植物组织培养褐变产生的因素及对策
解析植物组织培养中褐变现象的产生机理及克服方法
2019年第12期作者简介：薛棪（1996-），女，湖北恩施人，本科学历，研究方向：专业植物科学与技术。
收稿日期：2019年11月7日。
试验研究引言褐变现象对植物的生长具有极大危害，是植物组织培养实践中的重难点问题。
据此，为了提升植物组织培养的顺利运行，降低植物体因褐变现象而衰弱或死亡的情况发生，我们有必要对植物组织培养中褐变现象的产生机理与客服方法进行讨论解析。
1植物组织培养中褐变现象的产生机理植物组织的褐变现象可由产生机制的差异分为非酶促褐变与酶促褐变两种。
其中，所谓“非酶促褐变”，即没有酚类底物的干预，植物体本身由于缺水、衰老、寒冷等原因而发生的细胞死亡，如苹果因过度成熟而形成褐变、荔枝因失水pH 值持续上升而形成的褐变等。
所谓“酶促褐变”，即在酚类底物的干预之下，经过酶催化而引发的褐变，此类褐变现象在植物组织培养中出现的几率较高。
从产生机理来看，酶促褐变的出现与酶、酚类底物、氧气三个要素息息相关。
经业内长期的研究与实践发现，引起植物组织褐变现象的酶主要有多酚氧化酶、苯丙氨酸解氨酶以及过氧化物酶三种，其中尤以多酚氧化酶最为常见。
引起植物组织褐变现象的酚类底物主要有苯基羧酸、苯丙烷衍生物以及黄烷衍生物三种。
若植物组织处在健康的生长状态时，即便其体内同时存在酶、酚类底物与氧气，通常也不会出现褐变现象。
究其原因，主要是酶与酚类底物分布区域不同，前者多处在细胞的液泡中，而酚类底物则处在细胞质及细胞间质中。
但植物组织健康的细胞结构被打破、细胞膜出现破损时，酶与酚类底物便保有了接触的条件，进而在氧气的催化作用下形成醌，导致细胞出现脱水、聚合等异常反应，最终生成黑褐色的病变物质，引发植物组织的褐变现象。
此外，经相关学者对金花梨、苍溪梨等植物的研究发现，褐变现象的出现几率、发生程度存在一定规律性，与酶的活性和酚类底物的含量相关[2]。
2植物组织培养中褐变现象产生的影响因素2.1植物本身的影响第一，植物的类别及品种的影响。
组织培养褐化原因以及防止措施
褐化原因及防止措施褐变是指外植体在培养过程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，这种致死性的褐化物不但向外扩散致使培养基逐渐变成褐色，而且还会抑制其他酶的活性，严重影响外植体的脱分化和器官分化，最后变褐而死亡的现象。
在组织培养中，褐变是普遍存在的，这种现象与菌类污染和玻璃化并称为植物组织培养的三大难题。
而控制褐变比控制污染和玻璃化更加困难。
因此，能否有效地控制褐变是某些植物能否组培成功的关键。
(一)褐变的原因影响褐变的因素极其复杂，随着植物种类、基因型、外植体的部位及生理状况等的不同，褐变的程度也有所不同。
1.与基因型有关不同植物与品种之间褐变现象是不同的，有人把此归结为基因型的不同。
一般来说植物材料中单宁类和多种羟酚类化合物的含量高，易引起外植体材料的严重褐化。
多数木本植物比草本植物易引起褐化，多年生草本植物比一年生草本植物易引起褐化。
2.与取样外植体的年龄有关通常幼龄部位产生褐化较轻，随着组织的老龄化含醌类物质增多而褐化加重。
因此，在外植体接种时常需要剥去鳞片和大叶片，尤其是以切取幼嫩的芽尖或切取顶芽分生组织(或带少量叶原基)接种更为理想。
3.与外植体取材时间有关一般在春夏季，尤其是春季采取生长旺盛的外植体产生褐化较轻，已木栓化或木质化的枝条和处于休眠状态的芽作为外植体时褐化严重。
即分生部位接种后形成醌类物质少，而分化的部位则形成醌类物质较多。
4.与培养基有关过高的无机盐浓度会引起棕榈科植物外植体酚的氧化，低盐培养基，尤其是Mn2+和 Cu2+离子浓度较低时，外植体的褐化程度较轻。
例如油棕用MS无机盐培养容易引起外植体的褐变，而用降低了无机盐浓度的改良MS培养基时则可减轻褐变，而且获得愈伤组织和胚状体。
植物生长调节物质使用不当时，材料也容易褐变，细胞分裂素BA有刺激多酚氧化酶活性提高的作用，这一现象在甘蔗的组织培养中十分明显。
培养基的PH值较低时常有利于减轻外植体的褐化。
植物组织培养中的褐变现象与防止方法
植物组织培养中的褐变现象及其防止措施摘要：细胞受损后，由于细胞区隔作用被破坏，毒性酚类或其氧化物醌类物质毒害细胞，导致组织褐变，植物组织培养过程中培养低效或失败。
目前认为组织培养中褐变程度主要受外植体材料的基因型、生理状态、种类、大小、预处理、培养条件、培养基及培养方式的影响。
在目前的研究中控制褐变的有效方法主要有低温培养、暗培养、勤转种、添加抗氧化剂、增效剂或吸附剂于培养基中等。
关键词:植物;组织培养;褐变;防治方法褐变是植物组织培养中一种普遍存在的现象，是由于组织中多酚氧化酶被激活，使细胞酚类物质被氧化而产生棕褐色醌类物质，这种褐变现象又被称为酚污染。
多酚类物质及其氧化物醌类物质会抑制其它酶的活性，从而毒害整个外植体，严重影响外植体的脱分化、再分化和生长。
褐变这种现象与菌类污染和过度含水化(即玻璃化)并称植物组织培养的3 大难题。
目前褐变已成为植物组织培养发展的一大障碍[1]。
