第二章 培养基及其配制学时

菊花
3、有机化合物：培养基中若只含有大量元素与微 量元素，常称为基本培养基。为不同的培养目的 往往要加入一些有机物以利于快速生长。常加入 的有机成分主要有以下几类： (1) 碳水化合物：碳源物质包括糖类物质、醇类物 质和有机酸，以糖类物质最重要。最常用的碳源 是蔗糖，葡萄糖和果糖也是较好的碳源，可支持 许多组织很好的生长。糖类物质特点： ◆具有热易变的性质 ◆利于吸收和利用 ◆使用浓度一般在2%—5% ◆提供能源和调节渗透压
Mg是叶绿素的组成成分，又是激酶的活化剂， 对核蛋白体结构具有稳定作用； S是含S氨基酸的蛋白质的组成成分。 它们常以MgSO4· 7H2O提供。 Ca是构成细胞壁的成分，对细胞分裂，稳定质 膜结构有显著作用，此外，Ca及钙调素在细胞 信号转导中起重要作用。常以CaCl2· 2H2O提 供。
2、微量元素 在微量元素中，铁的作用最大 ： ◆一些氧化酶、细胞色素氧化酶、 过氧化氢酶等的组成成分。 ◆叶绿素形成的必要条件 ◆在制做培养基时常用FeSO4· 7H2O 和Ｎa2-EDTA结合成螯合物使用。乙二 胺四乙酸铁（EDTA-Fe）鳌合物可防止铁 的沉淀。
三、常用培养基的配方及其特点
（一）几种常用培养基的配方
组织培养常用的基本培养基有：MS、MT、 White、Nitsch、Blaydes、N6、B5、NT、SH、 Miller、Heller等。
（二）、几种常见培养基的特点
1、MS培养基 ◆无机盐浓度高 ◆高含量的氮、钾，尤其是硝酸盐 ◆含有一定数量的铵盐 ◆营养丰富 ◆不需要添加更多的有机附加物
赤霉素溶于酒精，配制时少量可用Biblioteka Baidu5％酒精助溶。
赤霉素不耐热，高压灭菌后将有70～100％失效，应当 采用过滤灭菌法加入。
8、抗氧化物：植物组织在切割时会溢泌一些 酚类物质，接触空气中的氧气后，自动氧化或 由酶类催化氧化为相应的醌类，产生可见的茶 色、褐色以致黑色，这就是酚污染。这些物质 渗出细胞外就造成自身中毒，使培养的材料生 长停顿，失去分化能力，最终变褐死亡。
第二章
培养基及其配制
讲授：张丽琼
培养基及其作用：是向植物细胞提 供营养的场所。其作用是向植物细胞提 供所需的各种营养；调节渗透压、酸碱 度；供给水分。固体培养基还起着支撑 作用。
本章主要内容
培养基的种类 培养基的成分及作用 常用培养基的配方及其特点 培养基的选择 培养基的配制
一、培养基的种类
形成，影响器官的发育。
生长素作用强弱顺序：
2,4-D NAA IBA IAA 强
弱
2，4-D常用于诱导愈伤组织，IBA和NAA常用于生根
生长素配制时可先用少量95％酒精助溶。2, 4-D 可用0.1mol/l的NaOH或KOH助溶。生长素常配成 1mg/ml的溶液贮于冰箱中备用。
（2）细胞分裂素类 这类激素是腺嘌呤的衍生物，包括6-BA(6－苄基氨基 嘌呤)、Kt(激动素)、ZT(玉米素)等。其中ZT活性最强， 但非常昂贵。常用的是6-BA。 在培养基中添加细胞分裂素有以下作用： ① 诱导芽的分化促进侧芽萌发生长。 ② 诱导胚状体和不定芽的形成 ③ 促进细胞分裂与扩大。 ④ 抑制根的分化。 ⑤ 用于离体成花的调控。 ⑥ 延缓组织的衰老并增强蛋白质的合成。 因此，细胞分裂素多用于诱导不定芽的分化、茎、苗 的增殖，而避免在生根培养时使用。 溶于0.5—1.0mol/L的盐酸或稀薄的NaOH中。
糖在高压消毒时产生的5－羟甲基糖醛。 ◆吸附培养基及培养物分泌物中的抑制物质 ◆抑制外植体褐变 ◆防止玻璃苗的产生 ◆促进培养物生长和分化 ◆促进生根 缺点： ◆没有选择性
活性炭

