₂O、KJ和CoCl₂ x 6 H₂O和NaFe EDTA形式的微量养料。在营养介质中的浓度为0.01至50ppm。

营养介质所包含的适合的维生素和类维生素物质例如为硫胺素、烟酸、吡哆醇、甘氨酸和Myo肌醇。在营养介质中的浓度为0.01至200ppm。

植物激素控制植物的某些生长过程，从而其共混物和浓度取决于植物种类和生长目的(生根、发芽、分枝、伸长等)来选择。本领域技术人员能够合理地选出植物激素(如还有本文中定义的其他添加物质)并且选择分别适合的浓度。营养介质例如可以包括来自以下有效物质组的植物激素：脱落酸、生长素、细胞***素、赤霉素。这种或这些植物激素例如作为吲哚-3-乙酸(IAA)、4-(吲哚-3-基)丁酸(IBA)、1-萘基乙酸(NAA)、6-苄基氨基嘌呤(BAP)、激动素(KIN)、玉米素(ZEA)或2-异戊烯基-腺嘌呤(2iP)被包含在营养介质中。在营养介质中的浓度为0.001至50ppm。

营养介质还可以包含糖。糖优选以乳糖、葡萄糖或/和果糖的形式加入。在营养介质中的浓度为1至50g/L营养介质。

当然可以提出，营养介质具有确定的pH值，例如相应植物最茁壮生长的pH值。

本领域技术人员可以依据植物类型和应用目的来选择其他的添加物质并将其加入营养介质。

在一个相关的方面，本发明涉及用于培养植物的植物插体，其特征在于，所述植物插体包含根据本发明的营养介质。

植物插体(通常称为体外插体)一般是由营养介质形成的相对较小的成形体，所述成形体用于培养和繁殖处于非常早期的生长阶段中的植物。植物插体一般具有能够实现将插体手工地或以机器转移到其他培养容器或运输单元或加工单元中的材质。由于其较小的尺寸和可运输性，植物插体适合于在植物培养中的中高通过量方法，并且还可以用于节省空间地运输处于早期生长阶段中的植物。

本发明的植物插体适合于手动以及自动化地或部分自动化地和以机械培养植物。植物插体优选用于自动化或部分自动化地培养植物。“自动化地”在此背景下并且根据DINV 19233的含义是指，通过如下装置进行培养，所述装置被装备为使其完全或部分地在没有人类协同作用的情况下按照预定方式工作(也就是说实现在培养植物方面的进步)。换言之，所述装置自主地工作。在自动化或部分自动化地培养植物时，尤其将植物嫩芽或植物克隆体自动化地放置到植物插体上；将由植物部分和植物插体构成的植物单元转移到另外的设备、另外的设备部分和/或容器中；和/或将植物单元转移到更大的植物插体中或土壤基质中，其中所述更大的植物插体可以为根据本发明的植物插体或其他类型的植物插体。

将植物嫩芽或植物克隆体自动化地“放置”到植物插体上包括不同的放置技术，例如通过平放放置或者通过按压放置。同样可设想的是，通过移入到预先引入到植物插体中的凹陷(例如狭缝)中来将植物嫩芽或植物克隆体放置到植物插体上。在此，植物嫩芽或植物克隆体一般被定向为，使其叶片背向植物插体并且其茎与植物插体直接接触。

植物插体优选可以按照在本文中其他位置说明的用于制备植物插体的方法来制造。

如所说明的，植物插体包含本发明的营养介质。由于植物插体必须具有牢固的形状以便用于其操作和使用，包含在植物插体中的营养介质是固态的，与植物插体自身一样。如在其他位置已经阐释的，“牢固”在本发明的意义上表示，植物插体具有足够用于机器操作的强度。同时，植物插体并不牢固到使得植物的生根受到阻碍。适合的强度的对应参数已经在其他位置对于营养介质进行了定义并且可以以同等的方式适用于植物插体。

