1、植物組織培養(yǎng)淺論植物組織培養(yǎng)淺論壹前言現(xiàn)在，生命科學(xué)這個領(lǐng)域愈來愈被重視，許多與謎一般的真相正等著我們?nèi)グl(fā)掘，科技的進(jìn)步與技術(shù)的創(chuàng)新，使得生命科學(xué)的領(lǐng)域發(fā)展愈來愈迅速，雖然每個研究與發(fā)現(xiàn)都是很困難與艱辛的，但是成果的分享與喜悅是屬於全世界的。而植物組織培養(yǎng)只是生命科學(xué)這個領(lǐng)域的其中一門學(xué)問 ，或許外表看起來不是那麼令人驚艷，但是這項科學(xué)卻改變了人們許多事物，一言難盡啊而今天我們要探討的是植物組織培養(yǎng)的基礎(chǔ) 培養(yǎng)基。市面上出現(xiàn)了很多的試管植物，有沒有想過怎麼做出來的呢 ? 而且生活週遭有很多的植物或是你吃的蔬菜、水果都有可能是用組織培養(yǎng)所挑選出的優(yōu)良品種，或許只是基因上的小小不同，卻讓這個世界增

2、添不少色彩，現(xiàn)在讓我們一起來了解其中的奧秘吧貳正文一般進(jìn)行植物組織培養(yǎng)需要在無菌操作臺上進(jìn)行。所有的器具，例如鑷子與培養(yǎng)瓶，都需要在無菌箱裡經(jīng)過殺菌消毒，避免欲培養(yǎng)的組織受到細(xì)菌和真菌的感染，微生物的感染是培養(yǎng)失敗常見的原因。除器材之外，如果所要培養(yǎng)的植物組織是來自一般室外種植的植株，那麼這些植物組織也需要以消毒水消毒。操作中所使用的水，也是經(jīng)過滅菌的無菌水。簡單一句話來形容，沒有細(xì)菌就有成功，雖然這不完全是影響成敗的因素，但卻佔(zhàn)了絕大部分的關(guān)鍵。一、培養(yǎng)基的組成提供植物生長所需的培養(yǎng)基，通常含有醣類、維生素、植物激素、大量元素與微量元素、洋菜 (Agar)等這些物質(zhì)，而再來我們將一一介紹這些

3、構(gòu)成培養(yǎng)基的基礎(chǔ)。1. 醣類醣類是植物培養(yǎng)物不可缺少的碳源和能源。其中蔗糖是最好的碳源和能源，其次是葡萄糖和果糖，在培養(yǎng)基中加入一定濃度的蔗糖，既可作碳源，又可維持一定的滲透壓 (一般在 1.5 大氣壓範(fàn)圍內(nèi) )。因植物種類和培養(yǎng)物的不同，最適蔗糖濃為 1.5-2.0%。癒傷組織與不定芽分化用量為 3%，花藥培養(yǎng)為 3-12%等。2. 維生素1植物組織培養(yǎng)淺論植物培養(yǎng)物自身具有合成維生素的能力，但還不能滿足快速生長的需要。培養(yǎng)基中添加維生素能使培養(yǎng)物健康快速地生長 。維生素在植物培養(yǎng)物的生長中起看重要作用。它們以 co-facter 的形式參與細(xì)胞的蛋白質(zhì)、脂肪、糖代謝等重要生命活動。添加到培

4、養(yǎng)基中的維生素濃度約在 0.1mg 至 10mg 之間。培養(yǎng)基中添加的維生素有毗喀醒、胭酸、硫胺素、生物素及泛酸鈣等，均屬 B 族維生素。 註一3. 植物激素植物激素對於培養(yǎng)中的培植體的不定芽、不定胚、不定根、花芽等的分化，有著重要而明顯的作用。低濃度的生長素 2,4-D 有利於胚狀體分化，但妨礙胚狀體進(jìn)一步發(fā)育。萘乙酸有利於單子葉植物的分化， IAA 誘導(dǎo)生根效果最佳。因此培養(yǎng)過程中，培養(yǎng)基應(yīng)根據(jù)不同植物的種、品種，不同的培植體，以及不同的培養(yǎng)目標(biāo)，採用不同種類的植物激素和不同配比，以便達(dá)到預(yù)期的目的。 註二生長素最常用的有 2,4-D、NAA 、IBA 、IAA 。而依作用強(qiáng)弱的次序為 2