茎尖初代培养，加入适量活性炭，可以吸附外植体产
生的致死性褐化物，其效力优于VC和半胱氨酸。

在新梢增殖阶段，活性炭可明显促进新梢的形成和伸 长。
6、抗生素 抗生物质有青霉素、链霉素、庆大霉素等， 用量在5～20mg/l之间。添加抗生物质可防止 外植体内生菌造成的污染。
7、植物激素：在培养基的各成分中， 植物激素是培养基的关键物质， 对植 物组织培养起着决定性作用。
（1）生长素类：
◆促进细胞伸长和分裂 ◆促进生根、抑制器官脱落、性别控制、延长
（3）肌醇 又叫环己六醇，在糖类的相互转化中起重要 作用。 用于构建细胞壁。 参与碳水化合物、磷脂代谢及离子平衡等生 理活动。 促进活性物质发挥作用。 使用肌醇能促进愈伤组织的生长以及胚状体 和芽的形成。 对组织和细胞的繁殖、 分化有促进作用。
（4）氨基酸 ◆蛋白质的组成成分 ◆有机氮源 ◆可直接被细胞吸收利用 ◆培养基中常用的是甘氨酸。有时用 水解乳蛋白或水解酪蛋白，由于它们营养 丰富，极易引起污染。如在培养中无特别 需要，以不用为宜。
硼与蛋白质合成、糖类运输有着密切的关系 铜是某些氧化酶的成分，能够促进离体根的生长 锰参与植物的光合、呼吸代谢 钼参与氮素的代谢 氯是光合作用水光解的活化剂
微量元素的主要作用是作为酶的辅助因子或激活剂参与 代谢的调节。
这些整株植物生长所必需的营养元素， 对于植物组织培养来说也是必需的。当某些 营养元素供应不足时，愈伤组织表现出一定 的缺素症状。如缺氮，会表现出一种花色素 苷的颜色，不能形成导管；缺铁，细胞停止
分裂；缺硫，表现出非常明显的褪绿；缺锰
或钼，则影响细胞的伸长。
缺铁症状：叶面呈绿色网纹状失绿。随病势发展， 叶片失绿程度加重，出现整叶变为白色，叶缘枯焦， 引起落叶。严重缺铁时，新梢顶端枯死。
桃 树
缺铜症状： 新梢顶端叶片的叶尖失绿 变黄，叶片出现褐色斑点至 扩大变成深褐色，引起落叶。 枝顶端生长不良，其下部 的芽开始生长，形成丛生的 细枝。
4、培养材料的支持物 （1）琼脂
在固体培养时琼脂是最好的固化剂。 固体培养基利于组织置于培养基表面。 琼脂是一种由海藻中提取的高分子碳水 化合物，本身并不提供任何营养。 ◆是使用最普遍的凝固剂 ◆用量一般在6—10g/L之间 ◆颜色以浅、透明度高好，洁净为上品 除了琼脂外，在组织培养中还可以 使用琼脂糖、结冷胶等。
2、White培养基 ◆1943年由White为培养番茄根尖而设计 ◆ 1963年作了改良，提高MgSO4的浓度和增加硼元素 ◆无机盐浓度较低 ◆使用广泛 ◆在生根培养、胚胎培养中有良好的效果
3、B5培养基 ◆1968年由Gamborg等为培养大豆根细胞 而设计 ◆含有较低的铵盐 ◆较高的硝酸盐和盐酸硫胺素

活性炭在生根时有明显的促进作用，其机理一般认为 与活性炭减弱光照有关。

在使用活性炭时，要注意其吸附有害物质和吸附生长 调节物的二重性，尤其是当较高的活性炭足以能抵消 生长调节物的作用时，应注意调整好活性炭与生长调 节物等培养基成分的用量，使其皆能发挥作用。在使 用时要有其量的意识，使活性炭发挥其积极作用。
4、N6培养基 ◆1974年朱至清等为水稻等禾谷类作物花药培 养设计 ◆成分较简单，KNO3和（NH4）2SO4含量高。在 国内已广泛应用于小麦、水稻及其他禾谷类植物的 花粉和花药培养。
（5）天然复合物 ◆促进某些愈伤组织和器官的生长 ◆成分比较复杂，大多含氨基酸、激素、酶等一些复杂化 合物。 ◆天然营养混合物，对细胞和组织的增殖与分化有明显的 促进作用。 如：水解酪蛋白、玉米胚乳、酵母提取物 ①椰乳：它在愈伤组织和细胞培养中有促进作用 ②香蕉：主要在兰花的组织培养中应用，对发育有促进作用。 ③马铃薯：添加后可得到健壮的植株。 ④水解酪蛋白：为蛋白质的水解物，主要成分为氨基酸。 ⑤其它：酵母提取液、麦芽提取液等。
（2）其它：有玻璃纤维、滤纸桥、海绵等， 总的要求是排出的有害物质对培养材料没有影 响或影响较小。
5、活性炭
活性炭为木炭粉碎经加工形成的粉沫结构，它结构疏松，孔隙大，
吸水力强，有很强的吸附作用，它的颗粒大小决定着吸附能力、粒 度越小，吸附能力越大。它可以吸附培养基中的有害物质，包括琼
脂中所含的杂质，培养物在培养过程中分泌的酚、醌类物质以及蔗

