植物组培培养基的成分
植物组织培养

1.植物组织培养(离体培养):是指在无菌条件下,将植物体的任何一部分,培养在人工配制的培养基上,并给予合适的培养条件,使之发育形成完整植物体的过程。
2、植物组织培养的类型(1)根据培养基的类型分为:固体培养液体培养半液半固体培养(2)根据培养材料(外植体类型)分为:植株培养器官培养组织培养原生质体培养胚胎培养细胞培养(3)按培养过程分:初代培养继代培养生根培养3、植物组织培养的一般工作流程1.准备阶段:(1)查阅资料,制定培养方案;(2)清洗组培用器皿、工具;(3)配制所需试剂和培养基;(4)试剂、培养基及器皿、工具的灭菌。
2.外植体的选择与消毒;3.初代培养;4.继代培养;5.生根培养;6.炼苗移栽4、植物细胞的全能性概念:指植物体的每个活细胞都携带有该物种的全套遗传信息,在适宜条件下,离体细胞都具有发育为一个完整植株的潜在能力。
注意:(1)活细胞(2)离体细胞(3)细胞全能性表达的难易程度取决于细胞的分化程度5、细胞全能性的强弱表现:(1)植物细胞全能性根据细胞的性质不同由强到弱:营养生长中心>形成层>薄壁细胞>厚壁细胞(木质化细胞)>特化细胞(导管等)(2)植物细胞全能性根据所处的组织不同由强到弱:顶端分生组织>侧生分生组织>居间分生组织>薄壁组织>厚角组织>输导组织>厚壁组织6、植物组织培养中全能性表达的条件:1.无菌条件;2.离体条件;3.一定的营养物质;4.植物生长调节物质;5.适宜的外界条件。
7、胚性细胞的特点:未分化状态;细胞具有旺盛分裂能力;具有两极性8、脱分化:指在一定条件下,已分化成熟的细胞、组织或器官恢复到未分化的分生状态,并进行细胞分裂形成未分化的细胞团,如愈伤组织的形成过程。
9、愈伤组织形成的三个时期:(1)诱导期又称启动期(最难)。
(2)分裂期(3)分化期10、优良愈伤组织的特征:(1)具有旺盛的增殖能力;(2)容易散碎;(3)具有高度的胚性或再分化能力,便于植株再生;(4)经过长期的继代保存而不丧失胚性。
组培成功必备的几大要素

组培成功必备的几大要素组织培养(tissue culture)是一种在实验室或生物技术设施中,通过控制环境条件来培养植物组织或细胞的技术。
以下是组织培养成功必备的几大要素:1.无菌环境:无菌环境是组织培养成功的首要条件。
所有用于组织培养的材料,包括外植体、培养基、接种工具等,都必须进行严格的消毒处理,以防止细菌、真菌等微生物的污染。
实验室应配备超净工作台、紫外灯、高压蒸汽灭菌器等设备,确保无菌操作。
2.合适的培养基:植物组织培养的成功与否,很大程度上取决于所使用的培养基。
培养基应含有植物生长所需的营养成分,如糖、氨基酸、微量元素、维生素等,以及适量的植物生长调节剂,如生长素和细胞分裂素。
根据不同的植物种类和培养目的,可以选择不同的培养基。
3.适宜的温度和光照:在组织培养过程中,温度和光照也是影响成功的关键因素。
每种植物都有其最适的生长温度和光照条件。
一般来说,大多数植物在25-30℃的温度下和16-24小时的光照条件下生长良好。
4.外植体选择与处理:选择健康、无病虫害的植物材料作为外植体,并对材料进行适当的预处理,如清洗、消毒等,是组织培养成功的关键步骤。
此外,选择适合的外植体类型也对培养成功至关重要。
5.接种技术:接种是将外植体接入培养基的过程。
熟练的接种技术能够减少对植物组织的损伤,避免污染,并提高组织的存活率。
