蔣芳

(四川省水產(chǎn)學(xué)校 四川成都 611730)

近年來(lái)組培技術(shù)在農(nóng)作物栽培、花卉生產(chǎn)幼苗以及脫毒苗當(dāng)中的應(yīng)用日趨廣泛,使得植物種植日益規(guī)模化以及自動(dòng)化,避免受自然條件的影響。組織培養(yǎng)方面的理論研究已經(jīng)較為成熟,不過(guò)在試驗(yàn)生產(chǎn)的過(guò)程當(dāng)中往往出現(xiàn)外植體褐變的問(wèn)題[1]。褐化產(chǎn)物一方面導(dǎo)致外植體以及培養(yǎng)基褐變,另一方面也會(huì)抑制外植體的正常生理反應(yīng),從而影響外植體生長(zhǎng),甚至誘發(fā)外植體的死亡。因此加強(qiáng)外植體褐變方面的研究有著重要作用。

1 植物組織培養(yǎng)外植體褐變的影響因素

1.1 外植體材料

一方面是生理狀態(tài)的影響。材料自身生理狀態(tài)的不同,在接種后的褐變程度往往也有所區(qū)別,原因推測(cè)是不同生理狀態(tài)材料,其中酚類(lèi)物質(zhì)含量以及PPO的活性各不相同,褐變則隨母株的年齡以及組織的木質(zhì)化程度而呈現(xiàn)出上升的趨勢(shì)。有學(xué)者使用桑樹(shù)基部幼芽作為外植體,比桑樹(shù)上部的枝條壯芽外植體褐化程度輕并且褐化率低[2]。另一方面是取材部位以及時(shí)期的影響。研究人員通過(guò)對(duì)葡萄進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)側(cè)生蔓切取莖尖要比延長(zhǎng)蔓更加容易成活,分析發(fā)現(xiàn)前者的酚類(lèi)物質(zhì)含量要比后者低。使用蘋(píng)果進(jìn)行研究結(jié)果表明頂芽要比側(cè)芽更加容易成活,并且褐變的程度也更輕。

1.2 培養(yǎng)條件

研究人員發(fā)現(xiàn)卡特蘭在10～20℃的時(shí)候褐變程度要比超過(guò)20℃的時(shí)候輕。蘋(píng)果等植物莖尖的外植體加以遮光處理之后,其褐變的程度顯著降低,同時(shí)取自然光照條件下的植株枝條,在接種后則容易出現(xiàn)褐變問(wèn)題。推測(cè)其中的原因可能是酚類(lèi)物質(zhì)合成醌類(lèi)物質(zhì)時(shí)候需要光誘導(dǎo)酶。

1.3 培養(yǎng)基

培養(yǎng)基的成分過(guò)高導(dǎo)致無(wú)機(jī)鹽的濃度上升,可以誘發(fā)柚棕出現(xiàn)褐變。同時(shí)培養(yǎng)基的pH值變化能夠?qū)е路宇?lèi)以及酚氧化酶的結(jié)合部位發(fā)生改變。實(shí)驗(yàn)顯示,石井的培養(yǎng)基pH在3.0～4.0的時(shí)候,外植體排出較多的褐化物,而pH為5.0的時(shí)候排出的褐化物顯著減少。除此之外,培養(yǎng)基的狀態(tài)對(duì)褐化也有相應(yīng)的影響。通常情況下,液體培養(yǎng)的時(shí)候外植體的毒害物質(zhì)能夠很快擴(kuò)散,這樣一來(lái)對(duì)外植體的影響就比較輕微。

2 植物組織培養(yǎng)外植體褐變的預(yù)防措施

2.1 擇合適的外植體

生長(zhǎng)狀態(tài)旺盛的那些外植體,分生能力也比較強(qiáng),褐變程度也就比較低,因此是組培的首選。有學(xué)者人為避陰處外植體要比全光下外植體的褐變率更低,腋生枝的頂芽要比其它部位頂芽的褐變率低。在容易發(fā)生褐變植物的組培過(guò)程當(dāng)中,需要格外注意篩選不同品系的基因型,從而使用那些褐變程度比較低的材料加以培養(yǎng)。

