论文蔬菜类植物组织培养过程中的褐变问题与控制措施是关于本文可作为相关专业植物组织培养论文写作研究的大学硕士与本科毕业论文植物组织培养论文开题报告范文和职称论文参考文献资料。
摘 要：综述了蔬菜类植物组织培养过程中褐化相关的最新研究进展,着重分析了褐变发生的原因、影响因素及控制方法,以期为解决蔬菜类植物组培褐变问题提供更多理论参考.
关键词：蔬菜：组织培养；褐化因素；防治措施
中图分类号：Q813.1+2
文献标识码：A
文章编号：1001-3547（2015）08-0001-05
褐变是指外植体在组培过程中胞内的酚类物质被氧化成醌类物质,从表面向外释放褐色物质,使培养基变成褐色,影响脱分化和再分化,导致外植体最终死亡的现象.褐变在组培过程中普遍存在,它与菌类污染和玻璃化现象是组培过程中的三大难题,能否有效控制褐变是决定组培试验是否成功的关键.组培技术在国内外发展迅速,对褐变的研究也较多,本文综述了蔬菜方面关于褐变的最新研究进展,阐述了褐变发生的原因及有效控制褐变的方法.
1 褐变原因
1.1 非酶促褐变
非酶促褐变不涉及酚类物质的产生,指细胞坏死（细胞自然死亡或外界因素造成的程序化死亡等）而产生的褐变现象.
1.2 酶促褐变
目前认为酶促反应是褐变的主要原因.外植体褐变与其体内的酚类物质含量及多酚氧化酶（Polyphenol oxidase,简称PPO）活性密切相关,酚类物质含量高的品种更易发生褐变.而许多植物特别是木本植物中的酚类物质含量非常高.正常条件下,植物组织因细胞膜的分隔作用或多酚氧化酶未被激活,不易发生褐变.当植物组织受伤后,细胞结构遭到破坏,其体内会发生一系列的生理变化,最终导致褐变.而在植物组培过程中,外植体被切开时打破了酚和酶的分布,酚类物质在有氧条件下被迅速氧化成褐色的醌类物质,并逐渐扩散到培养基,同时抑制其他酶的活性,最终导致组织坏死.
2 影响褐变的因素
2.1 外植体
①外植体基因型一般来说,单宁类化合物和羟酚类化合物含量高的外植体材料更容易发生褐变.李佳等用组织学切片方法观察发现,单宁类物质是导致莲藕愈伤组织褐变的重要因素之一.Mayer等和Kahn的研究均表明,在组织培养过程中褐变与酚类物质含量密切相关,酚类物质含量越高越容易发生褐变.吕颖颖等以8个不同基因型的玉米自交系为材料,在相同条件下培养发现其愈伤组织褐变情况有很大差异.
②外植体年龄 通常取幼龄部位进行组织培养不易褐变,但随着组织的老龄化,植物组织内醌类物质增多而褐变严重.幼胚胚龄是决定胚性愈伤组织褐化程度的重要因素之一.宋钦虎等研究了胚龄对玉米愈伤组织诱导中褐化情况的影响,发现同一自交系的不同胚龄的幼胚褐变程度明显不一样.李海燕等将大豆子叶、胚尖和下胚轴在同一条件下培养,发现较幼小胚尖的褐化率最低.
③外植体取材时间和生理状态 一般在春夏季特别是春季取材的褐变情况较轻,外植体生长旺盛,分生能力强且不易褐变,而以已经木栓化或木质化的枝条和处于休眠状态的芽作为外植体进行组织培养时则褐变严重,这种现象是由于分生部位接种后形成醌类物质较少,而分化部位形成的醌类物质较多导致的.另外值得注意的是,有报道称生长在阴处的外植体比生长在阳光下的外植体褐变率低,而李然红等在取外植体前对母株进行遮光处理,降低了甘蓝愈伤组织褐变率证实了这一观点.
④外植体受伤程度 外植体受伤程度较小时褐变更易控制,所以平常取材时应尽量减少伤口面,保持材料的完整性.Bonga等曾报道,外植体越小,其伤口面与体积的比就越大,越容易发生褐变：Reuveni等取完整的胚和叶片进行培养时褐变率小于不完整胚和叶片的.另外,除取材时的机械损伤外,消毒处理也会使外植体受到一定的伤害.庾韦花等对牛尾菜褐变的研究表明,外植体的褐变率随升汞处理时间的延长呈上升趋势.
2.2 培养基
①盐离子浓度 培养基中的盐离子是外植体生长所必需的,但是盐离子浓度过高却容易促发褐变.有报道称,在低盐浓度的培养基中培养牛尾菜时其褐变程度得到了改善,褐变时间有所推迟.许传俊等研究也发现,MS培养基中的Fe含量增加会导致褐变加重.李然红等将1/2 MS和MS两种培养基对褐变的影响进行了比较,发现以MS培养基培养的甘蓝愈伤组织褐变程度较为严重,这与MS培养基中盐离子浓度较高有关.
②激素种类和浓度 蒋燕等的试验表明.6-BA会影响辣椒子叶愈伤组织褐变的发生.有研究发现,与添加6-BA相比,添加TDZ的基础培养基更有利于减轻蝴蝶兰外植体的褐变.康德贤等在进行辣椒不育系子叶愈伤组织诱导时也发现,添加1.0 mg/L 2,4-D相比同浓度的6-BA更有利于减轻褐化.吕颖颖等却发现2,4-D使用浓度过大（>3 mg/L）时,玉米愈伤组织褐变率会明显升高.
③其他蔗糖一般被认为是植物组织培养的标准碳源,吕颖颖等在试验中发现,蔗糖浓度在一定程度上影响褐变程度,且随外植体基因型不同有所差异.适当降低pH值,可抑制外植体内多酚氧化酶（PPO）活性,控制褐变发生.在pH值较低,大约为5.5时有利于减轻辣椒外植体的褐变程度.
2.3 培养条件
①光照条件许多研究表明,暗培养能明显降低外植体的褐变率,因为光照能提高过氧化物酶的活性,从而增大褐变程度.但还需注意的是暗培养时间过长不利于外植体的生长,应根据具体情况和试验分析找到暗培养的最佳时间.在玉米成熟胚诱导时发现,暗培养可以显著减轻褐变的发生,但要有效控制褐变还应该结合其他的方法.李树丽以中华红叶杨茎段为外植体,研究了光照条件对褐变的影响,结果表明,培养初期进行暗培养能有效降低褐变率,以暗培养10 d为宜,而光照强度1000-3000 lx对褐变率的影响不大；许传俊等的试验也表明,光照强度增加会导致外植体褐变加剧.
②培养温度李树丽的研究表明,温度对褐变也有影响,在一定范围内褐变程度与温度呈正相关,即一定范围内,随温度升高各种酶的活性增强,促进了褐变.雷攀登等也曾报道,温度是影响茶树腋芽褐变程度的重要因素,低起始培养温度可有效减轻褐变.
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