植物组织培养过程中的影响因素

【摘要】植物组织培养为许多学科研究植物生长发育、抗性生理、激素及器官发生与胚胎发生等提供了许多良好试材和有效途径。本文探讨了植物组织培养过程中的影响因素。

【关键词】植物组织；培养；过程；影响因素

【Abstract 】 for many subject plant tissue culture to study plant growth, resistance physiological, hormone and organogenesis and embryogeny, such as the provision of a lot of good test materials and effective way. This paper discusses the process of plant tissue culture influence factors.

【 Key words 】 plant tissue; Training; Process; Influence factors

中图分类号：J522.3文献标识码：A 文章编号：

组织培养技术广泛应用于各个领域, 它为许多学科研究植物生长发育、抗性生理、激素及器官发生与胚胎发生等提供了许多良好试材和有效途径。由于组织培养在人工控制的条件下进行, 容易掌握花芽分化和开花的成因, 在试管内人工授精, 获得杂种或自交种; 通过分离单倍体细胞, 能培育纯合的二倍体优良品系, 缩短育种时间; 通过选择突变体, 提高植物的品质,增强抗盐、抗旱、抗寒等方面的能力, 扩大植物的生长范围; 将体细胞冷藏在低温下, 建立基因库, 达到保存物种的目的; 获得药用价值高和工业生产所需的次生产品等。

一、植物组织培养的基本概念

在无菌条件下, 将离体的植物器官( 如根尖、茎尖、叶、花、未成熟的果实、种子等) 、组织( 如形成层、花药组织、胚乳、皮层等) 、细胞( 如体细胞、生殖细胞等) 、胚胎( 如成熟和未成熟的胚) 、原生质体( 如脱壁后仍具有生活力的原生质体) 培养在人工配制的培养基上, 给予适宜的培养条件, 诱发产生愈伤组织或潜伏芽等, 或长成完整的植株的技术, 统称为植物组织培养。由于是在试管内培养, 而且培养的是脱离植物母体的培养物,因此也称离体培养和试管培养。

二、植物组织培养过程中的影响因素

1、培养基成分

（1）无机成分

为了满足植物的正常生长和发育, 培养基中需要加入适量的矿物质成分, 而这些矿物质主要来源于无机盐。不同的培养基配方, 其无机盐养分的含量和化合物种类不同。这些无机盐组成各种化合物, 参与机体的建造, 构成一些特殊的生理活性物质, 参与活跃的新陈代谢; 这些元素之间互相协调, 以维持离子浓度的平衡、胶体的稳定、电荷的平衡等电化学方面的作用, 在发育方面, 一定的元素影响到形态发生和组织、器官的建成。植物生长所需要的养分不足则生长缓慢, 或发生缺素症状, 影响快繁生产, 养分过剩则会引起盐害。

（2）碳源

碳源主要包括糖类物质、醇类物质和有机酸, 以糖类物质最为重要。糖是重要的能源物质, 是植物组织培养条件下生长发育不必不可少的物质。对多数植物来说, 蔗糖是最好的碳源, 其次是果糖和葡萄糖。过去的研究一直表明组培中必须加入糖作为培养材料的碳素营养供给, 日本千叶大学古在丰树教授最早研究开发一种新的无糖植物组培技术。他首先研究发现容器中的小植株也具有光合自养能力, 从而考虑改变植株的营养方式以CO2 作为植株的碳源,同时改善植株的生理和能量代谢, 使植株更好的发挥自身的光合能力, 降低生产成本。

（3）维生素及氨基酸

维生素直接参与酶的形成、蛋白质和脂肪代谢, 对植物新陈代谢过程的影响很大, 它对形态发生的影响主要是由于影响到基础的生物化学代谢而产生的, 它对生长及分化有好的促进作用。氨基酸是蛋白质的主要组成部分, 对培养物的生长有促进作用。组培中常用的氨基酸有水解乳蛋白、水解酪蛋白、椰子乳和其他许多天然提取物等, 含有各种有机营养如氨基酸、肌醇、维生素, 肌醇主要参与了碳水化合物和磷脂代谢及离子平衡等生理活动, 在适当的情况下使用能促进愈伤组织的生长、胚状体和芽的形成, 少量的肌醇能促进硫胺素发挥作用, 但由于它可以从磷酸葡萄糖转变而来, 因此在快速繁殖及其他培养中有时也可省去不用。

（4）植物生长调节剂

植物器官分化是由两类激素, 生长素和细胞分裂素的相互作用控制的, 器官分化的性质是由这两种激素的相对浓度决定的, 当细胞分裂素与生长素的比值较大时, 可以促进芽的形成; 当细胞分裂素与生长素的比值较小时, 有得于根的分化。常见的生长素有NAA、IAA、IBA、GA、2, 4- D 等,各种生长素其作用和效果并不一样, 2, 4- D 的用量较高时会抑制形态发生的过程, 而且它的后效持久, 一般在低浓度下使用或不用, 但在胚状体及愈伤组织时它是最有效的。

