植物组织培养的培养基
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★植物组织培养培养基的主要成分1.无机营养物:无机营养物主要由大量元素和微量元素两部分组成,大量元素主要包括氮、磷、钾、钙、镁和硫六种,氮源通常有硝态氮或铵态氮,但在培养基中用硝态氮的较多,也有将硝态氮和铵态氮混合使用的。
磷和硫则常用磷酸盐和硫酸盐来提供。
钾是培养基中主要的阳离子,在近代的培养基中,其数量有逐渐提高的趋势。
而钙、钠、镁的需要则较少。
培养基所需的钠和氯化物,由钙盐、磷酸盐或微量营养物提供。
微量元素包括碘、锰、锌、钼、铜、钴和铁,这些元素有的对生命活动的某个过程十分有用,有的对蛋白质或酶的生物活性十分重要,有的是参与某些生物过程的调节。
培养基中的铁离子,大多以螯合铁的形式存在,即FeSO4与Na2—EDTA(螯合剂)的混合。
2.碳源:培养的植物组织或细胞,它们的光合作用较弱。
因此,需要在培养基中附加一些碳水化合物以供需要。
培养基中的碳水化合物通常是蔗糖或D-葡萄糖,用量通常为2%-4%,高者可达5%,亦可用市售的白糖所代替,但一般应增加用量,而且最好用比较固定的厂家生产的产品,以保证实验的稳定性。
3.有机营养成分:包括人工合成或天然的有机附加物(包括维生素,氨基酸及其它有机物质等)。
最常用的有酪朊水解物(水解乳蛋白、水解酪蛋白CH)、酵母提取物、玉米胚乳、麦芽浸出物、西红柿汁、椰子汁(CM)及各种氨基酸如甘氨酸(氨基乙酸)等。
维生素:在培养基中加入维生素,常有利于外植体的发育。
培养基中的维生素属于B族维生素,其中效果最佳的有硫氨素(维生素B1)、盐酸吡哆醇(维生素B6)和维生素H(生物素)、泛酸钙等、肌醇(环己六醇)、烟酸。
在部分培养基中还添加维生素BX(氨酰苯甲酸)、维生素C(抗坏血酸)、维生素E(生育酚)、、维生素B12(氰钴胺酸)、维生素BC(叶酸)、维生素B2(核黄素)和氯化胆碱等维生素。
这些可能对某些植物或植物的某些代谢过程有重要作用,如肌醇主要以磷酸肌醇和磷脂酰肌醇的形式参与由Ca介导的信号转导。
植物组织培养MS培养基配方MS培养基主要包括两部分:无机盐和有机物。
无机盐部分的配方如下:1.氮源:氮源通常由硝酸铵(NH4NO3)、硝酸钾(KNO3)和硫酸铵((NH4)2SO4)组成。
氮源的浓度通常为20-30mM。
2.磷酸盐:磷酸盐通常由二氢二钠磷酸盐(NaH2PO4)组成,浓度为10mM。
3.钠盐:MS培养基中含有钠盐,通常由硝酸钠(NaNO3)和硝酸钾(KNO3)组成。
钙盐的浓度为2.0mM,钾盐的浓度为1.0mM。
4.钠盐:MS培养基中含有钠盐,通常由硝酸钠(NaNO3)和硝酸钾(KNO3)组成。
钙盐的浓度为2.0mM,钾盐的浓度为1.0mM。
5.硫酸镁:硫酸镁(MgSO4)的浓度为1.0mM。
6.磷酸铵铁:磷酸铵铁(FeSO4·(NH4)2SO4)的浓度为27.8μM。
7.各种微量元素:包括锌、铜、锰、硼、钼、钴和镍等微量元素。
这些微量元素的浓度通常在微摩尔(μM)级别。
有机物部分的配方如下:1.蔗糖:蔗糖是植物培养基中最常用的碳源,浓度通常为30g/L。
2. 维生素:通常使用的维生素有二硝基地巴泼甲素(2,4-D)和吲哚-3-乙酸(IAA)。
它们的浓度通常在0.1-2.0 mg/L之间。
3. 激素:常用的激素包括植物生长素(BA)和乙烯利(2,4-D)。
它们的浓度通常在1.0-10.0 mg/L之间。
4.混合物:还可以加入一些有机物混合物,如胆固醇、烟酸和核酸酸等。
值得注意的是,这只是MS培养基的一个基本配方,根据具体的研究目的和植物种类的不同,还可以对该配方进行一些调整和优化。
总结起来,MS培养基是一种常用的植物组织培养基,主要用于植物生长和增殖。
其配方包括无机盐和有机物两部分,无机盐包括氮源、磷酸盐、钙盐、镁盐、磷酸铵铁和微量元素等;有机物包括蔗糖、维生素和激素等。
通过适当调整这些配方的浓度和比例,可以实现不同植物的生长和增殖需求。