6.细胞分裂与增殖:在适宜的培养条件下,植物细胞会分裂并增殖形成愈伤组织。
这个过程需要定期观察和记录细胞的生长情况,及时调整培养条件以促进细胞的分裂和增殖。
7.生根与移植:当愈伤组织形成后,可以将其转移到生根培养基中,促使组织产生根系。
当根系形成后,可以将其移植到土壤中或进行其他后续实验。
8.遗传稳定性:为了确保组织培养后得到的植株是纯合的,并保持其遗传稳定性,需要采用适当的遗传检测方法。
这可以通过分子生物学方法,如DNA 指纹分析或基因表达分析来实现。
9.法规与伦理:在进行组织培养实验时,必须遵守相关的法规和伦理准则。
组培学实验报告(3篇)

第1篇一、实验目的1. 了解植物组织培养的基本原理和方法。
2. 掌握植物组织培养实验操作技能。
3. 通过实验,学习植物组织培养技术在植物繁殖、育种和基因工程等领域的应用。
二、实验原理植物组织培养是利用植物体细胞的全能性,通过无菌操作,将植物组织、器官或细胞在适宜的培养基上进行培养,使其生长发育成为完整的植株。
实验过程中,培养基的营养成分、激素配比、光照、温度等条件对植物组织培养的成功至关重要。
三、实验材料与仪器材料:1. 植物外植体:叶片、茎段等。
2. MS培养基:含有植物生长激素、维生素、微量元素等。
3. 营养液:用于补充培养基中的营养成分。
4. 灭菌剂:如氯化汞、酒精等。
5. 灭菌器械:高压灭菌锅、无菌操作台、剪刀、镊子等。
仪器:1. 高压灭菌锅2. 灭菌操作台3. 镜头4. 移液器5. 培养箱6. 热水浴锅四、实验步骤1. 外植体消毒:将外植体用70%酒精消毒30秒,再用氯化汞消毒10分钟,最后用无菌水冲洗3-5次。
2. 切割外植体:用无菌剪刀将消毒后的外植体切割成适宜大小的片段。
3. 制备培养基:将MS培养基和营养液按比例混合,加入适量的植物生长激素,搅拌均匀。
4. 接种:将切割好的外植体接种到制备好的培养基上。
5. 培养:将接种好的培养基放入培养箱中,控制适宜的温度、光照等条件进行培养。
6. 观察与记录:定期观察外植体的生长状况,记录其生长过程。
五、实验结果与分析1. 外植体生长情况:在适宜的培养基和培养条件下,外植体能够生长出愈伤组织、芽和根。
2. 愈伤组织形成:愈伤组织是植物组织培养过程中的重要阶段,它为芽和根的形成提供了物质基础。
3. 芽和根的形成:在适宜的培养基和培养条件下,愈伤组织能够分化出芽和根,形成完整的植株。
4. 实验结果分析:通过本实验,我们掌握了植物组织培养的基本原理和操作技能,了解了植物组织培养技术在植物繁殖、育种和基因工程等领域的应用。
六、实验总结1. 本实验成功地进行了植物组织培养,掌握了植物组织培养的基本原理和操作技能。
植物组织培养的七大步骤

植物组织培养的七大步骤植物组织培养是一种通过体外条件、培养基和植物激素等手段,从植物的细胞或组织片段中培养出完整植株或其它的植物器官的生物技术方法。
它在现代生物技术和农业生产中有着广泛的应用。
下面将详细介绍植物组织培养的七大步骤。
步骤一:组织材料的选择与处理植物组织培养的第一步是选择合适的组织材料。
组织材料可以是从植物的各个部位(如根、茎、叶)中获得的发育中组织片段或细胞。
在选择组织材料时,需要考虑到植物的种类、性别、生长期等因素。
同时,在取材时要注意保持材料的活性和无菌状态,以避免外部微生物的污染。
步骤二:材料的消毒和无菌处理在进行植物组织培养之前,必须对组织材料进行消毒和无菌处理。
