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植物组织培养褐化现象研究进展及防治方法
作者：张玮雨
来源：《农村经济与科技》2017年第14期
[摘 要]综述了近年来的植物组织培养的褐化现象，简要分析了发生机制及影响因素，总结了常用的褐化防治方法，以期能够为以后的研究提供一些理论帮助。 [关键词]植物组织培养；褐化现象；发生机制；影响因素；防治方法 [中图分类号]S567 [文献标识码]A
1 植物组织培养褐化现象的发生机制及影响因素
植物组织培养是在无菌条件下，将植物细胞、组织和器官等外植体进行离体培养并使其发育为完整植株的技术。在这一过程中，经常出现污染、玻璃化与褐化的情况，并一直难以解决。植物组织培养中的褐化现象普遍存在，轻则阻碍外植体生长发育，重则导致死亡，是植物组织培养中难解决的障碍。
1.1 植物组织培养褐化的发生机制
一般认为，植物组织培养褐化的发生机制分为由多酚氧化酶作用于酚类物质引起的酶促褐化和由组培伤口、培养条件导致的胁迫褐化两种。酚类物质可以在有氧的前提下，被多酚氧化酶催化氧化为醌类物质，正常的在体情况，由于多酚氧化酶与酚类物质在体内分布有差异，多酚氧化酶在质体和细胞质中，酚类物质在液泡中，所以并不会引起褐化。符真珠等在对3个牡丹品种的未褐化与褐化试管苗中的酚酸定性定量分析时初步证明，苯甲酸、4-羟基苯甲酸、咖啡酸、没食子酸、没食子酸甲酯、莽草酸、儿茶酚、芍药苷、3-羟基-4-甲氧基苯乙酮9种酚酸与牡丹试管苗褐化密切相关，可能是导致牡丹试管苗褐变的酶促底物。关于胁迫褐化，对植物来说，损伤和胁迫主要来自切伤、外植体与培养基的接触。现已有多种研究表明，褐化的发生很可能与这些非生物胁迫（切伤、不利培养条件等）诱导植物产生的一系列生理生化反应有关。
1.2 植物组织培养褐化的影响因素
褐化通常与植物种类即自身基因型有关，如木本植物相较草本植物而言就更易褐化，同一种类不同品种的植物也会相差很多。褐化还与培养条件密切相关。催化酚类物质的氧化的酶，需要光诱导，所以暗处理能明显推迟褐化发生的时间，并降低褐化的发生机率，同时，光照强度也是影响因素之一。现已证明，褐化现象的产生与酚、醌、单宁等物质有关，而与此相关的酶类活性与温度关系密切，但也要注意外植体生长所需温度要在最适范围内。培养基的软硬程度和渗透压也是影响褐化的因素之一，pH值、琼脂浓度等是决定软硬程度和渗透压的关键。一般来说，使用较低pH和较低浓度琼脂，能够适当减少褐化现象的发生。植物生长物质也会
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影响褐化的发生。研究表明，细胞分裂素能够促进酚类化合物的生成，提高多酚氧化酶的活性，进一步提高褐化发生机率。除此之外，外植体伤口大小、生理年龄、生理状态、取材时间、消毒时间等也会在不同程度上对褐化产生影响。 2 植物组织培养褐化的防治方法 2.1 植物材料方面
据上述，外植体的选择、取材部位及消毒方法的选择会影响褐化发生机率。王鹏等关于红金银花的研究发现，其组织培养未木质化茎段褐化率较低，为最理想的外植体材料。焦金凤等也在红椎组织培养中发现外植体越幼嫩，褐化率越低，酒精消毒加重其褐化程度，采用“1%新吉尔灭+0.1%升汞消毒”防褐化效果最好。此外据报道，在芍药的愈伤组织培养中，以其叶片为外植体，选择2%次氯酸钠消毒25min褐化率最低。通常情况下，褐化程度会随着外植体木质化的程度降低、切面与体积比例的减小而减弱；外植体被消毒剂损伤程度越小，褐化程度也会减弱。对于取材部位而言，不同的取材部位代表着不同位置的植物发育和生理状态的不同，褐化程度的不同取决于其内源激素表达的差异。袁丽红等分别以藏红花的无菌芽、花芽幼叶、球茎为外植体，愈伤诱导30 d后发现球茎褐化率明显低于前两者褐化率。 2.2 预处理
植物组织培养过程中，一些预处理具有明显的降低褐化几率的作用，其中最常用的为黑暗预处理和低温预处理。一般情况下，在初始培养的1～6周内，黑暗培养或低光强下培养可以降低多酚氧化酶活性，抑制酚类物质氧化。付崇毅等在草莓茎尖组织培养中证实，黑暗预处理确实可以减轻其褐化程度。韩晓磊将青葙外植体低温预处理2d后，再接入含有0.01 g/L VC和1 g/L PVP的培养基中，可抑制褐化。 2.3 植物组织培养基质培养微环境
植物组织培养基质培养微环境包括琼脂浓度、大量元素、抗褐化剂、pH等，理想的培养基质具有显著的抗褐化能力。陈凌艳等发现，对于诱导雷公藤的初代愈伤组织，液体培养基能有效降低褐化率并延迟褐化发生时间。目前有报道称液体培养基、半固体培养基即降低琼脂浓度可减轻褐化，因其可使褐化有害物及时扩散，但也有实验表明，随着琼脂浓度的增加，褐化反倒减轻，这其实与研究材料有关。植物组织培养中常用抗坏血酸、聚乙烯吡咯烷酮、硫代硫酸钠、血清白蛋白和柠檬酸等作为抗褐化剂，根据材料的不同添加浓度会有差异，组合效果也不尽相同。 [参考文献]
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