5、,4-D>NAA>lBA>IAA 。細(xì)胞分裂素常用的有KT 、 BA、(z)玉米素、 2ip，它們的作用強(qiáng)弱依次序為玉米素 >2ip>BA>KT 。細(xì)胞分裂素具有促進(jìn)細(xì)胞的分裂和分化、延遲組織的衰老、增強(qiáng)蛋白質(zhì)的合成、對抗頂芽優(yōu)勢促進(jìn)側(cè)芽生長等效果，且細(xì)胞分裂素還能顯著地改變其他激素的作用。 註三GA 通常不利於芽的分化，但能促進(jìn)已分化的芽的伸長生長。 ABA 、 CEDP，在試管繁殖中較少使用。4. 大量元素與微量元素大量元素和微量元素通常以化合物的形式溶入培養(yǎng)基。a. 大量元素大量元素除碳、氫、氧元素外，尚有氮、磷、鉀、鎂、鈣、硫。它們是植物細(xì)胞中構(gòu)成核

6、酸、蛋白質(zhì)、酵素、葉綠體以及生物膜所必不可缺少的元素。在培養(yǎng)基中常以 NO 3 或 Ca(NO 3 ) 2 的形式來滿足培養(yǎng)物對氮素的需要，也有以硝態(tài)氮為2植物組織培養(yǎng)淺論主，補(bǔ)加 (NH 4 ) 2 SO4 ，滿足喜酸性植物的需要。例如，適用於蘭花莖尖與種子萌 發(fā) 的 培 養(yǎng) 基 Vacin 和 Went(1949) 和 KnudsonC(1946) 培 養(yǎng) 基 中 就 有 (NH 4 ) 2 SO 4 。而基礎(chǔ) MS 培養(yǎng)基主要以 NH 4 NO 3 的形式，在培養(yǎng)基中既引入硝態(tài)氮，又引入氨態(tài)氮。培養(yǎng)基中一定濃度的氮素不僅對於生長是必需的，也是胚胎發(fā)生所需的必需的因素。此外，氨基酸也曾作單

7、一氮源加到培養(yǎng)基中，但效果不及 NO 3或 NH 4經(jīng)過一系列的反應(yīng)，轉(zhuǎn)化成氨基酸，進(jìn)而合成蛋白，成為植物細(xì)胞主要組成成分之一。磷也是植物必需元素之一，參與植物生命過程中的核酸合成、蛋白質(zhì)合成、光合作用、呼吸作用以及能量的儲存、轉(zhuǎn)化與釋放等重要生理生化過程，因此，在組織培養(yǎng)中，培養(yǎng)物需要大量的磷。鉀、鈣、硫、鎂等影響看培養(yǎng)物中的酵素活性的方向，決定著新陳代謝過程。其中近年來的培養(yǎng)基中，鉀的用量有提高的趨勢。b. 微量元素雖然植物對這些元素需量極微，而且多了有毒，但缺乏了又會產(chǎn)生代謝障礙。培養(yǎng)基中僅需添加低於10-510-7M 即能滿足需要，稍多即發(fā)生植物細(xì)胞酵素失活、代謝障礙、蛋白質(zhì)變性等會導(dǎo)

8、致組織死亡之毒害。鐵是植物細(xì)胞色素C 電子傳遞系統(tǒng)中必不可缺小的成分，同時也是某些酵素的活性中心。因此缺鐵引起的代謝障礙是很易理解的。以往，培養(yǎng)基中加入FeSO4 。，常因 pH 值升高，而形成 Fe(OH) 3 沉澱物，導(dǎo)致雖然培養(yǎng)基中有鐵，但因呈不能吸收之狀態(tài)而引起缺鐵。近年來，鐵已與螯合劑 (EDTA) 結(jié)合的形式加入，克服了這一現(xiàn)象，使得 pH 即使為 7 時，也不缺鐵。其他微量元素如銅、鋁、鋅、錳、鈷等對植物生命活動都有重要作用。銅有促進(jìn)離體根生長作用，缺銅會減少細(xì)胞色素 a 的水平，使粒線體對 KCN 敏感。鉬是合成活躍的硝酸還原酵素所必不可缺少的元素，是固氮酵素的組成部分，它還有