常用的消毒方法有热处理和化学消毒法。
热处理是将组织材料放入含有消毒剂的培养基中,在适当的温度下进行反复处理,以达到杀灭细菌和真菌孢子的目的。
化学消毒法是使用一些消毒剂如过氧化氢、酒精等对组织材料进行处理,以达到无菌状态。
步骤三:培养基的配制与过滤培养基是植物组织培养的基础,它提供了植物生长所需的营养和生长因子。
培养基的配制需要根据组织材料的特性和需求来确定。
一般来说,培养基包括有机营养物、无机盐、糖类、维生素、植物激素等成分。
配制好的培养基需要进行过滤,以去除其中的颗粒物和微生物,保证培养基的无菌状态。
步骤四:培养体外的组织将经过消毒和无菌处理的组织材料,放在含有适当培养基的培养容器中。
培养容器可以是培养皿、瓶子或装载体。
然后,将培养容器放在恒温恒湿的光照条件下进行培养。
在培养过程中,需要定期检查培养容器的状态,确保培养基和气氛的正常。
步骤五:选择培养因子和激素在组织培养过程中,可以根据需要添加不同的培养因子和激素,以促进组织的生长和发育。
常见的培养因子包括生长素、细胞分裂素、维生素等,它们可以提供植物生长所需的营养物和调节植物生长的信号。
激素包括植物生长素、植物激素、生长激素等,它们可以调节植物的生长和发育,促进组织的分化和再生。
植物组培点

名词解释:1.愈伤组织:是指在人工培养基上由外植体形成的一团无序生长的薄壁细胞。
2.植物组织培养:指在离体条件下利用人工培养基对植物器官、组织、细胞、原生质体等进行培养,使其长成完整的植株。
3.外植体:植物组织培养中的各种接种材料,包括植物体的各种器官、组织和原生质体等。
4.愈伤组织培养:将植物外植体接种在人工培养基上,由于植物生长调节剂的存在儿使其细胞脱分化形成愈伤组织,然后经过再分化形成再生植株。
5.细胞全能性:一个完整的植物细胞拥有形成一个完整植株所必需的全部遗传信息。
6.外植体接种:在无菌条件下,将消过毒的植物材料在超净工作台上切割、分离成适宜的外植体大小,并将其转移到培养基上的过程。
7.玻璃苗:是生长异常,叶、嫩梢呈透明或半透明的水浸状,整株矮小肿胀,失绿,叶片皱缩成纵向卷伸,脆弱易碎的试管苗。
8.继代培养:愈伤组织在培养基上生长一段时间后,由于营养物质枯竭,水分散失,以及代谢产物的积累,必须转移到新鲜培养基上培养,这个过程叫做继代培养。
9.细胞分化:一个尚未特化的细胞发育出特征性结构和功能的过程。
10.炼苗:植物组织培养中获得的小植株,完成由异养到自养的转变,需要一个逐渐适应的驯化过程,此过程为炼苗。
11.胚状体:指在组织培养中,由一个非合子细胞(体细胞),经过胚胎发生和胚胎发育过程形成的具有双极性的胚状结构。
12.胚培养: 是指将胚从种子、子房或胚珠中分离出来,在进行组织培养,使其生长发育形成幼苗的过程。
13.植物离体授粉:人工控制条件下使离体的胚球或子房完成授粉,受精形成种子的过程。
14.人工种子:是指通过植物组织培养的方法获得的具有正常发育能力的材料,外面还被有特定物质,在适宜条件下可以发芽成苗的植物幼体。
15.微体嫁接:将0.1~0.2mm的茎尖作为接穗,假接到由试管培养,假接到由试管中培养出来的无菌实生的砧木上,继续进行试管培养,愈合成为完整的植株的方法。
16.单倍体:是指具有配子染色体数的个体或组织,即体细胞染色体数为n 。
植物组织培养

