植物組培培養基及其配制
培養基好比土壤,是組織培養中離體材料賴以生存和發展的基地。因此,在組織培養基的各個環節中,應著重掌握培養基,了解它的組成和配制方法。
一、組成培養基的五類成分
目前,大多數培養基的成分是由無機營養物、碳源、維生素、生長調節物質和有機附加物等五類物質組成的。
1.無機營養物
無機營養物主要由大量元素和微量元素兩部分組成,大量元素中,氮源通常有硝態氮或銨態氮,但在培養基中用硝態氮的較多,也有將硝態氮和銨態氮混合使用的。磷和硫則常用磷酸鹽和硫酸鹽來提供。鉀是培養基中主要的陽離子,在近代的培養基中,其數量有逐漸提高的趨勢。而鈣、鈉、鎂的需要則較少。培養基所需的鈉和氯化物,由鈣鹽、磷酸鹽或微量營養物提供。微量元素包括碘、錳、鋅、鉬、銅、鈷和鐵。培養基中的鐵離子,大多以螯合鐵的形式存在,即FeSO4與Na2—EDTA(螯合劑)的混合。
2.碳源
培養的植物組織或細胞,它們的光合作用較弱。因此,需要在培養基中附加一些碳水化合物以供需要。培養基中的碳水化合物通常是蔗糖。蔗糖除作為培養基內的碳源和能源外,對維持培養基的滲透壓也起重要作用。
3.維生素
在培養基中加入維生素,常有利于外植體的發育。培養基中的維生素屬于B族維生素,其中效果最佳的有維生素B1、維生素B6、生物素、泛酸鈣和肌醇等。
4.有機附加物
包括人工合成或天然的有機附加物。最常用的有酪朊水解物、酵母提取物、椰子汁及各種氨基酸等。另外,瓊脂也是最常用的有機附加物,它主要是作為培養基的支持物,使培養基呈固體狀態,以利于各種外植體的培養。
5.生長調節物質
常用的生長調節物質大致包括以下三類:
(1)植物生長素類。如吲哚乙酸(IAA)、萘乙酸(NAA)、2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-D)。
(2)細胞分裂素。如玉米素(Zt)、6-芐基嘌呤(6-BA或BAP)和激動素(Kt)。
(3)赤霉素。組織培養中使用的赤霉素只有一種,即赤霉酸(GA3)。
二、常用培養基配方及其特點
1.常用培養基配方
組織培養是否成功,在很大程度上取決于對培養基的選擇。不同培養基有不同特點,適合于不同的植物種類和接種材料。開展組織培養活動時,應對各種培養基進行了解和分析,以便能從中選擇使用。下面介紹組織培養幾種常用培養基的配方見表9-1。
培養基中的激素種類和數量,隨著不同培養階段和不同材料而有變化,因此各配方中均不列入。
2.幾種常用培養基的特點
(1) MS培養基。 MS培養基是目前普遍使用的培養基。它有較高的無機鹽濃度,對保證組織生長所需的礦質營養和加速愈傷組織的生長十分有利。由于配方中的離子濃度高,在配制、貯存、消毒等過程中,即使有些成分略有出入,也不致影響離子間的平衡。MS固體培養基可用來誘導愈傷組織,或用于胚、莖段、莖尖及花藥培養,它的液體培養基用于細胞懸浮培養時能獲得明顯成功。這種培養基中的無機養分的數量和比例比較合適,足以滿足植物細胞在營養上和生理上的需要。因此,一般情況下,無須再添加氨基酸、酪蛋白水解物、酵母提取物及椰子汁等有機附加成分。與其它培養基的基本成分相比,MS培養基中的硝酸鹽、鉀和銨的含量高,這是它的明顯特點。
(2)B5培養基。B5培養基的主要特點是含有較低的銨,這是因為銨可能對不少培養物的生長有抑制作用。經過試驗發現,有些植物的愈傷組織和懸浮培養物在MS培養基上生長得比B5培養基上要好,而另一些植物,在B5培養基上更適宜。
(3)N6培養基。N6培養基特別適合于禾谷類植物的花藥和花粉培養,在國內外得到廣泛應用。在組織培養中,經常采用的還有懷特(While,1963)培養基、尼許(Nitsch,1951)培養基等。它們在基本成分上大同小異。懷特培養基由于無機鹽的數量比較低,更適合木本植物的組織培養。
三、培養液的配制
1.制備母液
為了避免每次配制培養基都要對幾十種化學藥品進行稱量,應該將培養基中的各種成分,按原量10倍、100倍或1000倍稱量,配成濃縮液,這種濃縮液叫做母液。這樣,每次配制培養基時,取其總量的1/10、1/100、1/1000,加以稀釋,即成培養液。現將培養液中各類物質制備母液的方法說明如下。
(1)大量元素。大量元素包括硝酸銨等用量較大的幾種化合物。制備時,按表中排列的順序,以其10倍的用量,分別稱出并進行溶解,以后按順序混在一起,最后加蒸餾水,使其總量達到1升,此即大量元素母液。
(2)微量元素。因用量少,為稱量方便和精確起見,應配成100倍或1000倍的母液。配制時,每種化合物的量加大100倍或1000倍,逐次溶解并混在一起,制成微量元素母液。
(3)鐵鹽。鐵鹽要單獨配制。由硫酸亞鐵(FeSO4·7H2O)5.57克和乙二胺四乙酸二鈉(Na—EDTA)7.45克溶于1升水中配成。每配1升培養基,加鐵鹽5毫升。
(4)有機物質。主要指氨
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