1 褐变现象的原因1.1 非酶促褐变非酶促褐变是由于细胞受胁迫或其他不利条件影响所造成的细胞程序化死亡或自然发生的细胞死亡，即坏死形成的褐变现象，并不涉及酚类物质的产生。
诸多不利条件都可以造成细胞的程序化死亡，但这种褐变若采取适当措施或者愈伤组织适应了胁迫环境就不再发生。
1.2 酶促褐变多数认为，植物组织培养中的褐化现象主要是由酶促褐变引起的，即由多酚氧化酶( P PO ，Polyphenol Oxidase) 作用于天然底物酚类物质而引起的。
在正常条件下,细胞中的酚和醌之间保持一种动态平衡,醌类物质水平较低;而酚氧化酶及其底物分布在正常组织的不同部位，酚类物质分布在细胞的液泡内，酶则分布在各种质体或细胞质内，这种区域性分布致使底物与酶被质膜分隔开来；但当外植体或培养材料处于机械损伤等逆境，或细胞受伤或衰老时，细胞膜结构或细胞中物质区域化分布的破坏会导致酚氧化酶释放或合成，如果此时在合适的pH 和温度等条件下，酚氧化酶、酚类（底物）和氧发生酶促氧化反应，形成有毒的棕褐色醌类物质,从而使组织发生褐变。
淮山组培褐变及其防止措施
淮山组培褐变及其防止措施淮山是一种常见的薯类植物，具有重要的食用和药用价值。
近年来，淮山组培技术的广泛应用，有效地促进了淮山的繁殖和生产。
然而，在淮山组培过程中，常会出现褐变现象，对于淮山的生产和质量产生不利影响。
因此，本文将重点介绍淮山组培褐变的原因及其防止措施。
一、组培褐变的原因1. 细菌感染在组培过程中，细菌是导致淮山褐变的主要因素。
细菌感染会引起淮山受损茎块内部纤维化，导致细胞壁的破坏，进而使不良气味和黑褐色素的形成。
淮山受损茎块的细菌感染通常由空气中悬浮粒子或工具污染导致，因此在组培操作和管理过程中需要注意清洁卫生。
2. 缺乏营养在组培培养过程中，缺乏足够的氮、钾、磷等元素会导致受损淮山茎块内的细胞失去营养，从而产生褐变现象。
因此，在组培培养中要注意提供充足的养分，特别是氮、钾、磷等必需元素。
3. 暴露于光照下在组培培养箱中，淮山受损茎块暴露在高强度光照之下，会导致光氧化反应和自由基产生，从而引起氧化反应和褐变。
因此，在组培培养过程中，需要把淮山受损茎块储藏在暗处，避免受到过强的光照。
4. 器械操作不当组培过程中，人为操作不当也可能导致淮山受损茎块的褐变。
例如，在分离淮山受损茎块过程中，受损茎块被过度摇动、切割和挤压，或被储藏在不适当的容器中等都可能导致茎块受损和感染。
1. 选择健康的材料在组培培养之前，应选择健康完整的淮山受损茎块，避免使用已经受损、感染或有病害的茎块。
2. 保持卫生干净组培经过多次培养后，容易感染微生物，在组培操作和管理过程中需要保持容器、工具和操作区域干净卫生，避免微生物污染和传播。
3. 提供充足的营养在组培培养中，应添加足够的氮、磷、钾等元素，特别是氮素，在组培过程中应注意制定合理的营养方案。
4. 控制光照强度在组培培养箱中，应控制光照强度，特别是在淮山受损茎块早期生长和发育时，应保持在暗处培养。
在淮山受损茎块的操作过程中，需要小心轻柔地处理，避免过度摇动、切割、挤压等操作。
植物组织培养中的褐变现象及其防止措施
04
褐变现象的研究进展
褐变与基因表达的关系
总结词
褐变与基因表达之间存在密切关系，一些关 键基因在褐变过程中被激活或抑制，影响植 物组织的褐变程度。
详细描述
在植物组织培养过程中，褐变通常与某些基 因的表达水平有关。这些基因可能涉及到酚 类物质的合成、代谢和运输等过程。通过深 入研究这些基因的表达模式，可以更好地理 解褐变现象的分子机制，并寻找有效的防止 措施。
添加抗氧化剂
总结词
在培养基中添加抗氧化剂可以有效防止褐变。
详细描述
抗氧化剂可以抑制酚类物质氧化，从而减少褐变的发生。常用的抗氧化剂包括 抗坏血酸、柠檬酸、硫代硫酸钠等。在培养基中加入适量的抗氧化剂，可以有 效降低酚类物质的氧化程度，从而防止褐变。
调节光照和温度
总结词
调节光照和温度也是防止褐变的措施之一。
详细描述
光照和温度对植物组织培养中的褐变也有影响。适当降低光照强度或缩短光照时间可以减少酚类物质 的氧化，从而降低褐变发生率。同时，保持恒定的培养温度也有助于防止褐变的发生。
优化培养条件
总结词
优化培养条件是防止褐变的综合性措施 。
VS
详细描述
除了选择适当的培养基和外植体、添加抗 氧化剂、调节光照和温度等措施外，优化 培养条件也是防止褐变的重要措施。这包 括控制培养室的湿度、定期更换新鲜的培 养基、及时转移生长过快或过慢的植株等 措施。通过综合运用这些措施，可以有效 降低植物组织培养中的褐变发生率。
05
结论与展望
研究成果总结
褐变现象的机制
植物组织培养中的褐变现象是由多种因素引起的，包括酚类物质氧化、酶促反应和非酶 促反应等。这些反应导致培养基颜色变深，影响植物的正常生长和发育。
淮山组培褐变及其防止措施
淮山组培褐变及其防止措施淮山是一种传统的中药材，具有补益肝肾、健脾益气、滋阴润燥、固肾止泻等功效。
对其进行组织培养，可以实现高效繁殖和良种繁育。
然而，在淮山组织培养过程中容易出现褐变现象，影响其生长和营养，因此有必要采取措施进行预防。
一、淮山组培褐变的原因分析1.细菌、真菌、病毒等微生物感染。
这些微生物在培养体内繁殖，会分泌多种代谢产物，导致培养体组织褐变，生长受到抑制，导致培养失败。
