第二章(2) 培养基组成、类型及配制与灭菌(20070312)

（五）琼脂： 琼脂： 琼脂作为固化剂用于组织培养中， 琼脂作为固化剂用于组织培养中，起支持植 物的作用，不提供营养，为海藻中提取的一种高 物的作用，不提供营养， 分子化合物，仅溶于热水（ 以上）， ），成为凝 分子化合物，仅溶于热水（90 oC以上），成为凝 冷却后（ 以下）即凝固为凝胶。 胶，冷却后（40 oC以下）即凝固为凝胶。 琼脂的用量通常在4～10g/L. 琼脂的用量通常在4 琼脂是组织培养培养基中主要的成本支出，约 琼脂是组织培养培养基中主要的成本支出， 80％。 占80％。
培养基的组成、 第二节 培养基的组成、配制与灭菌
一、培养基的组成和作用
培养基（medium）是植物组织培养的重要材料， 培养基（medium）是植物组织培养的重要材料， 是外植体生长的营养物质，只有配制出适宜的培养 是外植体生长的营养物质， 才能使组织培养获得成功。 基，才能使组织培养获得成功。 通常植物组织培养所用培养基包括以下六大类 成分， 矿质营养、有机成分、植物生长调节剂、 成分，即矿质营养、有机成分、植物生长调节剂、 碳源、琼脂以及其他附加物等。 碳源、琼脂以及其他附加物等。 培养基的主要指标是营养成分及植物生长调节 物质的浓度。 物质的浓度。
1、生长素类： 生长素类： 主要促进细胞伸长生长和细胞分裂， 主要促进细胞伸长生长和细胞分裂，诱导形 成愈伤组织，促进生根。 成愈伤组织，促进生根。 常用的有IAA、IBA、 NAA、 常用的有IAA、IBA、 NAA、 2，4－D等。 IAA
2、细胞分裂素类： 细胞分裂素类： 促进细胞分裂和扩大，促进茎增促， 促进细胞分裂和扩大，促进茎增促，抑制茎 伸长；诱导芽的分化、促进侧芽萌发； 伸长；诱导芽的分化、促进侧芽萌发；延缓衰 老。 常用细胞分裂素有BA、KIN、ZT、2ip等 常用细胞分裂素有BA、KIN、ZT、2ip等。 BA
聚乙烯吡咯烷酮（PVP）： （2）聚乙烯吡咯烷酮（PVP）： 加入培养基中。 加入培养基中。
生长抑制剂： 4、生长抑制剂： 常用矮壮素、比久（B9）、 ）、多效唑 常用矮壮素、比久（B9）、多效唑 pp333） 三碘苯甲酸、根皮酚等。 （pp333） 、三碘苯甲酸、根皮酚等。
培养基的类型： 二、培养基的类型： 高盐浓度培养基：MS、B5、SH等 1、高盐浓度培养基：MS、B5、SH等。 适用于多数营养需求量较大的植物。 适用于多数营养需求量较大的植物。 中等盐浓度培养基：Nitsh、Miller等 2、中等盐浓度培养基：Nitsh、Miller等 大量元素浓度约为MS的1/2。 大量元素浓度约为MS的1/2。 MS 低盐培养基：WPM、 White等 3、低盐培养基：WPM、 White等。 大量元素浓度约为MS的1/4左右。 大量元素浓度约为MS的1/4左右。 MS 左右 适用于木本植物的培养。 适用于木本植物的培养。
根据植物对元素的吸收量， 根据植物对元素的吸收量，可以把植物必需元素 分为大量元素和微量元素。 分为大量元素和微量元素。 国际植物生理学会建议将植物所需浓度大于0.5 国际植物生理学会建议将植物所需浓度大于0.5 大于 mmol/l的的元素称为大量元素 低于0.5 mmol/l的 的的元素称为大量元素。 mmol/l的的元素称为大量元素。低于0.5 mmol/l的 元素称为微量元素。 元素称为微量元素。 根据此规则大量元素种类包括C、H、O、N、P、K、 根据此规则大量元素种类包括C Ca、Mg、 其中C 为气体元素， Ca、Mg、S。