1.植物激素(hormone)
植物激素是植物新陳代謝中產生的天然化合物,它能以極微小的量影響到植物的細胞分化、分裂、發育,以及植物的形態建成、開花、結實、成熟、脫落、衰老、休眠和萌發等許多的生理生化活動,在培養基的各成分中,植物激素是培養基的關鍵物質,對植物組織培養起著決定性作用。
(1)生長素類 (auxin) 在組織培養中,生長素主要用于誘導愈傷組織形成,誘導根的分化和促進細胞分裂和伸長。在促進生長方面,根對生長素最敏感。在極低的濃度下,就可促進生長,其次是莖和芽。天然的生長素熱穩定性差,高溫高壓或光照條件下易被破壞。在植物體內也易受到體內酶的分解。組織培養中常用人工合成的生長素類物質。
IAA (indoaceticacid,吲哚乙酸) 是天然存在的生長素,亦可人工合成,其活力較低,是生長素中活力最弱的激素,對器官形成的副作用小,高溫高壓易被破壞,也易被細胞中的IAA分解酶降解,受光也易分解。
IBA (indolebutyric acid,吲哚丁酸)是促進發根能力較強的生長調節物質。
NAA (naphthaleneaceticacid,萘乙酸)在組織培養中的起動能力要比IAA高出3~4倍,且由于可大批量人工合成,耐高溫高壓,不易被分解破壞,所以應用較普遍。NAA和IBA廣泛用于生根,并與細胞分裂素互作促進芽的增殖和生長。
2,4-D (2,4-二氯苯氧乙酸)的啟動能力比IAA高10倍,特別在促進愈傷組織的形成上活力最高,但它強烈抑制芽的形成,影響器官的發育。適宜的用量范圍較狹窄,過量常有毒效應。
生長素配制時可先用少量95%酒精助溶。2,4-D可用0.1mol/L的NaOH或KOH助溶。生長素常配成1mg/mL的溶液貯于冰箱中備用。
(2) GA (gibberellicacid,赤霉素) 有20多種,生理活性及作用的種類、部位、效應等各有不同、培養基中添加的是GA3,主要用于促進幼苗莖的伸長生長,促進不定胚發育成小植株;赤霉素和生長素協同作用,對形成層的分化有影響,當生長素/赤霉素比值高時有利于木質部分化,比值低時有利于韌皮部分化;此外,赤霉素還用于打破休眠,促進種子、塊莖、鱗莖等提前萌發。一般在器官形成后,添加赤霉素可促進器官或胚狀體的生長。
赤霉素溶于酒精,配制時可用少量95%酒精助溶。赤霉素不耐熱,高壓滅菌后將有70%~100%失效,應當采用過濾滅菌法加入。
(3)細胞分裂素類 (cytokinin) 這類激素是腺嘌呤的衍生物,包括6-BA(6-芐基氨基嘌呤)、KT(kinetin激動素)、ZT (zeatin玉米素)等。其中ZT活性最強,但非常昂貴,常用的是6-BA。
在培養基中添加細胞分裂素有三個作用:①誘導芽的分化促進側芽萌發生長,細胞分裂素與生長素相互作用,當組織內細胞分裂素/生長素的比值高時,誘導愈傷組織或器官分化出不定芽。②促進細胞分裂與擴大。③抑制根的分化。因此,細胞分裂素多用于誘導不定芽的分化,莖、苗的增殖,而避免在生根培養時使用。
生長素與細胞分裂素的比例決定著發育的方向,是長愈傷組織、長根還是長芽。如為了促進芽器官的分化,應除去或降低生長素的濃度,或者調整培養基中生長素與細胞分裂素的比例。
生長調節物質的使用甚微,一般用mg/L表示濃度。在組織培養中生長調節物質的使用濃度,因植物的種類、部位、時期、內源激素等的不同而異,一般生長素濃度的使用為0.05~5mg/L,細胞分裂素0.05~10mg/L。