一、琼脂
在固体培养时琼脂(agar)是最好的凝固剂,琼脂是一种由海藻中提取的高分子碳水化合物,本身并不提供任何营养。琼脂能溶解在热水中,成为溶胶,当冷却至40℃以下即可凝固为固体状凝胶。有很多实验都提到过使用滤纸、玻璃棉、石英砂、硅胶、丙烯酰胺等来取代琼脂,然而直到目前还没有发现比琼脂更为方便和更好的支持物。
琼脂的一般使用浓度是0.7%~1%。若浓度过高,培养基就会变得很硬,营养物质很难被外植体吸收,从而影响组培效果。新买来的琼脂要先试验凝固力,一般只要它能稳定地凝固就不要多加,通常培养室温度低时可适当少加点,温度高时要多加一些,但琼脂并非是组培中的一种必需成分。对于某些试验体系来说,液体培养基的教果可能比琼脂固化培养基更好。如果要专门研究植物组织或细胞的营养问题,则应避免使用琼脂,如果非要使用也要采用纯度很高的琼脂,并用蒸馏水多次泡洗并晾干,以尽量的除去水溶性的物质,因市售琼脂多含有Ca、Mg和微量元素,或考虑采用其他的固化介质。长时间的高温灭菌会使凝固能力下降,过酸或过碱加之高温会使琼脂发生水解而丧失凝固能力。存放时间过久,琼脂变褐,也会逐渐失去凝固能力。
从快速繁殖的发展趋势来看,液体培养基将逐步取代固体培养。过去液体培养往往要用摇床、转床等振摇设备来解决通气问题,这样增加了成本并限制了容量,使液体培养的推广应用遇到了阻碍。近年来,试管繁殖采用浅层液体静置培养法已经取得了成功,但是在部分植物幼苗的生根阶段,目前仍要采用固体培养。
二、其他成分
这些物质不是植物生长所必需的,但对细胞生长有益。
1.活性炭
在培养基中加入活性炭(active carbon,AC)主要是为了吸附植物的有害泌出物,对细胞生长有利,如防止组织培养物褐变的发生;其次活性炭的添加对某些植物的形态发生和器官形成也有良好效应。对于有利于某些植物诱导生殖已有成功的例子。活性炭为木炭粉碎经加工形成的粉末结构,它结构疏松,开孔隙大,吸水力强,有很强的吸附作用,它的颗粒大小决定着吸附能力,粒度越小,吸附能力越大。温度低吸附力强,温度高吸附力减弱,甚至解吸附。通常使用浓度为0.5~10 g/L。在茎尖初代培养和胚胎培养中,加入适量活性炭,可减少组织变褐和培养基变色,也可以吸附外植体产生的致死性褐化物,其效力优于维生素C和半胱氨酸;在新芽增殖阶段,滔性炭可明显促进新梢的形成和伸长,但其作用有一个阈值,一般为0.1%~0.2%,不能超过0.2%。活性炭在生根时有明显的促进作用,其机理一般认为与活性炭减弱光照有关,可能是由于根顶端产生促进根生长的IAA,但IAA易受可见光的光氧化而破坏,因此活性炭的主要作用就在于通过减弱光照保护了IAA,从而间接促进了根的生长,由于根的生长加快,吸收能力增强,反过来又促进茎、叶的生长。
但是活性炭也有副作用,它吸附的选择性很差,在减少有害物质影响的同时也能吸附某些植物必需的化合物,有研究表明,每毫克的活性炭能吸附100ng左右的生长调节物质。在高压灭菌之前加入活性炭会降低培养基的pH值,大量的活性炭加入会削弱琼脂的凝固能力,因此要多加一些琼脂。很细的活性炭也易沉淀,通常在琼脂凝固之前,要轻轻摇动培养瓶。总之,那种随意抓一撮活性炭放入培养基,会带来不良的后果。因此,在使用时要有其量的意识,使活性炭发挥其积极作用,在配制培养基时应予注意。
2.硝酸银
离体培养中的植物组织会产生和散发乙烯,而乙烯在培养容器中的积累会影响培养物的生长和分化,严重时甚至导致培养物的衰老和落叶。AgNO3中的Ag+通过竞争性地结合于
细胞膜上的乙烯受体蛋白,从而可起到抑制乙烯活性的作用。因此在培养基中加入适量的AgNO3,能起到促进愈伤组织器官发生或体细胞胚胎发生的作用,并能使某些原来再生困难的物种分化出再生植株。此外,AgNO3对于克服试管苗玻璃化及早衰和落叶等也有明显的效果。
3.抗生素
在培养基中添加抗生素的主要目的是防止菌类污染,减少培养中材料的损失,尤其是快速繁殖中,常因污染而丢弃成百上千瓶的培养物,采用适当的抗生索便可节约人力、物力和时间。常用的抗生素有青霉素、链霉素、土霉索、四环素、氯霉素、利福平、卡那霉素和庆大雹素等。用量一般为5~20 mg/L,大部分抗生素要求过滤灭菌。
三、pH值
不同的植物对培养基最适pH值(pH value)的要求也是不同的,大多在5~6.5,一般培养基都要求5.8,这基本能适应大多植物培养的需要。pH值的变化方向和幅度取决于多种因素。以硝态氮作氮源和以铵态氮作氮源就不一样,后者较高一些。培养基中成分单一时和培养基中含有较高浓度物质时,高压灭菌后的pH值变化幅度较大,有时甚至可达2个pH值单位,环境pH值的变化太于0.5单位就有可能产生明显的生理影响。
培养基的pH值在高压灭菌前一般调至5.0~6.0,当pH值高于6.5时,培养基会变硬,低于5.0时,琼脂凝固效果不好。原因是经过高压灭菌后,培养基的pH值会稍有下降(0.2~0,3单位),因此在配制时常提高pH值0.2~0.3单位。存5.8—6.0之间,可适于大多数植物细胞的分裂、生长、分化。组织培养巾应使用氢氧化钾(或氢氧化钠)及盐酸以调整pH值,一般用1 mol/L盐酸调低,用1 mo1/L氢氧化钠调高,1 mL的NaOH可使pH值升高0.2单位,1 mL的HCl可使pH值降低0.2单位。调节时一定要充分搅拌均匀。采用Ca(H2PO4)2或碳酸钙作缓冲剂,可以使pH值稳定,这对组织培养是很有用的。