培养基成分及其作用.docx

培养基成分及其作用植物生长发育需要多种营养和生长调节物质，当其缺乏时，生长发育受阻， 形态不正常。在植物组织快繁过程中，培养物生长发育所需的营养和生长因子， 主要靠培养基供给。因此，完全培养基的成分除了水分外，还要包括无机营养、 有机物营养、生长调节物质及其他附加物等。一、无机营养物无机营养物即无机盐是植物生长发育所必需的，根据植物对无机盐需要的多 少，将其分为大量元素和微量元素。1 .大量元素大量元素在植物体内含量占干物重的 0.1-10%,其浓度一般大于0.5mmol/L , 包括氮(N)、磷(P)、钾(K)、钙(Ca)、镁(Mg)、硫(S),若加上碳(C)、氢(H)、氧 (O),则有9种元素。在离体培养中，其 G H O三元素是从人工加入的糖类获 得的，H、O元素也可以从培养基所含的水分中获得，而其余6种矿质元素要从加入的适量的无机盐类来获取。无机氮常以硝态氮(如KNO3和俊态氮(如NH4NO3) 两种形式供应，多数培养基都是二者兼而有之。2 .微量元素植物所需的微量元素包括铁(Fe)、硼(B)、钮(Mn)、铜(Cu)、锌(Zn)、钥(Mo)、 氯(Cl)等，植物对其需要量极微，在植物体内含量占干物重的0.01%以下，起生长发育所需的浓度一般小于0.5mmol/L ,稍多则产生毒害。碘(I)虽不是植物生 长的必需元素，但几乎在所有的培养基中都含有碘元素，有些培养基还加入了钻(Co)、锲(Ni)、钛(Ti)、钺(Be),甚至铝(Al)等元素。3 .铁盐铁是用量较多的一种微量元素，是许多重要氧化还原酶的组成成分， 在植物 叶绿素的合成过程中起到重要的作用。 若以硫酸铁和氯化铁为供铁源，培养基的 pH值会达到5.2以上，形成氢氧化铁沉淀，使培养物无法吸收而出现缺铁症， 故在培养基配制时，常用硫酸亚铁和 EDTAC钠配成螯合态铁，成为有机态铁方 被培养物吸收和利用；也可用EDT欲盐，作为铁的供应源。这些元素参与培养物机体的建造，构成植物细胞中的核酸、蛋白质、叶绿体、 酶系统和生物膜所必需的元素。二、有机营养成分在配制培养基时，不仅要加入无机营养成分，还要加入一定量的有机营养物 质，以利于培养物的生长和分化。1.糖类在组织快繁中，被培养的培养物大多不能进行光合作用， 能进行的也不能满 足其对糖类的需求，因此必须在培养基中添加糖作为碳源和能源,同时对维持培 养基一定的渗透压也有重要作用。最重要的碳源是蔗糖，其浓度一般为2%-3%葡萄糖和果糖也是较好的碳源。在大规模工厂化生产中，为了降低生产成本，可用市售的白砂糖代替蔗糖，也有同样的效果。2 .维生素维生素常以辅酶形式参与生物催化剂一一酶系的活动，以及参与细胞的蛋白 质代谢、脂肪代谢、糖代谢等重要生命活动。在组培中以B族维生素为主，常使用盐酸硫胺素（维生素B1）、盐酸叱哆醇（维生素B6）、烟酸（维生素B3）、钻胺素 （维生素B12）、叶酸（维生素Bc）、生物素（维生素H）、抗坏血酸（维生素C）等， 一般使用浓度为0.1-1.0mg/L 。3 .肌醇（环己六醇）在组培中，肌醇本身不直接促进培养物的生长， 可有助于活性物质作用的发 挥，提高维生素B1的效果，参与碳水化合物代谢、磷脂代谢和离子平衡作用， 从而促进培养物的生长和胚状体及芽的形成。在配制培养基时，肌醇通常使用浓 度为 50-100mg/Lo4 .氨基酸在培养基中要加入一种或数种氨基酸，最常使用的是甘氨酸（Gly）,有时用到丝氨酸（Ser）、酪氨酸（Tyr）、谷氨酰胺（Gln）、天冬酰胺（Asn）等，作为重要的 有机氮源。甘氨酸能促进离体根的生长，对其培养物的生长也有良好的促进作用， 通常用量为2-3mg/L。有时也采用水解乳蛋白（LH）或水解络蛋白（CH）,它们是牛 乳用酶法等加工而成的水解产物，是含有约20种氨基酸的混合物，通常用量为500mg/L。5 .