2.2 培養(yǎng)基當(dāng)中添加吸附劑或者還原性物質(zhì)

培養(yǎng)基當(dāng)中添加檸檬酸、抗壞血酸以及二硫蘇糖醇等類(lèi)型的抗氧化劑都能夠同氧化產(chǎn)物醌之間發(fā)生作用,從而重新還原成為酚。不過(guò)作用的過(guò)程都是消耗性的,因此在具體應(yīng)用的時(shí)候需要注意添加的量,不過(guò)抗壞血酸對(duì)外植體沒(méi)有毒副作用,所以在生產(chǎn)應(yīng)用的過(guò)程當(dāng)中可以不受限制。除此之外,活性炭能夠吸附培養(yǎng)基當(dāng)中的部分有害物質(zhì),例如瓊脂當(dāng)中的雜質(zhì)、培養(yǎng)過(guò)程當(dāng)中分泌的酚以及醌類(lèi)物質(zhì)還有蔗糖高壓消毒過(guò)程中出現(xiàn)的5-羥甲基糠醛,這樣就為我培養(yǎng)物發(fā)育提供良好的環(huán)境。

2.3 預(yù)處理培養(yǎng)材料

研究人員在苦丁茶的組織培養(yǎng)之前,將苦丁茶的莖段常規(guī)浸泡20min消毒,同時(shí)在培養(yǎng)基當(dāng)中加入2g／L活性炭,從而獲得比較理想的防褐效果。此外還可以使用抗氧化劑來(lái)加以預(yù)處理,或者抗氧化劑溶液當(dāng)中進(jìn)行外植體的切割與剝離,接種前使用無(wú)菌水仔細(xì)清洗外植體,并且洗盡切口處的酚類(lèi)物質(zhì),都能夠起到降低褐變發(fā)生率的效果。除此之外,通過(guò)選擇理想的培養(yǎng)條件,在培養(yǎng)的過(guò)程當(dāng)中設(shè)置合理的蔗糖濃度、無(wú)機(jī)鹽成分、激素水平還有pH值,都能夠有效預(yù)防外植體的褐變。

2.4 其他措施

對(duì)容易褐變的材料而言,培養(yǎng)的初期連續(xù)轉(zhuǎn)移能夠減輕因?yàn)轷?lèi)物質(zhì)積累產(chǎn)生的毒害作用。NaCl可以用來(lái)抑制多酚氧化酶的活性,同時(shí)還可以增加細(xì)胞體積,對(duì)人體無(wú)毒并且價(jià)格低廉,是理想的防褐劑。在培養(yǎng)基當(dāng)中還能夠加入蜂王漿,一方面促進(jìn)組織的生長(zhǎng)增殖,另一方面還可以發(fā)揮一定程度的防褐作用。此外有研究人員在培養(yǎng)荔枝細(xì)胞的過(guò)程當(dāng)中加入AgNO3,能夠部分抑制PPO的活性從而預(yù)防細(xì)胞的褐變。

3 總結(jié)

綜上所述,植物組織培養(yǎng)過(guò)程當(dāng)中的褐變問(wèn)題研究已經(jīng)歷幾十年,并且積累大量研究資料,但是還未能確切闡述植物組織培養(yǎng)褐變過(guò)程。所以進(jìn)一步深入研究相關(guān)機(jī)制無(wú)論對(duì)理論角度認(rèn)識(shí)植物組織褐變還是從實(shí)踐角度找到預(yù)防褐變發(fā)生的措施,從而解決組培生產(chǎn)當(dāng)中的褐變問(wèn)題,都有著非常重要的意義。

[1]王慧.香梨果實(shí)的褐變與多酚氧化酶及酚類(lèi)物質(zhì)區(qū)域化分布關(guān)系[J].干旱區(qū)研究,2014,12(2):127-129.

[2]丁雙陽(yáng),胡小松.馬鈴薯絲加工的褐變因素及其控制[J]．遼寧農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2014,15(6):233-235.