2.氧化还原反应。
组织培养过程中，细胞代谢产物、激素等分泌物在氧气作用下，发生氧化反应，导致培养组织变为褐色。
3.光照强度不足。
淮山是一种比较喜光的植物，光照强度过低会导致组织生长不良，培养组织变褐。
1.无菌操作。
在组织培养过程中，需要采取严格的无菌操作，控制好培养环境的温度、湿度、光照强度等条件，避免微生物的感染。
2.培养基的制备。
培养基的配制要精确准确，使用高纯度试剂，避免各种污染物的引入，特别是需要防止铁离子等金属离子的污染。
3.培养基中添加抗氧化剂。
可以向培养基中添加一定量的维生素C、硫代萘酚等抗氧化剂，来减少氧化还原反应的发生，防止组织褐变。
4.适当控制光照强度。
光照强度过低会导致组织生长不良，光照强度过高也容易引起组织褐变。
因此，应该根据淮山组培体的需求，适当控制光照强度。
5.使用消毒剂。
可以使用一定浓度的消毒剂对培养体进行处理，保证培养组织的健康与干净。
6.注重组织初始质量。
选用健康的淮山植物提取的初代培养体，能够防止一些隐性或者显性的病害的传播，从而避免褐变的产生。
三、总结在淮山组织培养过程中，褐变是一个常见的问题，需要采取多种措施来进行预防。
其中，无菌操作、培养基的制备、光照强度的控制、添加抗氧化剂等方法都能够有效地减少褐变的发生，有利于淮山的高效繁殖和良种繁育。
论植物组织培养褐变产生的因素及对策
论植物组织培养褐变产生的因素及对策植物组织培养是指将植物体中的一种或几种组织或细胞分离和培养在含有适宜营养成分和生长调节剂的培养基中，使其继续生长、分化和增殖的技术。
这种技术广泛应用于植物育种、植物生产、植物品种改良等方面。
然而，在植物组织培养过程中，褐变现象是一种常见的问题，严重影响了培养细胞的生长表现和生产效率。
因此，本文对植物组织培养褐变产生的因素及对策进行了详细的探讨。
一、植物组织培养褐变产生的因素1. 细胞或组织质损伤：在分离组织和细胞时，过度的力量和操作方法可能会导致组织褐变，这是由于细胞膜、内膜或细胞壁的破裂，导致物质泄漏进入外部环境所致。
2. 呼吸引起的氧化：在植物组织培养过程中，呼吸是组织代谢的基本现象，它产生的能量用于细胞代谢和细胞分裂。
然而，呼吸不充分或呼吸能力不足可能会导致氧化酶的活性增强，导致产生了过多的氧自由基，导致组织褐变。
3. 培养基中的不完整培养物质：培养基的配方以及培养过程中不完整培养物质可能会导致褐变。
例如，培养基中的钾离子过多可能导致组织和细胞质产生褐变。
4. 微生物或污染：组织培养广泛应用于微生物的细胞生长和变异。
然而，过量的细菌孳生或微生物污染可能会使组织发生内部腐败或污染。
5. 外部环境：在植物组织培养中，外部环境可能导致褐变的发生。
例如，高温、高湿度或光照强度过高等因素都可能对组织产生不利影响，导致组织褐变。
二、植物组织培养褐变的对策1. 准确按照操作方法进行：在分离和转移细胞或组织时，必须遵循操作规程。
任何超过细胞或组织能力的力量，都可能导致它们破裂和损伤，从而导致细胞褐变。
2. 控制培养物质：应对植物组织培养液内成分进行判断，控制氮、钾等营养物质的浓度，并定期植物异质接种和营养料补充来促进组织生长和分化。
3. 保护组织环境：采取洁净措施，保持培养环境无微生物侵入，减少细菌数量。
避免热、湿、光照强度过高的环境，加强组织生长环境的把控。
4. 装置保持：“装置”保持在可靠性、稳定性和实用性等方面总体考虑下选择合适的装置设备，减少操作过程带来的不良影响，通过装置控制，避免过度呼吸和氧化酶的活性增强等情况，道避免组织褐变。
植物组织培养过程中外植体褐变及处理方法
植物组织培养过程中外植体褐变及处理方法发布日期：2010-12-31 浏览次数：1231 褐变的原因：①植物品种研究表明，在不同品种间的褐变现象是不同的。
由于多酚氧化酶活性上的差异，因此，有些花卉品种的外植体在接种后较容易褐变，而有些花卉品种的外植体在接种后不容易褐变。
因此，在培养过程中应该有所选择，对不同的品种分别进行处理。
②生理状态由于外植体的生理状态不同，所以在接种后褐变程度也有所不同。
一般来说，处于幼龄期的植物材料褐变程度较浅，而从已经成年的植株采收的外植体，由于含醌类物质较多，因此褐变较为严重。
一般来说，幼嫩的组织在接种后褐变程度并不明显，而老熟的组织在接种后褐变程度较为严重。
③培养基成分浓度过高的无机盐会使某些观赏植物的褐变程度增加，此外，细胞分裂素的水平过高也会刺激某些外植体的多酚氧化酶的活性，从而使褐变现象加深。
④培养条件不当如果光照过强、温度过高、培养时间过长等，均可使多酚氧化酶的活性提高，从而加速被培养的外植体的褐变程度。
2 褐变的防止措施为了提高组织培养的成苗率，必须对外植体的褐变现象加以控制。
可以采用以下措施防止、减轻褐变现象的发生。
①选择合适的外植体一般来说，最好选择生长处于旺盛的外植体，这样可以使褐变现象明显减轻。
②合适的培养条件无机盐成分、植物生长物质水平、适宜温度、及时继代培养均可以减轻材料的褐变现象。
③使用抗氧化剂在培养基中，使用半胱氨酸、抗坏血酸等抗氧化剂能够较为有效地避免或减轻很多外植体的褐变现象。