(3)肌醇 又叫环己六醇,在糖类的相互转 化中起重要作用。 使用浓度:一般为lOOmg/L。 作用:适当使用肌醇,能促进愈 伤组织的生长以及胚状体和芽的形 成。对组织和细胞的繁殖、分化有 促进作用,对细胞壁的形成也有作 用。
(4)氨基酸 (almino acide) 作用:蛋白质的组成部分,也是一种有机氮化 合物。是很好的有机氮源,可直接被细胞吸收利用。 种类:最常用的是甘氨酸,其他的如精氨酸、 谷氨酸,谷酰胺、天冬氨酸、天冬酰胺、丙氨酸等 半胱氨酸及多种氨基酸的混合物(水解酪蛋白、水 解乳蛋白)等。
(11)再分化 经脱分化的组织或细胞在一定 的培养条件下可又转变为各种 不同细胞类型的能力。 (12) 分化培养 经过脱分化阶段的外植体(形 成愈伤组织),转移到另一培 养基上分化出芽(或小球茎) 或胚时,则称为分化培养,所 用的培养基为分化培养基。
(13) 增殖培养 已分化芽、小球茎或无性幼胚再继续进行增殖,即
1. 培养条件可人为控制,周年生产
植物组织培养中的植物材料完全是在人为提供的 培养基及小气候环境下生长的,摆脱了大自然中 四季、昼夜气温频繁变化及灾害性气候等外界不 利因素的影响,且条件均一、对植物生长极为有 利。因此植物组织培养不受气候和季节的限制, 可周年进行生产。
2. 生长周期短,繁殖速度快
植物组织培养可根据不同植物、不同器官、不同 组织的不同要求而提供不同的培养条件,满足其 快速生长的要求,缩短培养周期。一般20~30d就 完成一个繁殖周期.每一繁殖周期可增殖几倍到几 十倍,甚至上百倍,植物材料以几何级数增加。
3. 管理方便,可实现工厂化生产
植物组织培养是在人为的提供一定温度、光照、 湿度、营养和植物生长调节剂等条件下进行的, 不受自然界中病、虫、杂草等有害生物危害,生 产微型化、精细化、高度集约化,重复性强,便 于标准化管理和自动化控制,真正实现了种苗的 工厂化生产。与田间栽培、盆栽等相比,省去了 中耕除草、浇水施肥、病虫防治等一系列繁杂劳 动,可大大节省人力、物力及田间种植所需要的 土地。
植物组织培养试题库

植物组织培养试题库一、名词外植体:在植物组织培养过程中,由植物体上切取的根、茎、叶、花、果、种子等器官以及各种组织、细胞或原生质体等统称为外植体。
热处理脱毒:利用病毒和植物细胞对高温忍耐性不同,选择适当的高温处理染病植株,使植株体内的病毒部分或全部失活,而植株本身仍然存活。
平板培养法:是把单细胞悬浮液与融化的琼脂培养基均匀混合,平铺一薄层在培养基底上的培养方法。
消毒:指杀死、消除或充分抑制部分微生物,使之不再发生危害作用。
玻璃化现象:在长期的离体培养繁殖时,有些试管苗的嫩茎、叶片呈现半透明水渍状,这种现象称为玻璃化。
脱毒苗:是指不含该种植物的主要危害病毒,即经检测主要病毒在植物内的存在表现阴性反应的苗木。
灭菌:是指用物理或化学的方法,杀死物体表面和孔隙内的一切微生物或生物体,即把所有生命的物质全部杀死。
褐变:是指外植体在培养中体内的多酚氧化酶被激活,使细胞里的酚类物质氧化成棕褐色的醌类物质,有时使整个培养基变褐,从而抑制其他酶的活性,影响材料的培养。
微尖嫁接:指在人工培养基上培养实生砧木,嫁接无病毒茎尖以培养脱毒苗的技术。
主要程序:无菌砧木培养—茎尖准备—嫁接—嫁接苗培养—移栽。
植物细胞全能性:一个生活的植物细胞,只要有完整的膜系统和细胞核,它就会有一整套发育成一个完整植株的遗传基础,在适当的条件下可以通过分裂、分化再生成一个完整的植株。