其中C、H、O为气体元素，其余六种为矿 质元素，分别占植物干重的百分数为18％、10％、70 18％、10％、 质元素，分别占植物干重的百分数为18％、10％、70 ％、0.3% 0.07％、0.3%、 0.3%、 ％、0.3% ％、0.07% 0.05％。 0.07%、 ％、0.3%、0.07％、0.3%、0.3 ％、0.07%、0.05％。 微量元素包括Fe、 微量元素包括Fe、B、Mn、Zn、Mo、Cu、Co、Cl Fe Mn、Zn、Mo、Cu、Co、 等。
植物生长调节物质： （三）植物生长调节物质： 植物激素是植物新陈代谢中产生的天然 化合物， 化合物，它能以极微小的用量直接影响植 物细胞的分化、分裂以及发育， 物细胞的分化、分裂以及发育，影响植物 的形态建成、开花、结实、成熟、 的形态建成、开花、结实、成熟、衰老脱 休眠、萌发等生理活动。 落、休眠、萌发等生理活动。 在植物组织培养中， 在植物组织培养中，主要通过植物激素 及生长调节物质对离体的组织、 及生长调节物质对离体的组织、器官的形 态发生进行调控。包括诱导细胞分裂、 态发生进行调控。包括诱导细胞分裂、愈 伤组织的生长、 伤组织的生长、根芽的分化以及体细胞胚 胎发生等。 胎发生等。
其他成分： （七）其他成分： 活性炭： 1、活性炭： 使用量为0 .2-1%。 使用量为0 .2-1%。
2、抗生素： 抗生素： 常用青霉素、链霉素、庆大霉素等， 常用青霉素、链霉素、庆大霉素等，用 量在5～20mg/L。 量在5 20mg/L。
3、抑制酚类物质形成的物质： 抑制酚类物质形成的物质： 抗坏血酸： （1）抗坏血酸： 可以加入培养基或浸泡处理外植体。 可以加入培养基或浸泡处理外植体。
（二）有机分： 有机成分：
主要包括各种维生素和氨基酸， 主要包括各种维生素和氨基酸，如硫胺素 维生素和氨基酸 （VB1）、烟酸（VB3）、吡哆醇（VB6）、泛酸钙 ）、烟酸（ ）、吡哆醇（ ）、泛酸钙 烟酸 吡哆醇 ）、生物素 钴胺素（ 生物素、 ）、叶酸等以及甘氨 （VB5）、生物素、钴胺素（VB12）、叶酸等以及甘氨 谷氨酸、谷氨酰氨、精氨酸、天冬氨酸、 酸、谷氨酸、谷氨酰氨、精氨酸、天冬氨酸、天冬 酰氨、丙氨酸等。 酰氨、丙氨酸等。有时添加水解乳蛋白或水解酪蛋 为牛乳经酶法加工的水解产物，含有20 20种氨基 白，为牛乳经酶法加工的水解产物，含有20种氨基 酸的混合物，用量10－1000mg/L, 通常用于原生质 酸的混合物，用量10－ 10 体等培养。 体等培养。 此外肌醇是另外一种重要的有机成分，又叫环己 此外肌醇是另外一种重要的有机成分， 肌醇是另外一种重要的有机成分 六醇，在糖类的转化中起重要作用， 六醇，在糖类的转化中起重要作用，此外还参与磷 脂代谢及维持离子平衡等生理作用。 脂代谢及维持离子平衡等生理作用。
常用的植物激素及生长调节物涉及五大类植物 激素： 激素： 1、生长素类：IAA、IBA、NAA、2，4-D 生长素类：IAA、IBA、NAA、 2、细胞分裂类：6-BA、KT（Kin）、ZT、2ip 细胞分裂类： BA、KT（Kin）、ZT、 ）、ZT 3、赤霉素类：GA3、GA4、GA7 赤霉素类： 4、脱落酸：ABA 脱落酸： 5、乙烯：ETH 乙烯：
微量元素中，铁的用量较大，它对叶绿素的合成起 微量元素中，铁的用量较大， 重要作用，由于在较高pH pH下 极易形成Fe OH） Fe（ 重要作用，由于在较高pH下，FeCl3极易形成Fe（OH）3 沉淀，难以被吸收，所以多用乙二胺四乙酸二钠盐与 沉淀，难以被吸收，所以多用乙二胺四乙酸二钠盐与 硫酸亚铁形成的螯合物 并且单独配制。 形成的螯合物， 硫酸亚铁形成的螯合物，并且单独配制。