抗酚类氧化常用的药剂有半胱氨酸及Vc，可用50～
200mg/l的浓度洗涤刚切割的外植体伤口表面，或过滤
灭菌后加入固体培养基的表层。其它抗氧化剂有二硫 苏糖醇、谷胱甘肽、硫乙醇、抗坏血酸及二乙基二硫
氨基甲酸酯等。
9、水
作用：是植物原生质体的组成成分，也是一 切代谢过程的介质和溶媒。
注意：用蒸馏水，最好是双蒸水；以保持培 养基成分的精确性。大规模生产时可用自 来水。
休眠、顶端优势、单性结实 ◆诱导愈伤组织形成 ◆溶于95%酒精或0.1mol/L的NaOH中，后者的 溶解效果更好 ◆常用的生长素： IAA(吲哆乙酸) NAA (奈乙酸 ) 2,4-D(二氯苯氧乙酸) IBA(吲哆丁酸)
IAA(吲哚乙酸)是天然存在的生长素，亦可 人工合成，其活力较低,是生长素中活力最弱的 激素， 对器官形成的副作用小，高温高压易被 破坏，也易被细胞中的IAA分解酶降解，受光 也易分解。
无机营养成分
其它添加物
有机营养成分
培养基组成
固化剂
植物生长调节剂
无机营养成分+有机营养成分=基本培养基
国内外公认的高等植物所必需的营养元素有16 （17）种： C、H、O、N、P、K、Ca、Mg、S、Fe、B、 Mn、Cu、Zn、Mo、Cl、（Ni）
在植物中含量差别很大，同一元素在植物不同 时期、不同条件下含量也不同。
根据植物体内含量多少，可把这些元素分为
※大量营养元素：占干物质重量的0.1%以上；
C、H、O、N、P、K、Ca、Mg、S 9种
※微量营养元素：占干物质重量的0.1%以下
有的只含0.1mg/kg
Fe、B、Mn、Cu、Zn、Mo、Cl
按照国际植物生理协会的建议：
所需浓度 > 0.5mmol/L的元素为大量元素 所需浓度 < 0.5mmol/L的元素为微量元素
（3）赤霉素类和脱落酸 A、赤霉素类 ◆组织培养中不常使用 ◆加速细胞的伸长生长 ◆促进细胞的分裂 ◆主要是GA3
B、脱落酸 ◆抑制细胞分裂和伸长 ◆促进脱落和衰老 ◆促进休眠和提高抗逆能力
赤霉素(GA)：培养基中添加的是GA3，主要用于 刺激在培养中形成的不定胚发育成小植株，促进幼苗 茎的伸长生长。一般在器官形成后，添加赤霉素可促 进器官或胚状体的生长。
NAA(萘乙酸) 在组织培养中的起动能力要比IAA高出3～
4倍，且由于可大批量人工合成， 耐高温高压，不易被分解
破坏，所以应用较普遍。 IBA(吲哚丁酸)是促进发根能力较强的生长调节物质。 2,4-D（2,4－二氯苯氧乙酸）起动能力比IAA高10倍，特 别在促进愈伤组织的形成上活力最高， 但它强烈抑制芽的
（2）维生素类
◆以各种辅酶的形式存在 ◆参与多种代谢活动 ◆对生长，分化等有很好的促进作用 ◆主要分为脂溶性维生素和水溶性维生素 ◆常用维生素有VB1和VB6
VB1 (盐酸硫胺素)：对愈伤组织的产生和生活力有重要作用。 VB6(盐酸吡哆醇)：能促进根的生长。 VPP(烟酸)：与植物代谢和胚的发育有一定关系。 VC(抗坏血酸)：有防止组织变褐的作用。
◆培养基形态不同：固体培养基、液体培养基 ◆培养过程不同：初代培养基、继代培养基 ◆其作用不同：诱导培养基、增殖培养基、生根培养基
◆营养水平不同：基本培养基、完全培养基
二、培养基的成分及作用
植物体内至少含有几十种化学元素，其中大部分元素 在植物体内起到一定的生理作用：
a、组成各种化合物，参与机体的建造，成为结构物质； b、构成一些特殊的生理活性物质，参与活跃的新陈代谢； c、元素之间相互协调，以维持离子浓度平衡、胶体稳 定、电荷平衡等点化学方面的作用； d、发育方面，特定的元素影响植物的形态发生和组织、 器官建成。
7种
1、大量元素 N是蛋白质、酶、叶绿素、维生素、核酸、磷 脂、生物碱等的组成成分，在植物生命活动中 占有重要的位置。供应的氮化物有硝酸铵、硫 酸铵、硝酸钾等。有时，也添加氨基酸来补充 氮素。 P是是生物膜、核苷酸（ 如ATP）、核酸的重 要组成部分。培养基中常用KH2PO4 NaH2PO4等。 K对碳水化合物合成，转移，以及氮素代谢等 有密切关系。制备培养基时，常以KCl、KNO3等 盐类提供。