人工种子:将组织培养产生的体细胞胚或不定牙包裹在能提供养分的胶囊里,再在胶囊的外面包上一层具有保护功能和防止机械损伤的外膜,形成一种类似自然种子的结构。
试管苗驯化:植物组织培养中获得的小植株,长期生长在试管或三角瓶内,体表几乎没有保护组织,生长势弱,适应性差,要露地移栽成活,完成由“异养”到“自养”的转变,需要一个逐渐适应的驯化过程。
器官培养:植物的根、茎、叶、花器(包括花药、子房)和幼小果实的无菌培养。
微体嫁接:指将0.1-0.2mm 的茎尖作为接穗,嫁接到由试管中培养出来的无菌实生砧木上,继续进行试管培养,愈合成为完整的的植株。
培养基配方及配置

培养基配方及配置根据其作用不同,培养基分为:诱导培养基增殖培养基生根培养基根据其营养水平不同,培养基可分为基本培养基和完全培养基。
基本培养基(就是通常称呼的培养基)主要有MS、White、N6、B5 、改良MS、Heller、Nitsh、SH、Miller等。
完全培养基就是基本培养基的基础上,根据试验的不同需要,附加一些物质,如生长调节物质和其他复杂有机物质等。
N6培养基特点:•1974年朱至清等为水稻等禾谷类作物花药培养而设计•成分简单•KNO3 和(NH4)2SO4含量高•广泛应用于小麦、水稻及其它植物的花药培养等White培养基特点:•1943年由White为培养番茄根尖而设计的。
1963年又作了改良,称作White改良培养基。
•特点:无机盐含量较低•适用:生根培养。
B5培养基特点:•含较低的铵•双子叶植物尤其木本植物组培可选择MS培养基特点:无机盐、离子浓度高,硝酸盐含量较高。
MS培养基是目前应用最多最普遍的培养基。
无机盐的浓度较高,能保证组织培生长所需的矿物质营养。
并且因为离子浓度高,在配制、贮存、消毒过程中,即使有些成分略有出入,也不致影响培养基中的离子平衡培养基配方明细表:培养基成分:一、无机盐:氮枝叶生长需要氮素,缺氮老叶先发黄;氮过量,枝叶过度茂盛。
磷缺磷,植株生长缓慢,老叶暗紫色。
钾促进花卉生长健壮,增强抗性,茎秆挺拔。
缺钾,叶尖、叶缘枯焦,叶片呈皱曲状,老叶发黄或火烧状。
钴缺钴,叶片失绿而卷曲,整个叶片向上弯曲凋枯。
二、有机物碳水化合物:选用种类:蔗糖(或葡萄糖、果糖)等•蔗糖浓度:2%~3%,胚培养为4%~15%•大生产时可用白糖糖在培养基的作用:1)为细胞提供合成新物质的碳骨架2)为细胞的呼吸代谢提供底物和能量3)维持渗透压维生素种类:VB1(盐酸硫胺素)、VB6(盐酸吡哆醇)、VB3(烟酸)、Vc(抗坏血酸浓度:0.1-1.0mg/L作用:VB1 促愈伤组织产生,提高活力VB6 促根生长Vc 防组织褐变VB3 与植物代谢和胚的发育有关系氨基酸:甘氨酸、精氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、天冬氨酸、天冬酰胺、丙氨酸等等。
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植物组培培养基的成分培养基是人工配制的,满足不同材料生长,繁殖或积累代谢产物的营养物质。
在离体培养条件下,不同种类植物对营养的要求不同,甚至同一种植物不同部位的组织以及不同培养阶段对营养要求也不相同。
筛选合适的培养基是植物组织培养极其重要的内容,是决定成败的关键因素之一。
大多数植物组织培养基的主要成分是无机营养物质(大量营养元素和微量营养元素)、碳源、有机添加物、植物生长调节剂和凝胶剂。
