一、瓊脂
在固體培養(yǎng)時瓊脂(agar)是最好的凝固劑,瓊脂是一種由海藻中提取的高分子碳水化合物,本身并不提供任何營養(yǎng)。瓊脂能溶解在熱水中,成為溶膠,當(dāng)冷卻至40℃以下即可凝固為固體狀凝膠。有很多實驗都提到過使用濾紙、玻璃棉、石英砂、硅膠、丙烯酰胺等來取代瓊脂,然而直到目前還沒有發(fā)現(xiàn)比瓊脂更為方便和更好的支持物。
瓊脂的一般使用濃度是0.7%~1%。若濃度過高,培養(yǎng)基就會變得很硬,營養(yǎng)物質(zhì)很難被外植體吸收,從而影響組培效果。新買來的瓊脂要先試驗?zāi)塘?,一般只要它能穩(wěn)定地凝固就不要多加,通常培養(yǎng)室溫度低時可適當(dāng)少加點,溫度高時要多加一些,但瓊脂并非是組培中的一種必需成分。對于某些試驗體系來說,液體培養(yǎng)基的教果可能比瓊脂固化培養(yǎng)基更好。如果要專門研究植物組織或細(xì)胞的營養(yǎng)問題,則應(yīng)避免使用瓊脂,如果非要使用也要采用純度很高的瓊脂,并用蒸餾水多次泡洗并晾干,以盡量的除去水溶性的物質(zhì),因市售瓊脂多含有Ca、Mg和微量元素,或考慮采用其他的固化介質(zhì)。長時間的高溫滅菌會使凝固能力下降,過酸或過堿加之高溫會使瓊脂發(fā)生水解而喪失凝固能力。存放時間過久,瓊脂變褐,也會逐漸失去凝固能力。
從快速繁殖的發(fā)展趨勢來看,液體培養(yǎng)基將逐步取代固體培養(yǎng)。過去液體培養(yǎng)往往要用搖床、轉(zhuǎn)床等振搖設(shè)備來解決通氣問題,這樣增加了成本并限制了容量,使液體培養(yǎng)的推廣應(yīng)用遇到了阻礙。近年來,試管繁殖采用淺層液體靜置培養(yǎng)法已經(jīng)取得了成功,但是在部分植物幼苗的生根階段,目前仍要采用固體培養(yǎng)。
二、其他成分
這些物質(zhì)不是植物生長所必需的,但對細(xì)胞生長有益。
1.活性炭
在培養(yǎng)基中加入活性炭(active carbon,AC)主要是為了吸附植物的有害泌出物,對細(xì)胞生長有利,如防止組織培養(yǎng)物褐變的發(fā)生;其次活性炭的添加對某些植物的形態(tài)發(fā)生和器官形成也有良好效應(yīng)。對于有利于某些植物誘導(dǎo)生殖已有成功的例子?;钚蕴繛槟咎糠鬯榻?jīng)加工形成的粉末結(jié)構(gòu),它結(jié)構(gòu)疏松,開孔隙大,吸水力強(qiáng),有很強(qiáng)的吸附作用,它的顆粒大小決定著吸附能力,粒度越小,吸附能力越大。溫度低吸附力強(qiáng),溫度高吸附力減弱,甚至解吸附。通常使用濃度為0.5~10 g/L。在莖尖初代培養(yǎng)和胚胎培養(yǎng)中,加入適量活性炭,可減少組織變褐和培養(yǎng)基變色,也可以吸附外植體產(chǎn)生的致死性褐化物,其效力優(yōu)于維生素C和半胱氨酸;在新芽增殖階段,滔性炭可明顯促進(jìn)新梢的形成和伸長,但其作用有一個閾值,一般為0.1%~0.2%,不能超過0.2%。活性炭在生根時有明顯的促進(jìn)作用,其機(jī)理一般認(rèn)為與活性炭減弱光照有關(guān),可能是由于根頂端產(chǎn)生促進(jìn)根生長的IAA,但I(xiàn)AA易受可見光的光氧化而破壞,因此活性炭的主要作用就在于通過減弱光照保護(hù)了IAA,從而間接促進(jìn)了根的生長,由于根的生長加快,吸收能力增強(qiáng),反過來又促進(jìn)莖、葉的生長。