（5） pH值与培养基支持体

在组培生产中, pH 值一般在5. 0~ 6. 5 比较适宜。培养基的硬度主要是由培养基支持体的用量决定的。常用的培养基支持体有琼脂、Gellangum, 另外还有蛭石、珍珠岩、多微孔聚丙烯膜和岩棉等。培养基支持体是起凝固和支撑的培养基材料。K IRDMANEE等发现利用蛭石为培养基支持体并使用液体培养基进行试管苗培养时, 与传统的琼脂相比,效果极其明显, 并且苗子的玻璃化现象大为减少。一种多微孔的聚丙烯膜也被用作支持体进行了大花蕙兰和石斛的试管苗培养, 由于为根系的生长提供了良好的通气条件,并在补充培养液的情况下可连续培养, 因而获得了较好的效果。

（6）活性炭类

活性炭是木材在高温和气流存在下碳化, 然后进行纯化除去杂质制成的。由于活性炭内部形成无数微小网孔,具有很大的内表面积, 具有强大的吸附能力。它主要吸附被培养物产生的气体及抑制物质, 可能减少一些有害物质的影响, 避免或减轻培养中的褐变现象, 降低有害代谢物的浓度。但活性炭的吸附选择性很差, 它也吸附培养基中的一些生长素类和细胞分裂素物质, 所以在添加活性炭时应把握好时间, 过早添加激素类物质会被吸收, 影响激素的作用, 过晚活性炭的吸附作用不明显。活性炭在低温时吸附力强, 温度高时吸附力减弱。加入活性炭后使培养基变黑, 对一些植物诱导生根有利, 对某些植物的生长和器官的发生也有促进作用。

2、 外植体的选择

植物不同的器官和组织, 对离体培养的反映是不同的, 其形态发生的能力也是不同的。外植体的种类是影响组织培养效果的主要因素之一。即使是相同的器官, 由于其生理学或发育年龄的差异, 也会影响形态发生的类型及方式。同一植株上不同器官的再生能力有所不同, 许多植物茎段愈伤组织诱导率高于叶片。外植体脱分化难易程度与其生理状态有关。

外植体的年龄对组织的再生能力有很大的影响。通常植株的幼嫩组织, 如胚、子叶、实生苗的嫩茎和嫩芽、幼龄植株上的组织作为外植体要比老龄化植株上的组织容易诱导成功。一般情况下, 外植体越幼嫩就越容易获得再生植株。外植体的选择和处理对褐变有较大影响。Chevre 分析了欧洲栗的酚类含量的变化, 结果表明, 幼龄材料酚类化合物含量少, 而成龄材料比较多。不同季节取材, 对植株的再生能力影响差异很大, 通常春季是植物生长旺季, 植株再生能力也最强, 是进行组织培养的最适季。

3 、其它影响因素

除了上述因素对植物组织培养中体细胞无性系的建立有广泛的影响外, 其它诸如培养条件( 包括通气状况、光线、温度) 、培养时间、材料处理、接种方式、实验人员的经验以及继代时间的长短等因素也影响到培养时胚性愈伤组织的发生频率和质量, 从而影响组织培养再生体系的建立。

总之, 组织培养技术已被广泛地应用于农林业的各个方面, 农林业生物技术上的许多成就, 尤其是在应用方面的进展, 都与植物组织培养技术体系的建立密不可分。因此, 植物组织培养在生物技术领域中占有不可替代的地位。深入系统地研究各种植物的组织培养再生体系建立的条件和各个影响因素, 对于完善生物技术的理论体系, 扩大其应用成果, 均有着重要意义。

参考文献：

[1] 肖哲丽,柳金凤. 植物组织培养的研究进展及新技术应用[J]. 宁夏农林科技, 2011,(01) .

[2] 纪纯阳,矫丽曼,刘巍,赵继梅,彭儒胜,于志水,韩兆伟,金鑫. 植物组织培养中污染产生的原因及防止措施[J]. 辽宁林业科技, 2011,(02) .

[3] 张东旭,周增产,卜云龙,张洁,张晓文,张成波,蔡伟健,康静,肖政. 植物组织培养技术应用研究进展[J]. 北方园艺, 2011,(06) .

[4] 张高翔. 植物组织培养发展概况[J]. 吉林农业, 2010,(08) .

[5] 齐春华. 植物组织培养技术发展现状及方向[J]. 农业科技与装备, 2011,(04) .

[6] 李妤. 植物组织培养简介[J]. 考试周刊, 2011,(26) .