有机附加物在组培中，人们发现在培养基中添加一些天然的有机物或提取物对培养物的 增殖和分化有明显的促进作用。例如椰乳（CM）, 一般用量为10%-20%或 100-150mg/L）;酵母提取物为0.5%;番茄汁为5%-10%香蕉泥为100-200mg/L;马 铃薯用量为150-200g/L,去皮和去芽后，煮30分钟，再过滤，即可加入培养基 中。马铃薯、香蕉泥具有较大的 pH缓冲作用。这些天然有机物的作用是为培养 物提供一些必要的营养成分、生理活性物质和生长激素等。但由于这些天然有机 物成分较复杂，且难确定，含量又不稳定，所以应尽量避免使用。IIKM三、植物生长调节物质在组培中，为了促进培养物生长和器官分化，其培养基除加入营养物质外，还必须加入一种或多种植物生长调节物质、生长调节物质（植物激素）是培养基中的关键物质，在组培中起着决定的作用。一般常用生长素和细胞分裂素类。1.生长素类生长素类常用的有呷咪乙酸（IAA）、呷咪丁酸（IBA）、蔡乙酸（NAA）、2,4-二 氯苯氧乙酸（2,4-D）,它们的作用强弱顺序为 2,4-D > NAA > IBA > IAA 。其中IAA为天然植物生长素，它易见光分解，不稳定，故应避光置于棕色瓶中，放于 4-5C下保存。NAA旧A、2, 4-D都是人工合成的生长调节物质，即稳定又廉价。2,4-D 一般用于初代培养，启动细胞脱分化，而再分化阶段往往不用 2,4-D,而 用NAA旧A、IAA。在生根诱导中一般多用 旧A,试验证明ABT生根粉诱导生根 效果也很好。组培中，生长素类的作用是诱导愈伤组织的形成， 胚状体的产生以及试管苗 的生根，更重要的是细胞分裂素配成一定的比例诱导腋芽及不定芽的产生。2.细胞分裂素类细胞分裂素类常用的有：激动素(KT)、6-苇氨基喋吟(6-BA/BA/BAP)、玉米 素(ZT)、2-异戊烯腺喋吟(2-ip)、叱效隆(4PU/CPPU)口嚷重氮苯基月尿(TDZ)。他 们对培养物的作用强弱顺序为 TDZ 4PU > 2-ip > 6-BA > KT 。但在组培中通常 使用人工合成的6-BA和KT,因他们性能稳定且价格适中。细胞分裂素类的作用主要有：促进细胞分裂和扩大；抑制茎的伸长，而使茎增粗；解除顶端优势，诱导芽的分化，促进侧芽萌发；增强蛋白质合成，延缓组织 的衰老。在进行组培中，常将细胞分裂素和生长素配合使用，用Skoog等(1957)建立的“器官分化激素配比模式”，指导生长调节物质在生产中的应用，即细胞分裂 素与生长素的比例大时，促进芽的形成，这时细胞分裂素起到主导作用；比例小时，则有利于根的形成，这时生长素起主导作用。培养基中的细胞分裂素与生长 素之间的比例是决定器官分化的关键。四、琼脂依据态相不同，培养基分为固体培养基和液体培养基，其区别在于加入琼脂 与否，若加入琼脂便形成胶体状态的固体培养基，而不加则为液体培养基。琼脂是最好的固化剂，他是一种由海藻中提取的高分子碳水化合物， 在培养基中本身 不具营养，它的主要作用是使培养基在常温下凝固，一般使用量为0.6-1.0%。培养基的pH值偏酸，高压灭菌时间过长，温度过高均会影响其凝固力。琼脂一 般以色浅、透明、洁净为好，新买来的琼脂要先试验一下它的凝固能力，以便确 定其适宜的用量。五、活性炭在培养基中加入活性炭(AC),其目的主要是利用其吸附能力，减少一些有害 物质的不利影响，同时也创造暗环境， 对某些植物诱导生根有利。一般认为活性 炭之所以有强大的吸附能力，主要是通过氢键、范德华力等作用力，把有毒物质从外植体周围吸附掉。活性炭除了有吸附作用外，在一定程度上还降低光照强度， 从而减轻褐变。但是，活性炭对物质的吸附无选择性，既吸附有毒酚类的同时， 又吸附培养基中的有利物质，如生长调节物质、维生素B&叶酸、烟酸等，并 且在不同植物的组培中有效程度不一。因此，在决定使用活性炭时应先试验再确 定是否采用，通常使用浓度 0.1%-0.5%。