另外使用0.1％～0.5％的活性炭对防止褐变也有较为明显的效果。
④连续转移对容易褐变的材料可间隔12-24h的培养后，再转移到新的培养基上，这样经过连续处理7-lOd后，褐变现象便会得到控制或大为减轻。
最新组织培养褐化原因以及防止措施
精品资料组织培养褐化原因以及防止措施........................................褐化原因及防止措施褐变是指外植体在培养过程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，这种致死性的褐化物不但向外扩散致使培养基逐渐变成褐色，而且还会抑制其他酶的活性，严重影响外植体的脱分化和器官分化，最后变褐而死亡的现象。
在组织培养中，褐变是普遍存在的，这种现象与菌类污染和玻璃化并称为植物组织培养的三大难题。
而控制褐变比控制污染和玻璃化更加困难。
因此，能否有效地控制褐变是某些植物能否组培成功的关键。
(一)褐变的原因影响褐变的因素极其复杂，随着植物种类、基因型、外植体的部位及生理状况等的不同，褐变的程度也有所不同。
1.与基因型有关不同植物与品种之间褐变现象是不同的，有人把此归结为基因型的不同。
一般来说植物材料中单宁类和多种羟酚类化合物的含量高，易引起外植体材料的严重褐化。
多数木本植物比草本植物易引起褐化，多年生草本植物比一年生草本植物易引起褐化。
2.与取样外植体的年龄有关通常幼龄部位产生褐化较轻，随着组织的老龄化含醌类物质增多而褐化加重。
因此，在外植体接种时常需要剥去鳞片和大叶片，尤其是以切取幼嫩的芽尖或切取顶芽分生组织(或带少量叶原基)接种更为理想。
3.与外植体取材时间有关一般在春夏季，尤其是春季采取生长旺盛的外植体产生褐化较轻，已木栓化或木质化的枝条和处于休眠状态的芽作为外植体时褐化严重。
即分生部位接种后形成醌类物质少，而分化的部位则形成醌类物质较多。
4.与培养基有关过高的无机盐浓度会引起棕榈科植物外植体酚的氧化，低盐培养基，尤其是Mn2+和 Cu2+离子浓度较低时，外植体的褐化程度较轻。
例如油棕用MS无机盐培养容易引起外植体的褐变，而用降低了无机盐浓度的改良MS培养基时则可减轻褐变，而且获得愈伤组织和胚状体。
植物生长调节物质使用不当时，材料也容易褐变，细胞分裂素BA有刺激多酚氧化酶活性提高的作用，这一现象在甘蔗的组织培养中十分明显。
淮山组培褐变及其防止措施
淮山组培褐变及其防止措施淮山，是一种常见的蔬菜作物，深受人们喜爱。
淮山在组培过程中容易出现褐变现象，影响了其生长发育和产量。
如何有效预防淮山组培褐变，成为了淮山生产中的重要问题之一。
一、淮山组培褐变的原因淮山组培褐变的主要原因是由于组培基质中缺少养分元素，特别是缺钙、锌、镁等微量元素的情况下，导致淮山发生褐变现象。
土壤酸性过大也会导致淮山发生褐变。
温度过高或者过低，湿度过大或者过小，也会诱发淮山组培褐变。
二、淮山组培褐变的防止措施针对淮山组培褐变的原因，我们可以采取以下的防止措施：1. 合理选用组培基质淮山在组培过程中需要供给养分和水分，因此选用合适的组培基质非常重要。
一般来讲，可以选用泥炭、腐殖土、珍珠岩、蛭石等为淮山的组培基质，这些基质富含有机质和微量元素，有助于淮山的生长发育，并且可以有效预防褐变的发生。
2. 加强施肥管理在淮山的组培过程中，需要不断地给予适量的肥料供给，以满足淮山生长发育的需求。
在施肥过程中，可以选用高钙、高镁、高锌的肥料，保证淮山在组培过程中养分的充足供给，减少褐变的发生。
3. 调控环境条件在淮山组培的过程中，需要合理调控环境条件，保持适宜的温度和湿度，以减少褐变的发生。
一般来讲，淮山适宜生长的温度为18-25摄氏度，湿度为60-80%，在这样的条件下可以有效减少褐变的发生。
4. 增强管理措施在淮山组培的过程中，需要加强药肥喷施，及时清除病虫害，保持良好的生长环境，从而减少褐变的发生。
定期检查淮山的生长情况，及时发现问题并采取措施是非常重要的。
以上就是关于淮山组培褐变及其防止措施的相关内容。
希望能对广大农民朋友们在淮山生产中有所帮助，提高淮山的产量和质量。
【2000字】。
植物组织培养中的褐化现象和解决途径PPT课件
三.选择适宜的培养基和培养条件
组培中外植体的褐化是植物在一种逆境下 的适应性反应，因此,在最适宜的培养条件下, 外植体处于旺盛的生长状态, 有较强的分生能 力, 便可大大减轻褐化。
卡德兰开始培养时，温度保持在15-200C，培养基 PH调节至5.5有助于减轻褐化的程度。
四.添加褐变抑制剂和吸附剂
褐化发生的形式及褐化发生机理 影响褐化的因素 防止褐化的途径 展望
褐化发生的形式及褐化发生机理
褐化分为酶促褐化和非酶促褐化。 1.非酶促褐化是由于细胞受胁迫条件
或其它不利条件影响所造成的细胞死亡 或自然发生的细胞死亡而造成的褐化， 其中不涉及到酚类物质的产生 。
2.酶促褐化是因为酚类物质的参与而 引起的褐化现象 。
酶促褐化必须具备酶、底物和氧三个条 件。
1.酶 ：多酚氧化酶（PPO）、过氧化 物酶（POD）、苯丙氨酸解氨酶（PLA） 等。
2.底物 ：酚类化合物3. Nhomakorabea气 酚类物质的共同结构特点是都含有带羟 基的苯环结构.