一些组织可以生长在简单的培养基上,这些培养基只含无机盐和可利用的碳源(蔗糖),但大多数组织必须在培养基中添加维生素、氨基酸和生长物质,而且经常还将一些复合的营养物质加入到培养基中,这种由“化学定义”的化合物组成的培养基称为“合成”培养基。
人们已设计了许多培养基用于特殊组织和器官的培养。
怀特培养基是最早的植物组织培养基之一,最初作为根培养的培养基。
为了诱导培养组织器官发生和再生植株,广泛使用含有大量无机盐成分的MS(Murashige和Skoog,1962)和LS(Linsmaier和Skoog,1965)培养基。
原本为细胞悬液或愈伤组织培养而设计的B5培养基,经过改良后,被证实有利于原生质体培养。
同时,B5培养基也被用于诱导原生质体再生植株。
尽管Nitshch(1969)为花药培养设计的培养基仍然使用频繁,但另一个称为N6的培养基,专门用于禾谷类花药培养和其他组织培养。
类似的,N6培养基越来越多地用于大豆、红三叶草和其他豆科植物的培养。
该培养基营养成分促进胚性细胞和原生质体再生细胞快速生长。
使用这些培养基成功的原因很可能是营养元素的比例和浓度基本上满足不同培养体系中细胞或组织生长和分化的最适需要。
植物组织培养基中无机和有机成分的浓度用质量浓度(mg/L或ppm,但现在习惯用mg/L)或物质的量浓度(mol/L)表示。
按照国际植物生理学协会的推荐,应该用mol/L表示大量营养元素和有机营养成分浓度,用μmol/L表示微量营养元素、激素、维生素和有机成分浓度。
用物质的量浓度的优点是,每一种化合物每一摩尔的分子数是常数,所以按照特定培养基配方配制培养基时,无论无机盐化合物的水分子数为多少,原物质的量浓度都可以使用。
但是,用质量浓度来表示浓度的话,就不能不考虑无机盐化合物的水分子数目了。
1、水分水分是植物体的主要组成部分,也是一切代谢过程的介质和溶媒,在植物生命活动过程中不可缺少。
配制培养基母液时要用蒸馏水或纯水,以保持母液及培养基成分的精确性,防止储藏过程中发霉变质。
研究培养基配方时尽量用蒸馏水,以防成分的变化引起不良效果。
而在大规模工厂化生产时,为了降低生产成本,常用自来水代替蒸馏水。
如自来水中含有大量的钙、镁、氯和其他离子,最好将自来水煮沸,经过冷却沉淀后再使用。
2、无机营养成分除了碳(C)、氢(H)、氧(O)外,已知还有12种元素对植物的生长是必需的。
根据植物生长需求量的多少将这些无机营养元素分为大量元素和微量元素两类。
各种矿质元素(盐)为植物生命活动提供必需的大量营养元素和微量元素。
需要量大于0.5mmol/L浓度的元素称为大量元素,小于0.5mmol/L称为微量元素。
当无机盐溶于水中时,无机盐发生分解和电离作用。
培养基中的一种离子可能由几种盐分解而来。
如MS培养基中的NO3-离子由NH4NO3和KNO3提供,K+离子由KNO3和KH2PO4提供。
因此,计算总离子浓度有利于比较不同的培养基,探讨特定组织或培养体系的适宜培养基。
(1)大量元素指培养基中浓度大于0.5mmol/L的元素,包括氮(N)、磷(P)、钾(K)、钙(Ca)、镁(Mg)、硫(S)。
它们以无机盐的形式存在于各种培养基中,对植物细胞和组织生长都是必不可少的。
培养基至少应含有25mmol/L的NO3-和K+。
不过,如果以硝酸盐和氨盐(2~20mmol/L)或其他任何还原性氮作为培养基的氮源,都能获得非常好的饿实验结果。
