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植物组织培养管理论文论文关键词:植物组织培养褐变酚类物质多酚氧化酶醌类物质论文摘要:植物组织培养过程中褐变问题普遍存在与菌类污染和玻璃话现象并称为植物组织培养的三大难题。针对褐变难题本文结合相关资料对影响褐变的因素作了全面分析褐变的影响因素是复杂的随植物种类外植体的部位几生理状况培养基及培养条件的不同而危害的程度有所不同对这些因素是内因外界影响作用作了分析并针对这些因素提出了相应的解决措施。在许多植物组织培养过程中常遇到褐变问题。褐变主要发生在外植体在植物愈伤组织的继代、悬浮细胞培养以及原生质体的分离与培养中也经常发生。褐变产物不仅使外植体、细胞、培养基等变褐而且对许多酶有抑制作用从而影响培养材料的生长与分化严重时甚至导致死亡。本文探讨植物组织培养中褐变现象的影响因素、机理及防范措施对我们进行科学研究或工厂生产包括植物组织的培养原生质体、悬浮细胞和植物器官的培养都有着十分重要的现实意义。1褐变原因及危害褐变是指外植体在培养过程中自身组织从表面培养基释放褐色物质以致培养基逐渐变成褐色外植体也随之进一步变褐而死亡的现象。褐变的发生与外植体组织中所含的酚类化合物数量多少及多酚氧化酶活性有直接关系。很多植物尤其是木本植物都含有较高的酚类化合物这些酚类化合物在完整的组织和细胞中与多酚氧化酶分隔存在因而比较稳定。在切割外植体时切口附近的细胞受到伤害其分割状态被打破酚类化合物外溢。对于外植体本身来讲酚类物质从外植体切口向外溢出是一种自我保护性反应可诱导植保素或无物理屏障的形成以防止微生物侵染组织。但酚类很不稳定在溢出过程中与多酚氧化酶接触在多酚氧化酶的催化下迅速氧化成褐色的醌类物质和水醌类物质又会在酪氨酸酶等的作用下与外植体组织中的蛋白质发生聚合进一步引起其他酶系统失活。从而导致组织代谢活动紊乱生长停滞最终衰老死亡。此外由于组织的老化病变也会使多酚氧化酶激活而引起褐变。2褐变产生的机理2.1非酶促褐变非酶促褐变是由于细胞受胁迫或其他不利条件影响所造成的细胞程序化死亡或自然发生的细胞死亡即坏死形成的褐变现象并不涉及酚类物质的产生。徐振彪等[1]将生长正常的愈伤组织转移到含NaCl的培养基中组织周围尤其是接触培养基部分发生褐变但培养基中没有看到扩散的褐化物质。当温度升高时继代保存时间过长也会发生此类现象。但这种褐变若采取适当措施或者愈伤组织适应了胁迫环境就不再发生了[3]。2.2酶促褐变目前认为植物组织培养中的褐变主要是由酶促褐变引起的培养材料变褐主要是由伤口处分泌的酚类化合物引起的[4]。酶促褐变如同一般的酶促反应其发生必须具备三个条件即酶、底物和氧。引起褐变的酶有多酚氧化酶(PPO)、过氧化物酶(POD)、苯丙氨酸解氨酶等。从初次培养和继代培养过程中试管苗的褐变程度和PPO的活性来看表明PPO活性的高低是引起培养材料褐变的关键。引起褐变的酶的底物主要是酚类化合物按其组成可分成3类:苯基羧酸（包括邻羟基苯酚、儿茶酚、没食子酸、莽草酸等）苯丙烷衍生物（包括绿原酸、肉桂酸、香豆酸、咖啡酸、单宁、木质素等）第三类是黄烷衍生物（包括花青素、黄酮、芸香苷等）但并非所有的酚类物质都是PPO的底物。在正常发育的植物组织中底物、氧气、PPO同时存在并不发生褐变是因为在正常的组织细胞内由于多酚类物质分布在细胞的液泡内而PPO则分布在各种质体或细胞质中这种区域性分布使底物与PPO不能接触。而当细胞膜的结构发生变化和破坏时则为酶创造了与PPO接触的条件在氧存在的情况下使酚类物质氧化成醌进行一系列的脱水、聚合反应最后形成黑褐色物质从而引起褐变。3褐变产生的影响因素影响植物组织培养褐变的因子是复杂的因植物的种类、基因型、外植体部位及生理状态等不同褐变的程度也有所不同。3.1植物种类及基因型不同的植物和不同的基因型决定了不同的褐化程度。在组织培养中品种褐化难易可能是与该品种中多酚类物质含量的多少及多酚氧化酶(PPO)活性的差异有关。3.2外植体部位及生理状态外植体的部位及生理状态不同其褐化程度不同同时不同时期和不同年龄的外植体在培养中褐变的程度也不同。3.3培养基成分培养基成分中的无机盐、蔗糖浓度、激素水平等对褐变的程度的影响尤为重要。另外其pH值也与褐变程度有较大关系。3.4培养条件温度过高或光照过强均可加速被培养组织的褐变。不利环境条件都能造成细胞的程序化死亡温度是诱导程序化死亡的主要因素[1]。4防止外植体产生褐变的对策从理论上讲酶促褐变可以通过以下三种方法加以抑制:一是除去引起氧化的物质——氧；二是捕捉或减少聚合反应的中间产物；三是抑制有关的酶。实际操作上