按其组成结构可分为:
1.苯基羧酸类（包括邻羟基苯酚、儿茶酚、
没食子酸、莽草酸等）、
3.温度
高温能促进酚类氧化,而低温可以抑制酚类化合物的合成,可 以降低多酚氧化酶的活性,减少酚类氧化,从而减轻褐变。
4.抗氧化剂
抗氧化剂对核桃、桑树和荔枝的组织培养中外植体的褐化 程度影响很大。
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2019/8/5
防止褐化的途径
一.选择适当的外植体
外植体组织的受伤害程度直接影响褐变的发生。
这些可能是由于外植体的基因型差异引起的。
二.外植体部位、生理状态、取材时期、外 植体的大小及受伤程度
植物组织培养中褐变机理和防治措施
植物组织培养中褐变机理和防治措施摘要：褐变现象是指组织培养诱导脱分化或再分化的过程中，外植体组织从表面向培养基释放褐色物质而使得培养基逐渐变成褐色，外植体随之褐变死亡的现象，褐变现象又称酚污染，在植物组织培养过程中经常出现。
对诱导外植体的脱分化和培再分化过程的影响非常大，甚至是影响某些植物组织培养成功与否的关键。
褐变主要发生在外植体、愈伤组织的继代、悬浮细胞培养、原生质体的分离与培养等。
褐变产物不仅使外植体、细胞、培养基等变褐，而且对许多酶有抑制作用，从而影响培养材料的生长与分化，严重时甚至导致死亡。
本文对褐变的影响因素和对策进行了研究。
关键词：组织培养，褐变，影响因素1. 影响褐变的因素因子是复杂的，随植物的种类、基因型、外植体部位及生理状态等的不同，褐变的程度也有所不同。
1.1褐变类型及基因型物种及其基因型对褐化的影响。
植物组织培养过程中外植体的褐化主要由多酚氧化酶作用于酚类物质而引起的。
不同植物品种、同种植物的不同类型因为外植体材料的基因型不同，在组织培养中褐化发生的频率和程度都存在着较大的差异[4]。
由于酚类的糖苷化合物是木质素、单宁和色素的合成前体，木本植物、单宁含量或色素含量高的植物酚类物质含量也很高，木质素、单宁或色素形成多，其组织培养就容易发生褐变。
因此，组织培养过程中，木本植物一般比草本植物易发生褐变。
目前报道发生褐变的植物中多数是木本植物[5]。
在木本植物中，核桃、板栗由于单宁含量很高，进行组织培养难度很大，不仅在接种后的初代培养期容易发生褐变，而且在形成愈伤组织以后也会因为褐变而引起死亡。
红豆杉愈伤组织的诱导及继代培养过程中，常常发生培养细胞褐变现象，轻者影响细胞生长和繁殖，重者导致细胞死亡。
豆科植物和芸苔属植物原生质体培养中容易褐化也是一个普遍的问题，橡胶的花药培养中，海垦2号花药的褐变较少，因而愈伤组织的诱导容易；而有些品系花药容易褐变，因而愈伤组织的诱导困难。
在组织培养中，有些品种、品系难以成功，而有些则容易成功。
组培苗的褐变及防治
组培苗的褐变及防治一、组培苗的褐变很多种类的植物体中含有大量多酚类化合物，切取芽时的创伤会激活组织中的多酚氧化酶，将多酚类物质氧化为棕褐色的醌类物质，使外植体的切口处发生褐变，产生可见的茶色、褐色或黑色，此即谓“酚污染”。
醌类物质会渗透到培养基中，使培养基褐化，其结果是严重影响培养物的生长和分化，甚至造成培养物死亡。
在木本植物，尤其是热带木本植物及少量草本植物中，此现象较为严重。
二、影响褐变的因素植物的种类褐基因型、外植体的来源和生理状况以及培养基的成分都会不同程度的影响褐变的程度。
一般木本植物的外植体比较容易产生褐变现象，在成年树尤其严重。
培养基中含酚过高会导致褐变，含过高浓度的无机盐和肌醇也会加剧外植体的褐变。
6-苄氨基嘌呤（6-BA）和激动素（KT）也有诱导褐变的作用。
强光和高温同样会促进褐变现象。
三、防治褐变的方法1、在培养基中加入抗氧化剂是防止褐变的有效措施。
常用的抗氧化剂有抗坏血酸（VC）、柠檬酸、半胱氨酸、二硫苏糖醇和聚乙烯吡咯烷酮（PVP）等，该类药剂一般需用浓度为50-200mg/L。
具体方法如下：（1）用经过滤灭菌的抗氧化剂溶液洗涤刚切割的外植体伤口表面；（2）将抗氧化剂加入固体培养基的表层；（3）将刚切割的外植体浸入其中一定时间，（4）或者在抗氧化剂溶液中切割和剥离外植体。
（5）必要时还可以将几种抗氧化剂结合使用。
2、在培养基中加入活性炭，吸附对生长有抑制作用的褐色醌类物质。
一般认为，活性碳主要吸附非极性物质及色素大分子，可以减少一些有害物质的影响，但是具体吸附的选择性很差，温度低时吸附力增强，温度高时吸附力减弱，甚至会解吸附。
通常活性炭的使用浓度为0.5-10g/L。
大量活性炭的加入会削弱琼脂的凝固能力，因此要多加些琼脂；很细的活性炭容易沉淀，因此通常在琼脂将要凝固时，需轻轻摇动培养瓶；应当注意的是：活性炭也能吸附培养基中的激素类物质，影响茎尖的分化和生长，因此在使用活性炭的场合，需要适当提高培养基中激素的浓度。
植物组织培养中的褐变问题
植物组织培养中的褐变问题褐化是指在组培过程中，培养材料向培养基中释放褐色物质，致使培养基逐渐变成褐色，培养材料也随之慢慢变褐而死亡的现象。
一、材料为什么会褐化？（一）、酶促褐化酶促褐化是在有氧条件下，酚酶催化酚类物质形成醌及其聚合物的反应过程。
组培材料之所以会褐化是因为有些植物（特别是木本植物）体内含有较多的酚类化合物和多酚氧化酶。
在正常结构完整的细胞中，酚类化合物与多酚氧化酶是分隔存在的，因此比较稳定。
当外植体被切割后，切口附近细胞结构的完整性受到破坏。
酚类化合物和多酚氧化酶的分隔效应被打破，酚类化合物和多酚氧化酶便流出，多酚氧化酶氧化酚类化合物而成为褐色的醌类物质和水。
醌类又会在酪氨酸酶等酶的作用下，使外植体的蛋白质聚合，生长停顿，最终导致死亡。