如果只使用铵盐作为唯一的氮源,则需要加入一种或多种三羧酸(TCA)循环的羧酸(如柠檬酸盐、琥珀酸盐或苹果酸盐),以便减轻培养基中氮浓度超过8mmol/L产生的毒害。
当硝酸银和氨离子共同存在于培养基中时,氨离子更迅速的被利用。
另一些大量元素,如Ca、P、S和Mg,在其他营养需要满足下他们的适宜浓度为1~3mmol/L。
氮参与蛋白质、核酸、酶、叶绿素、维生素、磷脂、生物碱等物质构成,是生命不可缺少的物质。
缺氮时,老叶先发黄;氮过量,枝叶会过度茂盛。
氮主要以销态氮和铵态氮两种形式被使用,常使用的含氮物质有KNO3、NH4NO3、(NH4)2SO4等,大多数培养基将销态氮和铵态氮两者混合使用,以调节培养基的离子平衡。
磷参与磷脂、核算、酶及微生物等多种生理活性物质构成,在植物碳水化合物的运输和代谢中起着极其重要的作用,磷直接参与呼吸作用和发酵过程,与光合作用也有直接关系。
缺磷时植株生长缓慢,老叶暗紫色。
磷常由KH2PO4、NaH2PO4提供。
钾对碳水化合物合成、转移以及氮素代谢等有密切关系。
钾增加时,蛋白质合成增加,维管束、纤维组织发达,对胚的分化有促进作用。
缺钾时叶尖、叶缘枯焦,叶片呈皱曲状,老叶发黄或火烧状。
常用的含钾化合物有KCl、KNO3、KH2PO4等。
镁是叶绿素的组成成分,又是激酶的活化剂,缺镁时叶片边缘及中央部分失绿而变白,镁常以MgSO4来提供。
钙是构成细胞壁的一种成分,钙对细胞分裂、保护膜不受破坏有显著作用。
缺钙时嫩叶失绿,叶缘向上卷曲,出现白色条纹。
常以CaCl2提供。
(2)微量元素指培养基中浓度小于0.5mmol/L的元素,有铁(Fe)、硼(B)、锰(Mn)、铜(Cu)、钼(Mo)、钴(Co)等.微量元素也是植物组织培养中不可缺少的元素,缺少这些物质会导致生长、发育异常。
其中铁似乎更重要,因为配制培养基中常使用螯合铁和螯合锌。
酒石酸铁和柠檬酸铁难溶解,经常在培养基中发生沉淀。
使用乙二胺四乙酸(EDTA)-铁螯合物代替柠檬酸铁,特别是胚胎诱导中,可以克服沉淀产生的问题。
微量元素是许多酶和辅酶的重要组成成分,生理作用主要体现在酶的催化功能和细胞分化、维持细胞的完整机能等方面。
如铁是多种氧化酶和叶绿素的重要成分,而且是维持叶绿体功能所必需的;铜有促进离体根生长的作用;钼是合成活跃的硝酸还原酶所必不可少的元素,也是固氮酶的组成部分,还有防止叶绿素受破坏的作用;锌是酶的组成成分,也有防止叶绿素破坏的作用;锰与植物呼吸作用、光合作用有关;硼与糖的运输、蛋白质的合成有关。
当某些微量元素供应不足时,植物表现出一定的缺素症状。
如缺铁,绿叶变黄,进而发白;缺锰,叶片上出现缺绿斑点或条纹;缺锌,叶片发黄,或出现白斑,叶子小;缺硼,叶失绿,叶缘向上卷曲,顶芽死亡;缺钴叶片失绿而卷曲,整个叶片向上弯曲凋枯。
3、碳源和能源植物组织培养最适合的碳源是蔗糖。
葡萄糖同样有利于植物组织生长,而果糖产生的效力较低。
培养基高压灭菌时,蔗糖转变为葡萄糖和果糖。
在培养过程中,先利用葡萄糖,然后利用果糖。
植物细胞和组织在培养基中缺乏自养能力,因此,需要外源碳源提供能量。
在培养期间的特殊条件下,即使组织开始变绿或产生绿色色素,培养组织生产的碳源也不能自给自足。
将外源碳源加入到培养基后,可增强细胞增殖和绿茎再生能力。
除此之外,糖类的添加还有调节培养基渗透压的作用。
在培养基高压灭菌过程中,部分蔗糖发生水解。
但是,培养物在高压灭菌的蔗糖培养基上生长较好,而在过滤消毒的蔗糖培养基上次之。