植物组培培养基的成分培养基是人工配制的,满足不同材料生长,繁殖或积累代谢产物的营养物质。
在离体培养条件下,不同种类植物对营养的要求不同,甚至同一种植物不同部位的组织以及不同培养阶段对营养要求也不相同。
筛选合适的培养基是植物组织培养极其重要的内容,是决定成败的关键因素之一。
大多数植物组织培养基的主要成分是无机营养物质(大量营养元素和微量营养元素)、碳源、有机添加物、植物生长调节剂和凝胶剂。
一些组织可以生长在简单的培养基上,这些培养基只含无机盐和可利用的碳源(蔗糖),但大多数组织必须在培养基中添加维生素、氨基酸和生长物质,而且经常还将一些复合的营养物质加入到培养基中,这种由“化学定义”的化合物组成的培养基称为“合成”培养基。
人们已设计了许多培养基用于特殊组织和器官的培养。
怀特培养基是最早的植物组织培养基之一,最初作为根培养的培养基。
为了诱导培养组织器官发生和再生植株,广泛使用含有大量无机盐成分的MS(Murashige和Skoog,1962)和LS(Linsmaier和Skoog,1965)培养基。
原本为细胞悬液或愈伤组织培养而设计的B5培养基,经过改良后,被证实有利于原生质体培养。
同时,B5培养基也被用于诱导原生质体再生植株。
尽管Nitshch(1969)为花药培养设计的培养基仍然使用频繁,但另一个称为N6的培养基,专门用于禾谷类花药培养和其他组织培养。
类似的,N6培养基越来越多地用于大豆、红三叶草和其他豆科植物的培养。
该培养基营养成分促进胚性细胞和原生质体再生细胞快速生长。
使用这些培养基成功的原因很可能是营养元素的比例和浓度基本上满足不同培养体系中细胞或组织生长和分化的最适需要。
植物组织培养基中无机和有机成分的浓度用质量浓度(mg/L或ppm,但现在习惯用mg/L)或物质的量浓度(mol/L)表示。
按照国际植物生理学协会的推荐,应该用mol/L表示大量营养元素和有机营养成分浓度,用μmol/L表示微量营养元素、激素、维生素和有机成分浓度。
常见的植物组织培养基各类及其特点
植物组织培养
教材研究:教材中的植物组织培养的培养基提到的只有MS培养基,其实,植物组织培养基还有其它种类,它们各⾃有不同的作⽤。
1.MS培养基
为Murashige和Skoog缩写,⼆⼈于1962年为培养烟草细胞⽽设计的。
特点:是⽆机盐离⼦浓度较⾼,硝酸盐较⾼,为较稳定的平衡溶液。
适⽤:⼴泛地⽤于植物的器官、花药、细胞和原⽣质体培养,效果良好。
2.B5培养基
是1968年由GamBorg等为培养⼤⾖根细胞⽽设计的。
特点:含有较低的铵,这可能对不少培养物的⽣长有抑制作⽤。
适⽤:如双⼦叶植物特别是其中的⽊本植物。
3.White培养基
是1943年由White为培养番茄根尖⽽设计的。
1963年⼜作了改良,称作White改良培养基,提⾼了MgSO4 的浓度和增加了硼素。
特点:⽆机盐数量较低,KNO3,MgSO4·7H2O,CuSO4·5H2O, MnSO4 ·H2O,KI,烟酸(Vpp),盐酸吡哆醇(VB6),盐酸硫胺素(VB1)。
适⽤:⽣根培养。
4.N6培养基
是1974年朱⾄清等为⽔稻等⽲⾕类作物花药培养⽽设计的。
特点:成分较简单,KNO3和(NH4)2SO4含量⾼。
适⽤:⼴泛应⽤于⼩麦、⽔稻及其它植物的花药培养等。
5.KM-8P培养基
它是1974年为原⽣质体培养⽽设计的。
特点:有机成分较复杂,它包括了所有的单糖和维⽣素。
适⽤:原⽣质融合的培养。
植物组织培养基的配制一、母液的配制和保存在植物组织培养工作中,配制培养基是日常必备的工作。
为简便起见,通常先配制一系列母液(stockso1utlon),即贮备液。
所谓母液是欲配制液的浓缩液,这样不但刊以侏让各物质成分的精确性及配制时的迅速移取,而且还便于低温收藏。
普通母液配成比所需浓度高10~100倍。
母液配制时可分离配成大量元素、微量元素、铁盐、有机物和激素类等。
配制时注重一些离子之间易发生沉淀,如Ca2+和S042-、Ca2+、Mg2+和PO43-一起溶解后,会产生沉淀,一定要充分溶解再放入母液中。