（二）、非酶促反应非酶促褐化是指酚类等物质在非酶促条件下被氧化而发生显著颜色变化、趋向加深的现象。
其主要是受到环境胁迫所致。
二、引起褐化的主要因素（一）基因型木本植物一般比草本植物容易发生褐变，因为木本植物的单宁或色素含量较高，而酚类的糖苷化合物是木质素、单宁和色素的合成前体，所以木本植物易褐变。
例如核桃单宁含量很高，组培难度大，即使形成愈伤组织还会因褐变而死亡。
另外同一植物的不同品系褐变程度也不一样，例如在进行苹果茎尖培养时，不同品种之间褐化的程度不一样，品种“金冠”较轻，而“舞美”则很高。
对葡萄等其他作物的研究也发现类似情况。
此外本身色素含量高的植物组培时也容易褐化。
（二）外植体生理状态一般来讲，随着年龄和组织木质化程度增加而褐变加强。
如在欧洲栗的培养中，幼年型的外植体培养含醌类物质少，而用成年型材料培养时含醌类物质多。
在卡德利亚兰的培养中，较短的新生茎致褐物质含量高，而较长的新生茎致褐物质含量低。
另外，不同生长季节取材的培养成功率也不同。
王续衍等（1988）对24个苹果品种进行茎尖培养时，发现冬春季取材褐变死亡率低，其他季节取材较重。
外植体大小会影响褐变，例如，用油棕幼嫩外植体（胚）培养较少褐变，而用高度分化的叶片接种后，则褐变。
组培褐化现象的原因分析及防治措施
褐变又称褐化，是指培养材料向培养基释放褐色物质，致使培养基逐渐褐变，培养材料也随之变褐甚至死亡的现象。
褐化产生的机理可查看1 引起褐变的原因1.1 植物的种类和基因型不同植物、同种的不同类型、同种的不同品种的植物发生褐变的程度，都具有很大的差异，这取决于植物体内含有的酚类物质多少以及酚氧化酶活性的强弱。
1.2 外植体的类型和生理状态由于植物体内酚类化合物含量和多酚氧化酶活性在不同季节不相同，一般在生长季节含有较多的酚类化合物，所以一般在早春或秋季取材。
通俗的说长的久又老的部位含酚类物质要多，所以一般选取幼龄嫩茎部位作为外植体。
1.3 外植体的大小和消毒时间部分实验证明，外植体材料越小越容易发生褐变，同样各种化学消毒剂消毒时间过长也会加重褐变现象，特别是酒精，时间不宜过长。
还有外植体的切口大小也会影响褐变，切口宜小不宜大。
1.4 光照和温度光照会提高多酚氧化酶的活性，从而促使培养物的褐变。
故在初代培养中，对外植体进行暗光培养，对抑制褐变发生有一定的效果。
同时，高温能促进酚类物质的氧化；低温能抑制酚类物质的合成，降低多酚氧化酶的活性，从而减轻褐变。
所以，如有褐变情况的发生，可适当降低培养温度，以及遮光或暗光培养一段时间。
1.5 培养基成分无机盐以及细胞分裂素浓度过高也会影响褐变。
2 克服褐变现象的措施从理论上讲，酶促褐变可以通过以下三种方法加以抑制：一是除去引起氧化的物质——氧；二是捕捉或减少聚合反应的中间产物；三是抑制有关的酶。
由产生褐变的原因可知，选择适宜的外植体以及最佳培养条件，可从根本上减少褐变的概率。
实际操作中，下列措施被认为是行之有效的。
2.1 选择适当的外植体选择生长旺盛的，分生能力强的部位作为外植体材料，在进行组织培养过程中不易产生褐变。
油棕用幼嫩的外植体培养时褐变较轻，而用高度分化的叶片接种后，褐变严重。
在取材时还应注意外植体的基因型，选择褐变程度较小的品种作为外植体。
2.2 培养材料进行预处理将外植体用流水冲洗后，在5℃左右处理12-24小时，消毒后先接种在只含有蔗糖的培养基上5-7天，使组织中的酚类物质部分先渗入培养基。
植物组织培养中的褐化现象和解决途径
褐化发生的形式及褐化发生机理 影响褐化的因素 防止褐化的途径 展望
பைடு நூலகம்
褐化发生的形式及褐化发生机理
褐化分为酶促褐化和非酶促褐化 1.非酶促褐化是由于细胞受胁迫条件或其它不利条件影响所造成的细胞死亡或自然发生的细胞死亡而造成的褐化其中不涉及到酚类物质的产生 2.酶促褐化是因为酚类物质的参与而引起的褐化现象
防止褐化的途径
一.选择适当的外植体 外植体组织的受伤害程度直接影响褐变的发生 Bonga认为外植体越小切面与体积的比率越大伤害及褐化的程度越大这在巨桉和卡德兰的组织培养中得到验证 Pruveni和Kipnis用椰子的完整胚、叶片作外植体进行培养也很少发生褐变 因此在切取外植体时应尽可能减少其伤口面积伤口剪切尽可能平整些切取外植体时还应考虑其粗度细的可切短些粗的可切长些
影响褐化的因素
1.外植体自身：包括外植体的生理状态、生长状态、外植体的遗传特性等 2.外植体所处的培养环境：包括培养基的成分及培养条件的影响
一.植物种类及基因型 1.不同物种之间褐化程度差异很大 2.同种植物的不同品种间也存在一定差异 橡胶树的花药培养中发现海垦2号花药的褐变较少因而愈伤组织化容易而有些品系花药容易褐化诱导困难； 银杏的众多品系中佛手品系比梅核品系诱导愈伤织困难 这些可能是由于外植体的基因型差异引起的
酶促褐化必须具备酶、底物和氧三个条件 1.酶 ：多酚氧化酶PPO、过氧化物酶POD、苯丙氨酸解氨酶PLA等 2.底物 ：酚类化合物 3.氧气
酚类物质的共同结构特点是都含有带羟基的苯环结构. 按其组成结构可分为: 1.苯基羧酸类包括邻羟基苯酚、儿茶酚、没食子酸、莽草酸等、 2.苯丙烷衍生物包括绿原酸、肉桂酸、香豆酸、咖啡酸、单宁、木质素等、 3.黄烷衍生物包括花青素、黄酮、芸香苷等三大类
植物组织培养中的褐变现象与防止方法
植物组织培养中的褐变现象与防止方法植物组织培养中出现褐变现象是一种常见的问题，褐变通常是因为植物组织培养过程中遭受到内部或外部压力所致。
褐变不仅会导致组织的死亡，也会影响到培养物的生长和发育。
