培養(yǎng)基成分及其作用植物生長發(fā)育需要多種營養(yǎng)和生長調節(jié)物質，當其缺乏時，生長發(fā)育受阻，形態(tài)不正常。在植物組織快繁過程中，培養(yǎng)物生長發(fā)育所需的營養(yǎng)和生長因子，主要靠培養(yǎng)基供給。因此，完全培養(yǎng)基的成分除了水分外，還要包括無機營養(yǎng)、有機物營養(yǎng)、生長調節(jié)物質及其他附加物等。一、無機營養(yǎng)物無機營養(yǎng)物即無機鹽是植物生長發(fā)育所必需的，根據植物對無機鹽需要的多少，將其分為大量元素和微量元素。1. 大量元素大量元素在植物體內含量占干物重的0.1-10%，其濃度一般大于0.5mmol/L，包括氮(N)、磷(P)、鉀(K)、鈣(Ca)、鎂(Mg)、硫(S)，若加上碳(C)、氫(H)、氧(O)，則有9種元素。在離體培養(yǎng)中，其C、H、O三元素是從人工加入的糖類獲得的，H、O元素也可以從培養(yǎng)基所含的水分中獲得，而其余6種礦質元素要從加入的適量的無機鹽類來獲取。無機氮常以硝態(tài)氮(如KNO3)和銨態(tài)氮(如NH4NO3)兩種形式供應，多數培養(yǎng)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鐵(Fe)、硼(B)、錳(Mn)、銅(Cu)、鋅(Zn)、鉬(Mo)、氯(Cl)等，植物對其需要量極微，在植物體內含量占干物重的0.01%以下，起生長發(fā)育所需的濃度一般小于0.5mmol/L，稍多則產生毒害。碘(I)雖不是植物生長的必需元素，但幾乎在所有的培養(yǎng)基中都含有碘元素，有些培養(yǎng)基還加入了鈷(Co)、鎳(Ni)、鈦(Ti)、鈹(Be)，甚至鋁(Al)等元素。3. 鐵鹽鐵是用量較多的一種微量元素，是許多重要氧化還原酶的組成成分，在植物葉綠素的合成過程中起到重要的作用。若以硫酸鐵和氯化鐵為供鐵源，培養(yǎng)基的pH值會達到5.2以上，形成氫氧化鐵沉淀，使培養(yǎng)物無法吸收而出現缺鐵癥，故在培養(yǎng)基配制時，常用硫酸亞鐵和EDTA二鈉配成螯合態(tài)鐵，成為有機態(tài)鐵方被培養(yǎng)物吸收和利用;也可用EDTA鐵鹽，作為鐵的供應源。這些元素參與培養(yǎng)物機體的建造，構成植物細胞中的核酸、蛋白質、葉綠體、酶系統(tǒng)和生物膜所必需的元素。二、有機營養(yǎng)成分在配制培養(yǎng)基時，不僅要加入無機營養(yǎng)成分，還要加入一定量的有機營養(yǎng)物質，以利于培養(yǎng)物的生長和分化。1. 糖類在組織快繁中，被培養(yǎng)的培養(yǎng)物大多不能進行光合作用，能進行的也不能滿足其對糖類的需求，因此必須在培養(yǎng)基中添加糖作為碳源和能源，同時對維持培養(yǎng)基一定的滲透壓也有重要作用。最重要的碳源是蔗糖，其濃度一般為2%-3%。葡萄糖和果糖也是較好的碳源。在大規(guī)模工廠化生產中，為了降低生產成本，可用市售的白砂糖代替蔗糖，也有同樣的效果。2. 維生素維生素常以輔酶形式參與生物催化劑酶系的活動，以及參與細胞的蛋白質代謝、脂肪代謝、糖代謝等重要生命活動。在組培中以B族維生素為主，常使用鹽酸硫胺素(維生素B1)、鹽酸吡哆醇(維生素B6)、煙酸(維生素B3)、鈷胺素(維生素B12)、葉酸(維生素Bc)、生物素(維生素H)、抗壞血酸(維生素C)等，一般使用濃度為0.1-1.0mg/L。3. 肌醇(環(huán)己六醇)在組培中，肌醇本身不直接促進培養(yǎng)物的生長，可有助于活性物質作用的發(fā)揮，提高維生素B1的效果，參與碳水化合物代謝、磷脂代謝和離子平衡作用，從而促進培養(yǎng)物的生長和胚狀體及芽的形成。在配制培養(yǎng)基時，肌醇通常使用濃度為50-100mg/L。4. 氨基酸在培養(yǎng)基中要加入一種或數種氨基酸，最常使用的是甘氨酸(Gly)，有時用到絲氨酸(Ser)、酪氨酸(Tyr)、谷氨酰胺(Gln)、天冬酰胺(Asn)等，作為重要的有機氮源。甘氨酸能促進離體根的生長，對其培養(yǎng)物的生長也有良好的促進作用，通常用量為2-3mg/L。