老白龙马的博客

无机营养成分 - -

                                      

培养基的选择

培养基的配制

无机营养成分

无机营养成分就是人们平常所说的矿物质、无机盐或无机元素。它们在植物生活中具有非常重要的作用，如氮（N）、硫（S）、磷（P）是蛋白质、氨基酸、核酸和许多生物催化剂即酶的主要或重要组分。它们与蛋白质、氨基酸、核酸和酶的结构、功能、活性等有直接的不可缺少的关系。氮占蛋白质含量的16%-18%，在植物生命活动中占有首要的地位，故又称为生命元素。磷是能量货币腺苷三磷酸（ATP）的主要成分之一，与全部生命活动紧密相连，在糖代谢、氮代谢、脂肪转变等过程中不可缺少。钾对于参与活体内各种重要反应的酶起着活化剂的作用，钾供应充分时糖类合成加强，纤维素和木质素含量提高，茎秆坚韧，植株健壮。胱氨酸、半胱氨酸、蛋氨酸等氨基酸中都含有硫，这些氨基酸几乎是所有蛋白质的构成分子。镁离子（Mg²⁺)是叶绿素分子结构的一部分，缺少镁，叶绿素就不能形成，叶子就会失绿，就不能进行光合作用。镁也是染色体的组成成分，在细胞分裂过程中起作用。钙是细胞壁的组分之一，果胶酸钙是植物细胞胞间层的主要成分，缺钙时细胞分裂受到影响，细胞壁形成受阻，严重时幼芽、幼根会溃烂坏死。现代生物学研究还证明钙是植物体内的信号分子（信使）之一，在植物信号转导中发挥重要作用，钙离子与钙调蛋白结合形成的Ca2+·CaM复合体，能活化各种酶，调节植物对外界环境的反应与应答过程。
       根据植物对这些元素要量的不同或者根据目前植物培养基中添加的这些元素量的大小，可将它们分成大量元素和微量元素。大量元素一般指在培养基中的浓度大于0.5mmol/L的元素，微量元素指小于0.5mmol/L的元素。

1、大量元素
     主要包括氮、磷、钾、钙、镁和硫六种。其中，氮常以硝态氮（NO^3-)或氨态氮（NH⁴⁺)，或两者相互配合的形式存在。缺氮时某些植物的愈伤组织会出现一种很引人注目的花色素苷的颜色，愈伤组织内部不能形成导管。镁常MgSO₄·7H₂O的形式，既提供了镁也提供了硫。硫还有用Na2SO4的形式提供，不过其中的钠（Na)对植物并不是必需的，或者说常常是不利的。磷常以NaH₂PO₄·H₂O,KH₂PO₄或(NH₄)H₂PO₄的形式提供。钾常以KCl、KNO₃或KH₂PO₄形式。钙常以CaCl₂·2H₂O、Ca（NO₃）₂·4H₂O或其无水形式提供。缺硫时培养的植物组织会明显的退绿；缺磷或钾时细胞会过度生长，愈伤组织表现出极其蓬松状态。

   （1）N   是蛋白质、酶、叶绿素、维生素、核酸、磷脂、生物碱等的组成成分，是生命不可缺少的物质。在制备培养基时以硝态氮（NO^3-)或氨态氮（NH⁴⁺)两种形式供应。大多数培养基既含有硝态氮（NO^3-)又含有氨态氮（NH⁴⁺)。氨态氮（NH⁴⁺)对植物生长较为有利。供应的物质有KNO₃、NH₄NO₃等。有时，也添加氨基酸来补充氮素。
   （2）P   是磷脂的主要成分。而磷脂又是原生质、细胞核的重要组成部分。磷也是ATP、ADP等的组成成分。在植物组织培养过程中，向培养基内添加磷，不仅增加养分、提供能量，而且也促进对N的吸收，增加蛋白质在植物体中的积累。常用的物质有KH₂PO₄或NaH₂PO₄等。
   （3）K   对碳水化合物合成、转移、以及氮素代谢等有密切关系。K增加时，蛋白质合成增加，维管束、纤维组织发达，对胚的分化有促进作用。但浓度不易过大，一般为1-3mg/L为好。制备培养基时，常以KCl、KNO3等盐类提供。
   （4）Mg、S和Ca、Mg   是叶绿素的组成成分，又是激酶的活化剂；S是含S氨基酸和蛋白质的组成成分。它们常以MgSO₄.7H₂O提供。用量为1-3mg/L较为适宜；Ca是构成细胞壁的一种成分，Ca对细胞分裂、保护质膜不受破坏有显著作用，常以CaCl₂.2H₂9提供。

2、微量元素
     培养基的微量元素主要包括铁（Fe)、锰（Mn)、铜（Cu)、锌（Zn)、氯（Cl)、硼（B）和钼（Mo)等。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。Fe有两个重要功能，作为酶的重要组成成分和合成叶绿素所必需，缺铁时细胞分裂停止。Mn对糖酵解中的某些酶有活化作用，是三羧酸循环中某些酶和硝酸还原酶的活化剂。B能促进糖的过膜运输，影响植物的有性生殖如花器官的发育和受精作用。B还具有抑制有毒的酚类化合物的形成的作用，改善某些植物组织的培养状况，缺硼时细胞分裂停滞，愈伤表现出老化现象。Zn是吲哚乙酸生物合成必需的，也是谷氨酸脱氢酶、乙醇脱氢酶等的活化剂。Cu是细胞色素氧化酶、多酚氧化酶等氧化酶的成分，可影响氧化还原过程。Mo是硝酸还原酶和钼铁蛋白的金属成分。Cl在光合作用的水光解过程中起活化剂的作用，促进氧的释放和还原NADP（辅酶II）。为了某些植物组织培养的特殊需要有人还把钠（Na)、镍（Ni)、钴（Co)、碘（I）等也加入微量元素的行列。Na对某些盐生植物、C4植物和景天酸代谢植物是必需的。Ni对尿酸酶（urease)的结构和功能是必需的。但是有些成分的作用至今还不十分清楚，可人们仍然把它们加入培养基中，如碘（I）和钴（Co)等。铁是一些氧化酶、细胞色素氧化酶、过氧化氢酶等的组成成分。同时，它又是叶绿素形成的必要条件。培养基中的铁对胚的形成、芽的分化和幼苗转绿有促进作用。铁作为一种微量元素，对植物也是必需的，但由于Fe的特殊性质，即很不稳定、易沉淀，需要在酸性条件下才能比较稳定，故在培养基配制时常常把Fe盐单独配制，且常以螯合物的形式，把FeSO₄和它的螯合剂乙二胺四乙酸钠（Na₂EDTA)先分别配成溶液，再相互混合使形成螯合铁，以防沉淀和帮助被植物吸收。但EDTA可能对某些酶系统和培养物的形成发生有一定的作用，使用时应慎重。
      为了使用方便，无论是大量元素还是微量元素都常常是先配制成母液（即比实际培养基中的使用浓度高的储存液），储存在4度冰箱内或在室温下短期存放。

    总之，植物必需营养元素可组成结构物质，也可是具有生理活性的物质，如酶、辅酶以及作为酶的活化剂，参与活跃的新陈代谢。此外，在维持离子浓度平衡、胶体稳定、电荷平衡等电化学方面起着重要作用。当某些营养元素供应不足时，愈伤组织表现出一定的缺素症状。如缺氮，会表现出一种花色素苷的颜色，不能形成导管；缺铁，细胞停止分裂；缺硫，表现出非常明显的褪绿；却锰或钼，则影响细胞的伸长。

- 作者： 老白龙马 2005年05月3日, 星期二 18:47 加入博采