但是活性炭也有副作用,它吸附的選擇性很差,在減少有害物質(zhì)影響的同時也能吸附某些植物必需的化合物,有研究表明,每毫克的活性炭能吸附100ng左右的生長調(diào)節(jié)物質(zhì)。在高壓滅菌之前加入活性炭會降低培養(yǎng)基的pH值,大量的活性炭加入會削弱瓊脂的凝固能力,因此要多加一些瓊脂。很細(xì)的活性炭也易沉淀,通常在瓊脂凝固之前,要輕輕搖動培養(yǎng)瓶??傊欠N隨意抓一撮活性炭放入培養(yǎng)基,會帶來不良的后果。因此,在使用時要有其量的意識,使活性炭發(fā)揮其積極作用,在配制培養(yǎng)基時應(yīng)予注意。
2.硝酸銀
離體培養(yǎng)中的植物組織會產(chǎn)生和散發(fā)乙烯,而乙烯在培養(yǎng)容器中的積累會影響培養(yǎng)物的生長和分化,嚴(yán)重時甚至導(dǎo)致培養(yǎng)物的衰老和落葉。AgNO3中的Ag+通過競爭性地結(jié)合于
細(xì)胞膜上的乙烯受體蛋白,從而可起到抑制乙烯活性的作用。因此在培養(yǎng)基中加入適量的AgNO3,能起到促進(jìn)愈傷組織器官發(fā)生或體細(xì)胞胚胎發(fā)生的作用,并能使某些原來再生困難的物種分化出再生植株。此外,AgNO3對于克服試管苗玻璃化及早衰和落葉等也有明顯的效果。
3.抗生素
在培養(yǎng)基中添加抗生素的主要目的是防止菌類污染,減少培養(yǎng)中材料的損失,尤其是快速繁殖中,常因污染而丟棄成百上千瓶的培養(yǎng)物,采用適當(dāng)?shù)目股鞅憧晒?jié)約人力、物力和時間。常用的抗生素有青霉素、鏈霉素、土霉索、四環(huán)素、氯霉素、利福平、卡那霉素和慶大雹素等。用量一般為5~20 mg/L,大部分抗生素要求過濾滅菌。
三、pH值
不同的植物對培養(yǎng)基最適pH值(pH value)的要求也是不同的,大多在5~6.5,一般培養(yǎng)基都要求5.8,這基本能適應(yīng)大多植物培養(yǎng)的需要。pH值的變化方向和幅度取決于多種因素。以硝態(tài)氮作氮源和以銨態(tài)氮作氮源就不一樣,后者較高一些。培養(yǎng)基中成分單一時和培養(yǎng)基中含有較高濃度物質(zhì)時,高壓滅菌后的pH值變化幅度較大,有時甚至可達(dá)2個pH值單位,環(huán)境pH值的變化太于0.5單位就有可能產(chǎn)生明顯的生理影響。
培養(yǎng)基的pH值在高壓滅菌前一般調(diào)至5.0~6.0,當(dāng)pH值高于6.5時,培養(yǎng)基會變硬,低于5.0時,瓊脂凝固效果不好。原因是經(jīng)過高壓滅菌后,培養(yǎng)基的pH值會稍有下降(0.2~0,3單位),因此在配制時常提高pH值0.2~0.3單位。存5.8—6.0之間,可適于大多數(shù)植物細(xì)胞的分裂、生長、分化。組織培養(yǎng)巾應(yīng)使用氫氧化鉀(或氫氧化鈉)及鹽酸以調(diào)整pH值,一般用1 mol/L鹽酸調(diào)低,用1 mo1/L氫氧化鈉調(diào)高,1 mL的NaOH可使pH值升高0.2單位,1 mL的HCl可使pH值降低0.2單位。調(diào)節(jié)時一定要充分?jǐn)嚢杈鶆?。采用Ca(H2PO4)2或碳酸鈣作緩沖劑,可以使pH值穩(wěn)定,這對組織培養(yǎng)是很有用的。