在離體條件下，不同種植物的組織對營養(yǎng)有不同的要求，甚至從一株植物不同的部位采來的組織，要使它們有令人滿意的生長，其營養(yǎng)要求也可能是不同的。植物生長發(fā)育需要多種營養(yǎng)，缺乏營養(yǎng)則生長不良或變態(tài)。植物組織生長對營養(yǎng)的要求因植物種類、外植體、培養(yǎng)方式等的不同而異。在完善的培養(yǎng)基配方巾應(yīng)包括無機營養(yǎng)成分、有機營養(yǎng)成分、植物激素、瓊脂及其他成分。
無機元素在植物生活中非常重要，例如，鎂是葉綠素分子的一部分，鈣是細胞肇的組分之 一，氮是各種氨基酸、維生索、蛋白質(zhì)和核酸也是植物的重要組成部分。此外，鐵、鋅和鉬等是某些酶的組成部分。植物除了C、H和O外，已知還有12種元素對植物的生長是必需的，也稱必需元素。根據(jù)植物需求量的多少將這些必需元素分為大量元素和微量元素。按照國際植物生理學(xué)會建議，植物所需要的濃度大于0．5 mmo1／L的元素為大量元素，小于0．5 mmol／L的元素為微量元素。大量元素主要有氮、磷、鉀、鈣、鎂、硫，其在植物體內(nèi)的含量情況在0．03％～70％；微量元素有鐵、銅、鋅、錳、硼、鉬、氯等。
植物必需的元素在體內(nèi)的生理作用主要有三個方面：一是組成各種化合物，參與機體的建造，成為結(jié)構(gòu)物質(zhì)；二是構(gòu)成一些特殊的生理活性物質(zhì)，參與活躍的新陳代謝如構(gòu)成植物激素、酶、輔酶以及作為酶的活化劑；—是這些元素之間互相協(xié)調(diào)，以維持離子濃度的平衡、膠體穩(wěn)定、電荷平衡等電化學(xué)方面的作用。
一、水
培養(yǎng)基中的大部分成分是水，可提供植物所需的氫和氧，水、蒸餾水、重蒸水。尤其是在開展相關(guān)研究試驗時，需要水中不含或少含無機離子，以便完全人為地控制培養(yǎng)基成分，因此實驗室設(shè)置一套蒸餾器是必要的。在工廠化大量牛產(chǎn)試管苗時，要考慮用水源的方便，即使是經(jīng)過處理的自來水，也常常含有下列大量的雜質(zhì)，如可溶性無機物質(zhì)、可溶性的有機物質(zhì)、微生物和微粒物質(zhì)等，但是原則是無毒害，水質(zhì)較軟，配制培養(yǎng)基不會產(chǎn)生沉淀(包括經(jīng)高壓滅菌后不沉淀)。在農(nóng)村可試用河水或井水，城市中試用自來水，用這樣的水配制成培養(yǎng)基，試用幾種植物在其上生長3～4代(4～6個月)，如無顯著影響，便可推廣應(yīng)用。
二、大量元素
1．氮
氫是細胞中核酸的組成部分，也是生物體許多酶的成分，氮被植物吸收后轉(zhuǎn)化為氨基酸再轉(zhuǎn)化為蛋白質(zhì)，然后被植物利用；同時還是葉綠素、維生素、磷脂和植物激素的組成成分。只有給予適當(dāng)?shù)腘源供應(yīng)才能使植物培養(yǎng)物生長良好。
在培養(yǎng)基中無機氮的供應(yīng)可有兩種形式，一種是硝酸鹽，另一種足銨鹽，常將兩者混合使用，以調(diào)節(jié)培養(yǎng)基中的離予平衡，利于細胞的生長、發(fā)育，當(dāng)作為唯一的氮源時，硝酸鹽的作用要比銨鹽好得多。但在單獨使用硝酸鹽時，培養(yǎng)基的pH值會向堿性方向漂移。若與硝酸鹽一起加入少量銨鹽，則會阻止這種漂移。因此，有好幾種培養(yǎng)基既含有硝酸鹽也含銨鹽。通常在有硝酸鹽存在時能解除銨鹽的毒害。如果銨態(tài)氮的比例過高，易引發(fā)一些植物產(chǎn)生玻璃化苗。一般認為，銨態(tài)氮的含量超過8 mmo1／L時容易傷害培養(yǎng)物，但是這種情況也依植物種類、培養(yǎng)部位、培養(yǎng)類型而定。另外，氮還可由一些有機氮源提供。
2．磷
磷是細胞核的主要組分之一。許多重要的生理活性物質(zhì)如磷脂、核酸、酶及維生索中都含有磷。磷在植物碳水化合物的移動和代謝中起著極重要的作用，主要參與植物生命活動中核酸及蛋白質(zhì)合成、光合作用、呼吸作用以及能量的貯存、轉(zhuǎn)化與釋放等重要的生理生化過程，增強植物的抗逆能力，促進早熟，組織培養(yǎng)過程小培養(yǎng)物需要大量的磷。因此，植物培養(yǎng)基中磷是不可缺少的。此外，在培養(yǎng)基中提高PO3-4水平常可抵消IAA對芽分化的抑制作用，增加芽的增殖率。磷通常是以鹽的形式供給，如NaH2PO4、KH2PO4等。
3．鉀
鉀在植物體內(nèi)對維持細胞原生質(zhì)體的膠體系統(tǒng)和細胞的緩沖系統(tǒng)有重要作用。它也是許多酶的活化劑。組織培養(yǎng)中，鉀能促進器官和不定胚分化，促進葉綠體ATP的合成，增強植物的光合作用和產(chǎn)物的運輸，并與氮的吸收及蛋白質(zhì)的合成有一定關(guān)系，能調(diào)節(jié)植物細胞水勢，調(diào)控氣孔運動，提高植物的抗逆性能。鉀通常是以鹽的形式供給，如K2SO4、KNO3、KCl和KH2PO4等。
4．鈣、鎂、硫
它們也是植物的必需元素，參與細胞壁的構(gòu)成，影響光合作用，促進代謝等生理活動。鈣、鎂和硫酸的濃度在1～3 mmol/L的范圍內(nèi)較適宜。在組織培養(yǎng)中會影響培養(yǎng)物中酶的活性和方向。常用的添加物有：鈣元素如Ca(NO3)2·4H2O、CaCl2，鎂元素如MgSO4.2H2O，硫元素由各種硫酸鹽提供。
植物所需大最元素占植物體千重的百分數(shù)%
元素名稱：氧70 碳18 氫10 氮0.3 鉀0.3 磷0.07鎂0.07 硫0.05 鈣0.03