表1 MS培养基的组成配方 培养基的组成配方 组成成分 NH4NO3 KNO3 CaCl2·2H2O MgSO4·7H2O KH2PO4 KI H3BO3 MnSO4·4H2O ZnSO4·7H2O Na2MoO4·2H2 O 2·6H2O CoCl 数量(mg/l) 数量 1650 1900 440 370 170 0.83 6.2 22.3 8.6 0.25 0.025 组成成分 Na2-EDTA FeSO4·7H2O CuSO4·5H2O 蔗糖 pH 肌醇 烟酸 盐酸吡哆醇 甘氨酸 盐酸硫铵等 数量(mg/l) 数量 37.3 27.8 0.025 30 5.8 100.0 0.5 0.5 2.0 0.4
碳源： （四）碳源： 碳源主要为细胞提供合成新化合物的骨架， 碳源主要为细胞提供合成新化合物的骨架， 为细胞的呼吸代谢提供底物与能源， 为细胞的呼吸代谢提供底物与能源，此外还能维 持一定的渗透压。 持一定的渗透压。 常用的碳源主要是蔗糖，使用浓度在2 常用的碳源主要是蔗糖，使用浓度在2－5％， 此外葡萄糖、麦芽糖、果糖、山梨糖、 此外葡萄糖、麦芽糖、果糖、山梨糖、甘露糖及 可溶性淀粉等也常用于植物组织培养。 可溶性淀粉等也常用于植物组织培养。 糖浓度高低直接影响形态建成。 糖浓度高低直接影响形态建成。
此外近年来发现苯基脲衍生物具有非常高的细 胞分裂素活性，在多种植物上应用。 胞分裂素活性，在多种植物上应用。 如TDZ，CPPU，4－PU等。 TDZ，CPPU， PU等
3、赤霉素类： 赤霉素类： 主要具有诱导茎的细胞伸长，对根无效； 主要具有诱导茎的细胞伸长，对根无效；对形成层 细胞分化有影响，与生长素协同作用； 细胞分化有影响，与生长素协同作用；可以诱导离体 成花；打破休眠等功能。 成花；打破休眠等功能。 常用GA 常用GA3、GA4等。
1、大量元素： 大量元素：
组织培养中，各种矿质营养主要从培养基中获得， 组织培养中，各种矿质营养主要从培养基中获得， N、P、K、Ca、Mg、S等6种大量元素依靠各种无机盐提 Ca、Mg、 供。 不同植物种类和不同试验目的对元素的使用量要求 不同，需经试验确定。 不同，需经试验确定。 目前已选择出多种培养基配方用于植物组织培养。 目前已选择出多种培养基配方用于植物组织培养。 其中以MS应用最广泛。 MS应用最广泛 其中以MS应用最广泛。 以MS为例，其矿质元素分别由KNO3、NH4NO3、KH2PO4、 MS为例，其矿质元素分别由KNO 为例 提供。 MgSO4.7H2O、CaCl2 . 2H2O提供。
大量元素中的氮通常采用硝态氮或铵态氮的形 式被使用， 式被使用，但铵态氮浓度过高会对有些植物培养物 造成伤害，不适宜使用过高的浓度。而常用MS MS培养 造成伤害，不适宜使用过高的浓度。而常用MS培养 基中既有硝态氮又有铵态氮。 基中既有硝态氮又有铵态氮。
微量元素： 2、微量元素： 植物组织的对其需要量极少， 植物组织的对其需要量极少，过多会产生 毒害，如造成蛋白质变性、酶失活。 毒害，如造成蛋白质变性、酶失活。代谢障 碍等。 碍等。 各种微量元素均具有特定的生理功能，如 各种微量元素均具有特定的生理功能， 硼与蛋白质的合成及糖类的运输有关； 硼与蛋白质的合成及糖类的运输有关；铜能 促进离体根的形成； 促进离体根的形成；锰参与植物的光合作用 和呼吸作用；钼为氮素代谢的重要元素。 和呼吸作用；钼为氮素代谢的重要元素。