1.植物激素(hormone)
植物激素是植物新陈代谢中产生的天然化合物,它能以极微小的量影响到植物的细胞分化、分裂、发育,以及植物的形态建成、开花、结实、成熟、脱落、衰老、休眠和萌发等许多的生理生化活动,在培养基的各成分中,植物激素是培养基的关键物质,对植物组织培养起着决定性作用。
(1)生长素类 (auxin) 在组织培养中,生长素主要用于诱导愈伤组织形成,诱导根的分化和促进细胞分裂和伸长。在促进生长方面,根对生长素最敏感。在极低的浓度下,就可促进生长,其次是茎和芽。天然的生长素热稳定性差,高温高压或光照条件下易被破坏。在植物体内也易受到体内酶的分解。组织培养中常用人工合成的生长素类物质。
IAA (indoaceticacid,吲哚乙酸) 是天然存在的生长素,亦可人工合成,其活力较低,是生长素中活力最弱的激素,对器官形成的副作用小,高温高压易被破坏,也易被细胞中的IAA分解酶降解,受光也易分解。
IBA (indolebutyric acid,吲哚丁酸)是促进发根能力较强的生长调节物质。
NAA (naphthaleneaceticacid,萘乙酸)在组织培养中的起动能力要比IAA高出3~4倍,且由于可大批量人工合成,耐高温高压,不易被分解破坏,所以应用较普遍。NAA和IBA广泛用于生根,并与细胞分裂素互作促进芽的增殖和生长。
2,4-D (2,4-二氯苯氧乙酸)的启动能力比IAA高10倍,特别在促进愈伤组织的形成上活力最高,但它强烈抑制芽的形成,影响器官的发育。适宜的用量范围较狭窄,过量常有毒效应。
生长素配制时可先用少量95%酒精助溶。2,4-D可用0.1mol/L的NaOH或KOH助溶。生长素常配成1mg/mL的溶液贮于冰箱中备用。
(2) GA (gibberellicacid,赤霉素) 有20多种,生理活性及作用的种类、部位、效应等各有不同、培养基中添加的是GA3,主要用于促进幼苗茎的伸长生长,促进不定胚发育成小植株;赤霉素和生长素协同作用,对形成层的分化有影响,当生长素/赤霉素比值高时有利于木质部分化,比值低时有利于韧皮部分化;此外,赤霉素还用于打破休眠,促进种子、块茎、鳞茎等提前萌发。一般在器官形成后,添加赤霉素可促进器官或胚状体的生长。
赤霉素溶于酒精,配制时可用少量95%酒精助溶。赤霉素不耐热,高压灭菌后将有70%~100%失效,应当采用过滤灭菌法加入。
(3)细胞分裂素类 (cytokinin) 这类激素是腺嘌呤的衍生物,包括6-BA(6-苄基氨基嘌呤)、KT(kinetin激动素)、ZT (zeatin玉米素)等。其中ZT活性最强,但非常昂贵,常用的是6-BA。
在培养基中添加细胞分裂素有三个作用:①诱导芽的分化促进侧芽萌发生长,细胞分裂素与生长素相互作用,当组织内细胞分裂素/生长素的比值高时,诱导愈伤组织或器官分化出不定芽。②促进细胞分裂与扩大。③抑制根的分化。因此,细胞分裂素多用于诱导不定芽的分化,茎、苗的增殖,而避免在生根培养时使用。
生长素与细胞分裂素的比例决定着发育的方向,是长愈伤组织、长根还是长芽。如为了促进芽器官的分化,应除去或降低生长素的浓度,或者调整培养基中生长素与细胞分裂素的比例。
生长调节物质的使用甚微,一般用mg/L表示浓度。在组织培养中生长调节物质的使用浓度,因植物的种类、部位、时期、内源激素等的不同而异,一般生长素浓度的使用为0.05~5mg/L,细胞分裂素0.05~10mg/L。