植物插体优选由营养介质组成。但是还可设想的是，植物插体仅70％或更多、优选80％或更多、更加优选90％或更多由营养介质组成。

植物插体的尺寸匹配于正在生长的植物的根和根网的尺寸以及使用目的。在此可设想的是，形成非常小的植物插体，所述植物插体用于培养，例如直至阶段III中的生根阶段/组织培养阶段。此外，还可以制备较大的植物插体，例如包含用于较小植物插体的挖空部并且可以用在“插体中插体”系统中的那些。植物插体由此例如可以具有0.125cm³或更大、优选1cm³或更大的尺寸。换言之，植物插体优选具有0.125cm³至27cm³、更加优选1cm³至10cm³的体积。因为本发明的植物插体特别适合于自动化的高通过量培养，所以在若干实施方案中植物插体可以是特别小的。因此，在若干实施方案中，植物插体具有27cm³或更小、16cm³或更小、优选10cm³或更小、更加优选8cm³或更小的体积。

在此，植物插体可以具有长方体的形状，例如基本上等边的长方体的形状。然而，本发明的植物插体不限于这种形状。例如同样可设想的是，植物插体以柱状或半球形的形状形成。

如上文已经阐释的，营养介质可以包含具有稳定作用的不溶于水的组分。那里给出的关于营养介质的信息可以转移到植物插体上。于是，植物插体可以包含营养介质，所述营养介质包含不溶于水的组分，其中在溶解和去除凝胶化剂琼脂和卡拉胶时，由于所述不溶于水的组分的稳定作用，所述植物插体的外部体积减少小于60％。

在另一个方面，本发明涉及用于制备植物插体、优选用于自动化地培育植物的植物插体的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤，其中

(a)以液态提供根据本发明的营养介质；

(b)将所述营养介质以植物插体的形状凝胶化；以及

(c)任选地将所述营养介质消毒。

所述方法尤其用于制备根据本发明的植物插体。

在本发明方法的步骤(b)中将所述营养介质以植物插体的形式凝胶化。为此可以将在步骤(a)中提供的液态介质填充到对应的模具中。填充模具可以例如通过浇注或泵送来完成。模具可以是具有植物插体形状的带有一个或多个凹陷的模具。模具优选具有多个、例如16个或更多个、48个或更多个凹陷。以此方式可以制备包括多个植物插体的植物区块。区块内的植物插体优选首先通过凝胶化的营养介质彼此相连，但是可以例如通过切割彼此分开。因此，本发明在另一个方面针对植物区块，其中所述植物区块可以包括16个或更多个、优选48个或更多个植物插体。

在已经将营养介质填充到所希望的模具中之后，将先前为液态的营养介质凝胶化，尤其使包含在营养介质中的凝胶化剂琼脂和卡拉胶凝胶化。用于使琼脂和卡拉胶凝胶化的适合的方法是本领域技术人员已知的并且还在本文中的其他位置进行了说明。营养介质优选同时被消毒和凝胶化。因此，营养介质可以在步骤(b)中例如通过蒸气压消毒(例如在约121℃)来凝胶化(并且同时消毒)。在这种实施方案中，凝胶化步骤(b)和消毒步骤(c)同时进行。但是，替代地，还可以在本文中其他位置详述的较低温度下进行凝胶化。营养介质在步骤(b)中凝胶化时采取了植物插体的形状，因为它处于对应的模具中。

虽然步骤(b)和(c)可以如上所述地同时执行，但是还可以将这些步骤依次进行。在此依据对消毒方法的选择，步骤(c)可以在步骤(b)中的凝胶化之前或之后进行。例如可能的是，步骤(c)借助于消毒过滤而在步骤(b)之前进行或者借助于微波消毒、蒸气压消毒或辐射而在步骤(b)之后进行。如果不需要将植物插体消毒，则还可以省去步骤(c)。

在又另一个方面，本发明涉及用于自动化培养植物的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤，其中

(i)使根据本发明的植物插体与植物或植物部分进行接触；

(ii)在适合于所述植物的生长条件下一起培养植物插体和植物或植物部分，使得所述植物或所述植物部分在所述植物插体中生根并且植物或植物部分和植物插体构成植物单元；以及