有時也采用水解乳蛋白(LH)或水解絡蛋白(CH)，它們是牛乳用酶法等加工而成的水解產物，是含有約20種氨基酸的混合物，通常用量為500mg/L。5. 有機附加物在組培中，人們發(fā)現在培養(yǎng)基中添加一些天然的有機物或提取物對培養(yǎng)物的增殖和分化有明顯的促進作用。例如椰乳(CM)，一般用量為10%-20%(或100-150mg/L);酵母提取物為0.5%;番茄汁為5%-10%;香蕉泥為100-200mg/L;馬鈴薯用量為150-200g/L，去皮和去芽后，煮30分鐘，再過濾，即可加入培養(yǎng)基中。馬鈴薯、香蕉泥具有較大的pH緩沖作用。這些天然有機物的作用是為培養(yǎng)物提供一些必要的營養(yǎng)成分、生理活性物質和生長激素等。但由于這些天然有機物成分較復雜，且難確定，含量又不穩(wěn)定，所以應盡量避免使用。三、植物生長調節(jié)物質在組培中，為了促進培養(yǎng)物生長和器官分化，其培養(yǎng)基除加入營養(yǎng)物質外，還必須加入一種或多種植物生長調節(jié)物質、生長調節(jié)物質(植物激素)是培養(yǎng)基中的關鍵物質，在組培中起著決定的作用。一般常用生長素和細胞分裂素類。1. 生長素類生長素類常用的有吲哚乙酸(IAA)、吲哚丁酸(IBA)、萘乙酸(NAA)、2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-D)，它們的作用強弱順序為2,4-D NAA IBA IAA。其中IAA為天然植物生長素，它易見光分解，不穩(wěn)定，故應避光置于棕色瓶中，放于4-5下保存。NAA、IBA、2，4-D都是人工合成的生長調節(jié)物質，即穩(wěn)定又廉價。2,4-D一般用于初代培養(yǎng)，啟動細胞脫分化，而再分化階段往往不用2,4-D，而用NAA、IBA、IAA。在生根誘導中一般多用IBA，試驗證明ABT生根粉誘導生根效果也很好。組培中，生長素類的作用是誘導愈傷組織的形成，胚狀體的產生以及試管苗的生根，更重要的是細胞分裂素配成一定的比例誘導腋芽及不定芽的產生。2. 細胞分裂素類細胞分裂素類常用的有：激動素(KT)、6-芐氨基嘌呤(6-BA/BA/BAP)、玉米素(ZT)、2-異戊烯腺嘌呤(2-ip)、吡效隆(4PU/CPPU)和噻重氮苯基脲(TDZ)。他們對培養(yǎng)物的作用強弱順序為TDZ、4PU 2-ip 6-BA KT。但在組培中通常使用人工合成的6-BA和KT，因他們性能穩(wěn)定且價格適中。細胞分裂素類的作用主要有：促進細胞分裂和擴大;抑制莖的伸長，而使莖增粗;解除頂端優(yōu)勢，誘導芽的分化，促進側芽萌發(fā);增強蛋白質合成，延緩組織的衰老。在進行組培中，常將細胞分裂素和生長素配合使用，用Skoog等(1957)建立的“器官分化激素配比模式”，指導生長調節(jié)物質在生產中的應用，即細胞分裂素與生長素的比例大時，促進芽的形成，這時細胞分裂素起到主導作用;比例小時，則有利于根的形成，這時生長素起主導作用。培養(yǎng)基中的細胞分裂素與生長素之間的比例是決定器官分化的關鍵。四、瓊脂依據態(tài)相不同，培養(yǎng)基分為固體培養(yǎng)基和液體培養(yǎng)基，其區(qū)別在于加入瓊脂與否，若加入瓊脂便形成膠體狀態(tài)的固體培養(yǎng)基，而不加則為液體培養(yǎng)基。瓊脂是最好的固化劑，他是一種由海藻中提取的高分子碳水化合物，在培養(yǎng)基中本身不具營養(yǎng)，它的主要作用是使培養(yǎng)基在常溫下凝固，一般使用量為0.6-1.0%。培養(yǎng)基的pH值偏酸，高壓滅菌時間過長，溫度過高均會影響其凝固力。瓊脂一般以色淺、透明、潔凈為好，新買來的瓊脂要先試驗一下它的凝固能力，以便確定其適宜的用量。五、活性炭在培養(yǎng)基中加入活性炭(AC)，其目的主要是利用其吸附能力，減少一些有害物質的不利影響，同時也創(chuàng)造暗環(huán)境，對某些植物誘導生根有利。一般認為活性炭之所以有強大的吸附能力，主要是通過氫鍵、范德華力等作用力，把有毒物質從外植體周