因此，了解褐变的原因并采取相应的防止方法非常重要。
褐变现象发生的原因可以归纳为以下几个方面：1.感染：细菌、真菌和病毒感染是导致褐变的常见原因。
感染会导致组织坏死并产生褐色产物，从而导致组织培养失败。
解决方法：进行无菌操作，确保培养环境的无菌状态，并加强培养物的保护。
使用抗菌剂、消毒剂和抗生素等来抑制病菌的生长和传播。
2.氧化：氧化应激是导致组织褐变的常见原因之一、当细胞受到氧化应激时，产生大量的活性氧自由基，进而导致细胞内物质的氧化和组织褐变。
解决方法：在培养过程中尽量减少暴露在空气中的时间，并加入适量的抗氧化剂，如抗坏血酸、多酚等，来减少氧化损伤。
3.脱水：组织细胞在培养过程中由于脱水导致的细胞膜破裂，会释放出酶和多酚等有害物质，从而导致组织褐变。
解决方法：在组织切割后尽快进行培养，避免组织脱水。
可以使用无菌的生理盐水或培养基进行预处理，来保持组织的水分。
4.存储条件不适宜：组织在培养过程中需要适当的温度、湿度和光照等条件来维持其正常的生理活性。
如果存储条件不适宜，会导致组织的死亡和褐变的产生。
解决方法：在培养室中提供适宜的温度、湿度和光照条件，并定期检查和调节培养环境的参数，以确保组织的正常生长和发育。
总之，在植物组织培养中防止褐变现象的发生，需要保持无菌环境、抑制病菌感染、减少氧化应激、防止组织脱水和提供适宜的存储条件。
通过这些措施，可以有效减少组织的褐变现象，提高培养物的生长和发育效果。
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植物组织培养褐变产生的因素及对策褐变在许多植物组织培养过程中，常遇到褐变问题。
褐变主要发生在外植体，在植物愈伤组织的继代、悬浮细胞培养以及原生质体的分离与培养中也经常发生。
褐变产物不仅使外植体、细胞、培养基等变褐，而且对许多酶有抑制作用，从而影响培养材料的生长与分化，严重时甚至导致死亡。
本文探讨植物组织培养中褐变现象的影响因素、机理及防范措施，对我们进行科学研究或工厂生产，包括植物组织的培养原生质体、悬浮细胞和植物器官的培养都有着十分重要的现实意义。
1、褐变的危害褐变是指外植体在培养过程中，自身组织从表面培养基释放褐色物质，以致培养基逐渐变成褐色，外植体也随之进一步变褐而死亡的现象。
褐变的发生与外植体组织中所含的酚类化合物数量多少及多酚氧化酶活性有直接关系。
很多植物，尤其是木本植物都含有较高的酚类化合物，这些酚类化合物在完整的组织和细胞中与多酚氧化酶分隔存在，因而比较稳定。
在切割外植体时，切口附近的细胞受到伤害，其分割状态被打破，酚类化合物外溢。
对于外植体本身来讲，酚类物质从外植体切口向外溢出是一种自我保护性反应，可诱导植保素或无物理屏障的形成，以防止微生物浸染组织。
但酚类很不稳定，在溢出过程中与多酚氧化酶接触，在多酚氧化酶的催化下，迅速氧化成褐色的醌类物质和水，醌类物质又会在酪氨酸酶等的作用下，与外植体组织中的蛋白质发生聚合，进一步引起其他酶系统失活。
从而导致组织代谢活动紊乱，生长停滞，最终衰老死亡。
此外，由于组织的老化病变也会使多酚氧化酶激活而引起褐变。
2、褐变产生的机理2.1 非酶促褐变非酶促褐变是由于细胞受胁迫或其他不利条件影响所造成的细胞程序化死亡或自然发生的细胞死亡，即坏死形成的褐变现象，并不涉及酚类物质的产生。
将生长正常的愈伤组织转移到含NaCl 的培养基中，组织周围尤其是接触培养基部分发生褐变，但培养基中没有看到扩散的褐化物质。
当温度升高时继代保存时间过长，也会发生此类现象但这种褐变若采取适当措施或者愈伤组织适应了胁迫环境就不再发生了2.2 酶促褐变目前认为植物组织培养中的褐变主要是由酶促褐变引起的，培养材料变褐主要是由伤口处分泌的酚类化合物引起的。
酶促褐变如同一般的酶促反应，其发生必须具备三个条件，即酶、底物和氧。
引起褐变的酶有多酚氧化酶PPO、过氧化物酶POD、苯丙氨酸解氨酶等。
从初次培养和继代培养过程中试管苗的褐变程度和PPO 的活性来看，表明PPO 活性的高低是引起培养材料褐变的关键。
引起褐变的酶的底物主要是酚类化合物，按其组成可分成三类:苯基羧酸，苯丙烷衍生物，黄烷衍生物，但并非所有的酚类物质都是PPO 的底物。
在正常发育的植物组织中底物、氧气、PPO 同时存在并不发生褐变，是因为在正常的组织细胞内由于多酚类物质分布在细胞的液泡内，而PPO 则分布在各种质体或细胞质中，这种区域性分布使底物与PPO 不能接触。
而当细胞膜的结构发生变化和破坏时，则为酶创造了与PPO 接触的条件，在氧存在的情况下使酚类物质氧化成醌，进行一系列的脱水、聚合反应，最后形成黑褐色物质，从而引起褐变。
3、褐变产生的影响因素影响植物组织培养褐变的因子是复杂的，因植物的种类、基因型、外植体部位及生理状态等不同，褐变的程度也有所不同。
3.1 植物种类及基因型在不同植物或同种植物不同基因型的组培过程中，褐变发生的频率和严重程度存在很大的差异，这是由于各种植物所含的单宁及其他酚类化合物的数量不同。
一般木本植物的酚类化合物含量比草本植物高，更易发生褐变现象。
核桃的单宁含量很高，不仅在接种初期发生褐变，在形成愈伤组织后还会因为褐变而死亡；苹果进行茎尖培养时，不同品种之间褐变的程度也不一样。
对葡萄的研究也发现类似情况。
3.2 外植体的生理状态外植体的生理状态不同，接种后褐变程度不同。
一般外植体的老化程度越高，其木质素的含量也越高，也就越容易褐变，成龄材料一般均比幼龄材料褐变严重。
另外切口越大，酚类物质的被氧化面也越大，褐变程度就会更严重。