(iii)自动化地将所述植物单元

(iii.1)转移到更大的植物插体的挖空部中；

(iii.2)转移到培养板中的格室中；和/或

(iii.3)转移到土壤基质中。

本发明的方法尤其适合于自动化地操作植物插体以及与植物插体相连的植物。这意味着，植物可以借助于植物插体自动地、也就是说以机器抓握并且进一步加工。进一步加工例如包括将插体转移到另一个容器或基质中。其他的自动化步骤同样是可设想的，如在步骤iii.1至iii.3中执行的。自动化操作取决于植物的生根情况，也就是说取决于植物的生根阶段。

将植物或植物部分与植物插体进行接触包括简单地将植物或植物部分放置、按压和/或引入到植物插体中。优选将植物的茎或者植物部分的茎轻轻压入到植物插体中。无论如何，在步骤(i)中产生的接触是足够牢固的，使得植物或植物部分可以开始在植物插体中形成根。术语“植物部分”在此尤其是指通过分离亲株植物而产生的植物克隆体。

然后将植物或植物部分与植物插体一起培养。在此出现了生长过程，尤其形成根部并且最终形成侧芽，并且出现了叶片和顶芽部分的生长。适合的生长条件是本领域技术人员已知的并且取决于待培养的植物的类型。在此已经通过植物在植物插体中形成的第一批根产生了植物单元。植物单元的特征尤其在于，植物/植物部分与植物插体之间的内聚作用比恰在放置两者/使两者接触之后时更牢固。

如此形成的植物单元可以进一步以不同方式使用。它们可以直接被转移到其他的培养元件中(例如更大的植物插体中或土壤基质中的挖空部中)，或者被转移到培养板上的格室中。它们可以用于运输和/或短期储存。

最后，本发明在另一个方面还涉及使用本发明的营养介质和/或植物插体用于培养植物、尤其用于自动化地培养植物。

本发明还涉及由根据本发明的植物插体和一个或多个在其中植根的植物组成的植物单元，其中所述植物在此优选处于组织培养阶段III(阶段III)。

具体实施方式

在附图中示意性展示了本发明的实施例。在附图中：

图1示出本发明植物插体(12)的不同实施方案，所述植物插体与嫩芽(10)一起构成植物单元(8)，其中植物插体(12)具有柱状(A)、长方体(B)或半球(C)的形状。在图1(A)中示出的实施方案中，向植物插体(12)中引入植物狭缝(16)，嫩芽(10)被***到植物狭缝中。将在图1(B)和(C)中的嫩芽(10)轻轻压入植物插体(12)的表面中。

图2示出根据图1的植物单元(8)，其中嫩芽(10)在相应的植物插体(12)中已经形成根系(14)。

图3示出本发明的已植根的植物单元(8)的自动转移(参见图3(A))，其中借助于抓握器(20)将植物单元(8)***到更大的、非本发明的植物插体中的挖空部中，其中所述更大的植物插体由土壤基质(18)组成(参见图3(B))。抓握器(20)包括带有两个刀刃或枪头的抓握器头部(22)，其中通过将刀刃或枪头***到植物插体(12)中，在抓握器(20)与植物插体(12)之间创造良好的连接，从而可以借助于植物插体运输植物单元(8)。

图4示出由48个根据图1(B)的植物单元(8)组成的本发明的植物插体(24)。

图5示出没有稳定形状的组分的具有已植根的唐棣的本发明植物插体的实例；

图6示出没有稳定形状的组分的具有已植根的耳状报春花的本发明植物插体的实例；

图7示出具有聚氨酯泡沫BVB Sublime作为稳定形状的组分的具有已植根的紫锥菊的本发明植物插体的实例；

图8示出具有聚氨酯泡沫Oasis作为稳定形状的组分的具有已植根的火绒草的本发明植物插体的实例；和

图9示出具有聚氨酯泡沫和椰子纤维作为稳定形状的组分的具有已植根的矾根的本发明植物插体的实例。

本发明的其他优点、特性和特征将借助附图在以下对实施例的详细说明中变得清楚。然而，本发明并不限于这些实施例。

实施例

实施例1：用丝瓜络作为稳定形状组分来制备植物插体

用于制备本发明植物插体的技术条件

将单独的化学组分(宏量组分、微量组分、维生素组分)溶解在蒸馏水中并且填充到待蒸煮量的75％。随后对应地加入糖和植物激素。不同化学组分的对应浓度数值从相关的文献中得知(George,Edwin F.,Puttock,David J.M.,George,Heather J.,1987,PlantCulture Media,Volume I:Formulations and Uses,ISBN 0-9509325-2-3-Vol1,Exegetics Ltd.,Edington,Westburgy,Wilts.BA 13 4QG,England)。