配制母液时要用蒸馏水或重蒸馏水。
药品应选职等级较高的化学纯或分析纯。
药品的称量及定容都要精确。
各种药品先以少量水让其充分溶解,然后依次混合。
普通配成大量元素、微量元素、铁盐、维生索等母液,其中维生素、氨基酸类可以分离配制,也可以混在一起。
母液配好后放入冰箱内低温保存,用时再按比例稀释。
下面以MS培养基制备为例,概述其制备办法,为MS基本培养基4种母液成分配制。
(1)大量元素母液可配成浓度10倍母液。
用分析天平按表25称取药品,分离加100mL左右蒸馏水溶解后,再用磁力搅拌器搅拌,促进溶解。
注重Ca2+和PO3-4易发生沉淀。
然后倒入1000mL定容瓶中,再加水定容至刻度,成为10倍母液。
(2)微量元素母液可配成100倍的母液。
用分析天平按表精确称取药品后,分离溶解,混合后加水定容至1000mL。
(3)铁盐母液可配成100倍的母液,按表称取药品,可加热溶解,混合后加水定容至1000mL。
(4)有机物母液可配成l00倍的母液。
按表分离称取药品,溶解,混合后加水定容至1000mL。
(5)激素母液每种激素必需单独配成母液,浓度普通配成1mg/mL。
用时按照需要取用。
由于激素用量较少,一次可配成50mL或100mL。
另外,多数激素难溶于水,要先溶于可溶物质,然后才干加水定容。
激素的配法如下:将IAA、IBA、GA等先溶于少量的95%的酒精中,再加水定容至一定浓度。
植物组织培养的培养基中,需要添加糖类作为碳源物质,因此糖类是影响植物组织培养成功与否的关键之一。
高中生物教材中明确指出,植物组织培养的培养基中添加的糖类是蔗糖。
那么为什么不添加葡萄糖呢?很多资料上解释为蔗糖较葡萄糖便宜,易被植物细胞吸收。
其实并非如此。
之所以以蔗糖作为碳源,主要有三个方面的原因:
(1)同样作为碳源为植物细胞提供能量来源,蔗糖较葡萄糖能更好地调节培养基内的渗透压。
配制相同质量分数的培养基,蔗糖形成的渗透压要明显低于葡萄糖,因此若采用葡萄糖作为碳源,易使植物细胞脱水而生长不良。
同时,植物细胞吸收蔗糖的速率要明显慢于吸收葡萄糖的速率,所以蔗糖形成的渗透压可相对长期的保持稳定。
(2)植物组织培养过程中,要时刻注意防止培养基受到微生物的污染。
微生物生长所需的碳源最常用的是葡萄糖,一般很少利用蔗糖。
因此,采用蔗糖作为培养基的碳源,可一定程度上减少微生物的污染。
(3)诱导作用。
在培养基成分中,增加生长素的浓度,导致木质部形成,增加蔗糖浓度则导致韧皮部形成。
当生长素水平恒定时,2%蔗糖使分化出的全部是木质部,4%蔗糖使分化出的几乎全部是韧皮部,3%蔗糖则可以分化出两者。
所以,生长素和蔗糖浓度决定愈伤组织中维管束的类型与数量。
因此,在植物组培中要选用蔗糖而不选用葡萄糖。
通过细胞膜内外的液体的浓度差来调节
当细胞膜内的浓度小于细胞膜外的时候蔗糖救能进入细胞中了
植物细胞培养中最常用的培养基的碳源是蔗糖,已知葡萄糖和果糖也能使某些植物生长得很好。
植物细胞可以分解蔗糖,蔗糖是由一分子果糖和一分子葡萄糖组成的,蔗糖是可以直接进入细胞的,蔗糖跨质膜从质外体进入细胞是由载体介导并需要消耗能量的质子-蔗糖共运输机制进行的,另外,植物能够利用的某些其他形式的碳源有麦芽糖、半乳糖、甘露糖和乳糖等。
葡萄糖更不稳定,培养基需添加葡萄糖一般都在灭菌后再兑换。
实在要添加葡萄糖那么灭菌温度一般控制在108~110左右,120度灭出来的就有一定程度的碳化了。
所以用蔗糖更简单
动物细胞只能吸收葡萄糖,二糖蔗糖是无法吸收的。
以蔗糖为植物培养基碳源有两个原因:
1.抑制杂菌生长.细菌等不能直接以蔗糖为碳源,故可起抑制其生长的作用
2.蔗糖被植物细胞利用机理目还无定论.主要有以下两个学说(1)植物细胞先以次级主动运输的方式在细胞内外形成质子梯度,然后蔗糖就会利用这个梯度被吸收进细胞.
(2).植物的细胞壁中含有能分解蔗糖的相关酶,蔗糖先在细胞膜外被分解为单糖,然后这些单糖再以主动运输的方式进入细胞,从而被细胞利用.。