因此外植体的受伤程度对褐变的产生具有明显的影响，伤口加剧褐变的发生。
仙客来小叶诱导时，整片叶接种较分成多块褐变要轻。
除机械损伤外，各种消毒剂对外植体的伤害也会引起褐变，对于不易褐变的种类，用升汞消毒后，一般不会引起褐变，若用次氯酸钠进行消毒，则很容易引起褐变的发生。
3.3 取材时间和部位在不同的生长季节，植物体内酚类化合物含量和多酚氧化酶的活性不同。
实验表明在苹果和核桃上，冬、春季取材褐变死亡率最低，夏季取材很容易褐变。
在取材部位上幼嫩茎尖比其他部位褐变程度低，木质化程度高的节段在进行药剂消毒处理后褐变现象更为严重。
3.4 培养基在初代培养中，培养基中无机盐浓度过高，会引起酚类物质大量产生，导致褐变。
BA 和KT不仅促进酚类化合物合成，而且刺激多酚氧化酶的活性，增加褐变；而生长素类如NAA 和2，4-D可延缓多酚合成，减轻褐变。
采用液体培养基纸桥培养；可使外植体溢出的有毒物质很快扩散到液体培养基中，效果也很好。
3.5 光照在采取外植体前，如果将材料或母株枝条进行遮光处理，然后再切取外植体培养，能够有效地抑制褐变的发生。
将接种后的初代培养材料在黑暗条件下培养，对抑制褐变发生也有一定的效果遮光抑制褐变的原因主要是由于氧化过程中，许多反应受酶系统控制，而酶系统活性受光照影响。
但是，暗培养时间过长会降低外植体的生活能力，甚至引起死亡。
3.6 温度高温促进酚氧化，培养温度越高，褐变越严重，而低温可抑制酚类化合物氧化，降低多酚氧化酶的活性，从而减轻褐变。
在15-25℃下培养卡特兰，比在25℃以上时褐变要轻，在17℃以下培养天竺葵茎尖比在17-27℃褐变要轻。
3.7 培养时间材料培养时间过长，会引起褐变物的积累，加重对培养材料的伤害。
蝴蝶兰、香蕉等随着培养时间的延长，褐变程度会加剧，甚至在超过一定时间不进行转接，褐变物的积累还会引起培养材料的死亡。
4、抑制褐变的措施从理论上讲酶促褐变可以通过以下三种方法加以抑制:一是除去引起氧化的物质——氧；二是捕捉或减少聚合反应的中间产物；三是抑制有关的酶。
实际操作上，下列措施是被认为行之有效的。
4.1 选择适当的外植体取材时应注意选择褐变程度较小的品种和部位作外植体。
成年植株比幼苗褐变程度厉害，夏季材料比冬季及早春和秋季材料的褐变要严重。
冬季的芽不易生长，宜选用早春和秋季的材料作5为外植体。
王异星用荔枝无菌苗不同组织的诱导试验表明，茎最容易诱导出愈伤组织，培养2周后长出浅黄色的愈伤组织；叶大部分不能产生愈伤组织或诱导出的愈伤组织中度褐变；而根极大部分不产生愈伤组织，诱导出的愈伤组织全部褐变。
4.2 对外植体的处理通过对较易褐变的外植体材料的预处理能减轻醌类物质的毒害作用。
处理方法如下：外植体经流水冲洗后，在2-5℃的低温下处理12-24 小时，再用升汞或70酒精消毒，然后接种于只含有蔗糖的琼脂培养基中培养5-7 天，使组织中的酚类物质部分渗入培养基中。
取出外植体用0.1漂白粉溶液浸泡10 分钟，再接种到合适的培养基中。
若仍有酚类物质渗出，3-5 天后再转移培养基2-3 次，当外植体的切口愈合后，酚类物质减少，这样可使外植体褐变减轻或完全被抑制。
用抗坏血酸预处理香蕉吸芽外植体，能减轻外植体褐变，从而提高芽丛诱导率。
4.3 适宜的培养基培养基的成分与褐变程度有关，要考虑所选培养基的状态和类型。
4.4 添加褐变抑制剂和吸附剂褐变抑制剂主要包括抗氧化剂和PPO 抑制剂。
在培养基中加入偏二亚硫酸钠、L-半胱氨酸、抗坏血酸、柠檬酸、二硫苏糖醇等抗氧化剂都可以与氧化产物醌发生作用，使其重新还原为酚。
由于其作用过程均为消耗性的，在实际应用中应注意添加量，其中L-半胱氨酸和抗坏血酸均对外植体无毒副作用，在生产应用中可不受限制。
在水稻细胞的培养基中，添加植酸PA，可防止PA褐变，分子中众多的羟基产生抗氧化作用，使生色物质的含量下降或PA 与PPO 分子中的Cu2 结合，从而降低了其活力。
陈学森等在对植酸在银杏组织培养中应用的研究中也证实了植酸具有抑制多酚氧化酶活性的作用。
常用的吸附剂有活性炭和聚乙烯吡咯烷酮PVP。
活性炭是一种吸附性较强的无机吸附剂，能吸附培养基中的有害物质，包括琼脂中的杂质、培养物在培养过程中分泌的酚、醌类物质以及蔗糖在高压消毒时产生的5-羟甲基糠醛等从而有利于培养物的生长。
粉末状的活性炭与颗粒状的活性炭相比吸附性更强，一般在培养基中加入1-4g/L 的活性炭。
在使用过程中应注意，尽量用最低浓度的活性炭来对抗褐变的产生，因为活性炭的吸附作用是没有选择性的，在吸附物质的同时，也会吸附培养基中的其他成分，对外植体的诱导分化会产生一定的负面影响。
而聚乙烯吡咯烷酮PVP是酚类物质的专一性吸附剂，在生化制备中常用作酚类物质和细胞器的保护剂，可用于防止褐变。
4.5 进行细胞筛选和多次转移在组织培养过程中，经常进行细胞筛选，可以剔除易褐变的细胞。
在外植体接种1-2 天后应立即转移到新鲜培养基中，能减轻酚类物质对培养物的毒害作用，降低抑制作用，使外植体尽快分生，连续转移5-6 次，可基本解决外植体的褐变问题。
4.6 其他措施在外植体接种后1-2 天即转移至新鲜培养基中或同一培养基的不同部位，可以防止酚类物质在伤口周围积累过多，连续转移几次即可防止褐变。
此外，在外植体的培养过程中适当缩短转瓶周期，适当改变培养基的硬度等方法均可减轻褐变的毒害。
5 总结褐变产生的主要因素有两大类：非酶促褐变，酶促褐变。
非酶促褐变是由于外界条件引起的，酶促褐变是由于内在因素引起的。
防止褐变的方法有：选择适当的外植体，对外植体进行处理，使用适宜的培养基，添加褐变抑制剂和吸附剂，进行细胞筛选和多次转移。