现在将待蒸煮的量填充到100％。随后在充分搅拌营养基的情况下在逐滴添加1NNaOH溶液的情况下调节pH值。随后添加对应的凝胶化剂浓度(6.4g/l Agar，CERO琼脂粉末，型号8925X；1.6g/l卡拉胶，CEROGEL卡拉胶(丹麦琼脂)，型号8886，100％精制κ卡拉胶)。营养基配方可以填充到现在仍未消毒的托盘中以进行高压釜处理(121℃，15分钟)，或者可以在持续混合的情况下首先进行蒸气压消毒(121℃，15分钟)、微波消毒、辐射或消毒过滤并且在消毒之后在超净工作台处填充到已消毒的托盘中；为此将介质冷却到50-60℃。

将干燥的丝瓜粉碎成块，作为不溶于水的稳定用的添加材料，其中这些块具有植物插体的尺寸。然后在填入营养介质之前将丝瓜络块加入待填充的托盘中。

可以在冷却之后用植物来占据带有托盘的已消毒容器和植物插体。

用植物占据植物插体

在这个步骤中，在已消毒的工作台处手动地用手术刀和镊子将植物切割成形而分离并最终修剪叶片或者通过自动机根据布置图案编程用激光器切割或其他自动化分离方式之后，将植物放置到植物插体上以便继续生长或生根。

植物在植物插体中直至进一步加工为止的培养条件

在置于恒定条件下在人工气候的生长空间中，植物在容器(具有在植物插体上的单独格室的板)中生长。这些恒定的条件包括均匀的温度(+/-1℃)、具有经定义的光色的均匀光照以及均匀的相对空气湿度和均匀的空气交换。

对植物插体的自动扎孔过程

植物根据培养计划在植物插体中在培养空间中生长为(已生根的)嫩芽。现在可以自动地将其扎孔。机器人型加工通过从上方、侧方抓握单独的植物插体和/或通过借助于推出机构从下方推高来进行。抓握器可以为针、板或其他固定器，抓握器可以由不同的材料制成。然后植物插体被植物抓持并且被放入到新的(更大的)植物插体(例如未消毒的土壤基质)中或者植物板的单独格室中。这个自动扎孔过程可以以消毒还有以未消毒的方式进行。

温室中对植物插体的进一步处理

所说明的在体外的培养计划以植物插体中的植物适应未消毒的温室条件结束。用凝胶化剂固化并且设置有不可溶于水的组分的带有植物的植物插体在此步骤中植根到土壤基质插体中。

实施例2：制备根据本发明的其他植物插体

类似于在实施例1中说明的方法来制备并检验另外的植物插体，在这些植物插体中没有使用丝瓜络作为稳定形状的组分。制备了以下的植物插体并用以下植物进行测试：

在表中所述的聚氨酯泡沫分别以相对于植物插体40至70重量％的浓度使用；椰子纤维以相对于植物插体5至15重量％的浓度使用。

用明胶泡沫作为稳定形状的组分也实现了良好的结果(未示出)。在体外托盘中的单独格室中加入4mg/ml的Gelatamp(Roeko)和2ml的液态营养介质(参见实施例1)。明胶泡沫Gelatamp吸收了0.8ml的液态介质并且所得到的植物插体具有足够用于自动化操作的品质。

虽然已经借助于实施例详细说明了本发明，但是对于本领域技术人员而言不言自明的是，本发明并不限于这些实施例，而是可以以如下方式进行变化，从而只要不背离所附权利要求书的保护范围就可以去掉单独的特征或将提出的单独特征以不同方式组合。本公开包括所提出的单独特征的全部组合。

附图标记清单

8 植物单元

10 嫩芽

12 植物插体

14 根系

16 植物狭缝

18 土壤基质

20 抓握器

22 抓握器头部

24 植物区块