9、防止葉綠素受破壞的作用。錳與植物呼吸作用、光合作用有關(guān)。硼與糖的運(yùn)輸、蛋白質(zhì)的合成有關(guān)。總之，微量元素在生命活動過程中，以酵素的輔基形式有著重要的作用。 註四5.洋菜膠 (Agar)洋菜為固態(tài)培養(yǎng)基的主要成分，是從海藻中提取出來的一種凝腹性物質(zhì)， 植物細(xì)胞不能利用它，並由於它具有無毒害、可塑性高、遇熱易液化冷卻後固形化並可使各種可溶性物質(zhì)均勻地擴(kuò)散分布的特性。至今仍是一較理想的固體支撐物。其他支撐物，如玻璃纖維、耐高溫泡沫塑料 、濾紙橋或濾紙杯等均不能完全替代它。註五3植物組織培養(yǎng)淺論而洋菜的一般用量約為 0.6 一 1.0% ，洋菜以白色、潔淨(jìng)、用量少即能固化為佳。若培養(yǎng)基的 pH 值需偏酸

10、，則用量將酌量增加。當(dāng)加熱時間過長，溫度過高均會影響固化。質(zhì)量差的洋菜 (色黃、多雜質(zhì) )在使用前最好用蒸餾水洗滌，以減少其中無機(jī)鹽和可溶性有機(jī)物的含量。二、培養(yǎng)基的型態(tài)某些培養(yǎng)基中也會加入活性炭以清除植物代謝的毒素 。當(dāng)然不同的培養(yǎng)需求會有不同的配方和比例，而一般會使用洋菜膠來固定組成之內(nèi)含物。而培養(yǎng)基又分為三類，通常是以洋菜膠或是明膠之添加量來區(qū)別。1. 固體培養(yǎng)在培養(yǎng)液裡加入洋菜膠，殺菌冷卻之後就會凝固成固態(tài)，然後將欲培養(yǎng)之植物組織放置在固體培養(yǎng)基上，通常是培養(yǎng)在玻璃瓶或塑膠瓶內(nèi)。 (圖一 )圖一固體培養(yǎng)2. 平板培養(yǎng)將欲培養(yǎng)之植物組織埋在固體培養(yǎng)基中，並且培養(yǎng)在培養(yǎng)皿中。(圖二 )圖二

11、平板4培養(yǎng)基植物組織培養(yǎng)淺論3. 液態(tài)培養(yǎng)為不加入洋菜膠的培養(yǎng)基，然後使植物細(xì)胞沉浸或是漂浮在液體培養(yǎng)基中，可細(xì)分成靜止培養(yǎng)、懸浮培養(yǎng) (圖三 )和漂浮培養(yǎng)。圖三懸浮細(xì)胞培養(yǎng)三、培養(yǎng)基的功能培養(yǎng)基的功能大致上可分為引發(fā)欲傷組織、誘導(dǎo)發(fā)根、誘導(dǎo)成芽三種。1. 引發(fā)癒合組織正確來說，只有癒傷組織能進(jìn)行組織培養(yǎng)，所以植物組織培養(yǎng)的第一步便是引發(fā)癒傷組織，癒傷組織分割後可以得到更多的癒傷組織，這便是植物組織培養(yǎng)的基本。引發(fā)癒傷組織之後便是將癒傷組織誘導(dǎo)成根或芽。2. 誘導(dǎo)發(fā)根當(dāng)在培養(yǎng)基中所添加的生長素與細(xì)胞分裂素比例之比值大於一時 ，有利於根的形成。3. 誘導(dǎo)成芽5植物組織培養(yǎng)淺論當(dāng)在培養(yǎng)基中所添加的

12、生長素與細(xì)胞分裂素比例之比值小於一時 ，有利於芽的形成。四、商業(yè)上培養(yǎng)順序在植物組織培養(yǎng)成功並挑選出優(yōu)良品種後，商業(yè)上便會大量培養(yǎng)，以取得市場上的銷售利益，再投資研究使其能夠取得更加適合之品種，再做大量生產(chǎn)等如此循環(huán)不息，而一般商業(yè)化應(yīng)用如圖四。圖四：植物組織培養(yǎng)商業(yè)化應(yīng)用圖五、商業(yè)上的用途與方向其實生活中友許多的植物都是靠組織培養(yǎng)保存下來或大量繁殖的像是蘭科植物、芭蕉科植物、各種品種之水果的組培苗、各式花卉之組培苗皆是甚至還有藥用植物如：黃耆、金線等不易以傳統(tǒng)方式繁殖的植物。參結(jié)論雖然不同植物種類皆有不同的適合培養(yǎng)部位和培養(yǎng)基配方 ，但仍有一些技巧可遵循。由於組織培養(yǎng)技術(shù)只是生物技術(shù)的一項工具，不算是高深的學(xué)問，只要作物做得廣、做得多，從失敗中記取教訓(xùn)，自然可學(xué)到其中的竅門。無論從事組織培6植物組織