从这个结果可以推论出,高压灭菌使蔗糖水解成葡萄糖和果糖,有利于细胞生长和分化。
在大规模生产中,蔗糖价格太贵,常用食用绵白糖、白砂糖代替蔗糖,但在不同的植物种类上,其使用的可行性及其浓度范围需要做小规模的生产性实验。
4、有机营养成分(1)维生素植物合成的内源维生素,在各种代谢过程中起着催化剂的作用。
当植物细胞和组织离体生长时,也能合成一些必需的维生素,但不能达到植物生长的最佳需要量。
因此,必须在培养基中添加必需的维生素和氨基酸,使植物组织健壮生长。
比较常用的维生素是盐酸硫胺素(VB1)、盐酸吡哆醇(VB6)、烟酸(VB3)、肌醇等,盐酸硫胺素是所有细胞和组织必需的基本维生素。
烟酸和盐酸吡哆醇常添加到培养基中,但对许多植物的细胞可能不是必需的。
其他维生素如生物素(VH)、叶酸、抗坏血酸(VC)、泛酸钙、维生素E(生育酚)、核黄素和对氨基苯甲酸也常被使用。
氨基酸类物质不仅为培养物提供有机氮源,同时也对外植体的生长以及不定芽、不定胚的分化起促进作用。
抗坏血酸还有防止组织褐变的作用。
(2)氨基酸氨基酸是蛋白质的组成成分,也是一种有机氮化合物。
常用的氨基酸有甘氨酸、谷氨酸、精氨酸、半胱氨酸以及多种氨基酸的混合物,如水解酪蛋白(CH)、水解乳蛋白(LH)等。
氨基酸类物质不仅为培养物提供有机氮源,同时也对植物体的生长及不定芽、不定胚的分化起促进作用。
与无机氮不同,氨基酸能被植物细胞很快吸收。
5、植物生长调节剂(1)生长素生长素由茎尖合成,沿植物体向下运输,常用的生长素有吲哚乙酸(IAA)、吲哚丁酸(IBA)、萘乙酸(NAA)、2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-D)和萘氧乙酸(NOA)等。
IAA和IBA见光易分解,故应置于棕色瓶中,IAA在高温灭菌时会受到破坏,最好采用过滤除菌方法。
在植物组织培养中,生长素的主要作用有:①诱导愈伤组织的产生,促进细胞脱分化;②促进细胞的伸长;③促进生根;④2,4-D会诱导某些植物不定胚的形成。
生长素通常溶解于乙醇或低浓度的氢氧化钠溶液中。
(2)细胞分裂素细胞分裂素由根尖合成,沿植物体向上运输。
细胞分裂素是腺嘌呤的衍生物。
常用的细胞分裂素有6-苄氨基嘌呤(6-BA)、激动素(KT)、玉米素(ZT)、2-异戊烯腺嘌呤(2-ip)、噻苯隆(TDZ)、氯苯脲(CPPU)等。
在植物组织培养中,细胞分裂素的主要作用有:①促进细胞分裂和扩大,使茎增粗,而抑制茎伸长;②诱导芽的分化,促进侧芽萌发生长;③减少叶绿素的分解,抑制顶端优势,延缓离体组织或器官的衰老,有保鲜的效果;④对根的生长一般起抑制作用。
在植物组织培养时,细胞分裂素/生长素的比值控制器官发育模式,若增加生长素浓度,有利于根的形成;增加细胞分裂素浓度则促进芽的分化。
(3)赤霉素(GA)和脱落酸(ABA)这2种植物生长调节剂不常用于组织培养中。
一些植物需要赤霉素和脱落酸增强生长,而在另一些植物中需要它们抑制生长。
GA3是20多种赤霉素中最常用的,GA3能促进低密度培养细胞的生长,增加愈伤组织生长,诱导矮化或发育迟缓的植物伸长生长。
GA3最好现配现用,过滤灭菌后加入到培养基中。
根据植物种类不同,脱落酸在培养基中刺激或抑制愈伤组织生长。
据报道,脱落酸有利于胚胎培养。
脱落酸还有抑制生长、促进休眠的作用,在植物种质资源超低温冷冻保存时,可以用来促使植物停止生长和抗寒力的形成,从而保证冷冻保存的顺利进行。