植物组织培养中外植体褐变进展分析报告.doc

植物组织培养中外植体褐变研究进展 摘要：对导致植物组织培养中外植体褐变的主要影响因素进行了系统的分类和总结并简述了防止和减少褐化的相应途径以及非酶促因素对组培中外植体褐变的影响。旨在为该领域的深入研究提供系统的理论基础。最后对褐变研究的现实意义和应用产业化构想提出了见解。 关键词：植物病理学； 植物组织培养； 褐变； 多酚氧化酶；植物组织培养技术。 褐变是植物组织培养中常见的现象。目前，在很多植物的组织培养中发现褐变现象的产生，尤以木本植物组织培养中褐变现象严重。褐变主要发生在外植体，在植物愈伤组织的继代、悬浮细胞培养以及原生质体的分离与培养时也时常发生。一般认为这是由于多酚氧化酶(PPO)被氧化成醌类物质，呈红褐色，并抑制许多酶的活性，影响植物材料的正常生长，严重时则导致培养物死亡。本文就近几年国内外植物组织培养中褐变产生的影响因素、褐变产生的机理及其防治措施等方面的研究进展进行综述。 近30年来，组培技术大量应用于花卉生产、农作物栽培以及特种经济植物的幼苗、脱毒苗，使作物种植逐步走向集中控制化、规模化、自动化、不受自然影响的工厂化生产。尽管组织培养方面理论研究比较成熟，但在试验和生产过程中常常会遇到外植体褐变、污染和玻璃化现象这三大难题，而褐化能否得到有效控制是植物组织培养能否成功的关键所在。褐化现象主要发生在外植体、植物愈伤组织的继代培养、悬浮细胞培养、花药培养以及原生质体的分离与培养中。褐化产物不仅使外植体、细胞、培养基褐变，而且抑制外植体正常的生理生化反应，影响外植体的生长与分化，甚至导致其死亡。所以，如何防止或减少褐变显得尤为重要。笔者总结必威体育精装版褐变发生途径、产生机理，以期为植物组培技术的进一步完善提供理论依据。 1褐变产生的影响因素 植物组织培养过程中的褐变现象是由多种因素综合产生的结果，随植物的种类、基因型、外植体生长部位以及生理状态、培养及培养条件等的不同，褐变的程度也有所不同。外植体品种的选择。植物的基因型对外植体褐变发生频率、程度都存在根本性影响，轻者影响细胞生长和繁殖，重者导致细胞死亡。这是由于基因会从根本上导致植物体内相关物质合成量有差异。在木本植物中，单宁含量或色素含量高的植物容易发生褐变HJ，这是由于酚类的糖苷化合物是木质素、单宁或色素的合成前体，酚类化合物含量高，木质素单宁或色素形成就多，而酚类化合物含量高将导致褐变的发生，因此，木本植物一般比草本植物更容易发生褐变。在植物组织培养中，不同物种之间褐化程度差异很大．就是同种植物的不同品种间也存在一定差异，在比较两类葡萄品种的褐变时，发现酚类物质含量与褐变发生具有正相关性。植物组织培养过程中的褐变现象是由多种因素综合产生的结果，随植物的种类、基因型、外植体生长部位以及生理状态、培养基及培养条件等的不同，褐变的程度也有所不同。 1．1培养基状态 液体培和半固体培养系统中，外植体溢出的有毒次级代谢产物可以得到充分的扩散，降低其浓度，因而对外植体造成的危害较轻，如果再加上滤纸做成纸桥，褐变抑制程度有所提高，这可能是滤纸吸附了少量有害的酚类物质。培养基中的琼脂含量降低，外植体褐变严重，培养基中水分含量相对增加，外植体褐变产生的鞣质具有一定的极性，更加易于溶出，毒害细胞，加重外植体的褐变。所以，为降低褐化程度，应该在允许的条件下，适当增加培养基的硬度，琼脂用量大，培养基硬度大，则褐变率低；随着琼脂用量的减少，培养基浓度减少，组织褐变加重。 1.2无机盐 在初代培养时，培养基中无机盐浓度过高会引起酚类物质外溢，加剧褐变。降低盐的浓度，尤其是降低Mn2+和cu“等可作为氧化酶类的组成成分或辅因子离子的浓度，能够降低酶活性、抑制酚类氧化、减轻褐变旧。刘兰英等证实将DKW培养基的无机盐浓度减少1／2，核桃外植体的褐变率就由55．8％降至32．5％Ⅲo。赵鹂等认为较低浓度的无机盐含量，有利于防止植物材料褐化旧。；而钟士传等则认为，较高浓度的无机盐含量有利于防止褐化，所以无机盐含量的变化与褐化率未呈现比例关系旧1。马文卿等也证实，基本培养基为MS时褐化率最低，其次为I／4MS，I／2MS时褐化率达到最高‘“。所以盐浓度的高低与褐变没有明显正相关性，可能与其他影响因素相互制约， 而在不同外植体中制约更加明显，从而表现出盐浓度高低与褐变程度的相关性。 1.3植物激素 不同植物分裂素和生长素能影响外植体发育和褐变酶活性，细胞分裂素BA或KIN具有使得PPO活性提高的作用。在柿树的组培中，用改良的MS培养基(ZT 9．13 tunoi／L，IAA 0+57 p,moi／L)能促进外植体的生长与分化，减轻外植体的褐变程度旧”。BAP(6一苄氨基腺嘌吟)或KT(激动素)能促进酚类化合物的合成