植物组织培养褐化控制研究进展 毕业论文综述

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1、文献综述植物组织培养褐化控制研究进展摘要：褐化是植物组织培养过程中产生的一种常见的不利现象，是近几年植物组培方面的研究热点之一。结合国内外新研究进展，论述了褐化现象并对其产生的主要机理和影响褐化的因素并综合提出控制褐化的有关措施。外植体发生褐化的基本机理包括酶促褐化和非酶促褐化。酶促褐化的主要原因是参与褐化反应的酚类物质、酚氧化酶和氧相互作用毒害外植体；影响褐化有生物因素、培养基种类和成分、培养条件等多方面因素；可通过控制相关的生物因素、培养基种类和成分，以及添加一定的吸附剂或抗褐化剂达到减轻褐化的效果。关键词

2、：植物组织培养；褐化；控制措施；进展在珍稀植物组织培养研究中，会发现一些外植体或培养物的褐化、枯死现象，这种褐化现象又被称为褐变[1]。褐化是植物组织培养过程中产生的一种较为常见的现象，在植物组织培养、细胞悬浮培养和原生质体培养中常有发生[2]，它对诱导外植体的脱分化和再分化有重大影响，甚至对一些植物组织培养能否取得成功起到决定性作用。对这一问题，国内外文献均有报道。本文就有关褐化现象的机理、影响褐化的因素及控制揭化的措施等研究进展作概述。1.褐化现象的机理1.1非酶促褐化非酶促褐化是由于细胞受胁迫或其他不利条

3、件影响造成的细胞死亡，即坏死形成的褐化现象，并不涉及酚类物质的产生。许多不利条件都可以造成细胞的程序化死亡，若采取适当措施或者愈伤组织适应了胁迫环境这种褐化就不再发生[3-6]。1.2酶促褐化1.2.1化与酚类物质及其合成代谢酶活性的关系研究当外植体组织被切割后，切口附近的细胞受到伤害时，酚、酶的分隔效应被打破，细胞内酚类化合物向外分泌、酚氧化酶释放或合成。在合适的pH、温度等条件下，在酚氧化酶的作用下，酚类物质(底物)和氧气发生氧化反应，形成褐色醌类物质，这使切面迅速变成棕褐色或暗褐色。这种褐色物逐渐在培养基

4、中扩散，抑制其它酶的活性，毒害整个外植体组织，外植体随之进一步变褐而最终死亡，这种有酚氧化酶参与的褐化现象又被称为酚污染[7-11]。酚污染对诱导外植体的脱分化和培养物的再分化产生严重影响，以至对某些植物的组织培养能否取得成功起决定性的作用，尤其是木本植物组织的外植体褐化死亡是培养难度较大的主要因素[12]。1.2.2褐化与活性氧清除机制的关系研究当外植体组织被切割后，切口附近的细胞受到伤害使酶与底物的细胞间隔被打破时，可诱发活性氧(ROS)迅速过量产生。过剩的ROS对植物组织造成氧化胁迫，导致膜脂过氧化，其产

5、物丙二醛(MDA)的积累会对细胞膜造成进一步的伤害。植物细胞的抗氧化系统由抗氧化酶系统(如SOD、CAT、GPX、APX、GR等)和抗氧化小分子物质(AsA和GSH)组成。抗氧化系统的启动对于清除过剩的ROS，抑制膜脂过氧化，维持膜系统的稳定,进而控制褐化的发生起到至关重要的作用[13]。罗建平等[14]研究发现在培养基中加入AsA可显著提高SOD和APX活性，减轻膜脂过氧化,从而减轻沙打旺原生质体的褐化。1.1酶促褐化与非酶促褐化的关系张影陆等[15]在研究中发现酶促氧化反应速率约是非酶促氧化速率的的800倍

6、，酶促褐化程度(1.5731/120min)也远大于非酶促褐化(0.4742/316h)酶促褐化。因此，植物组织培养中的褐化现象主要是由酶促褐化引起的，即由酚氧化酶（PPO和POD）或酪氨酸酶等作用于天然底物酚类物质而引起的[16-17]。1.褐化的研究历史及现状1.1.褐化的影响因素研究1.1.1.外植体的选择外植体的选择直接关系到褐化的产生和褐化率的高低，影响因素分别有外植体大小、木本植物的木质化程度、年龄、取材季节和取材部位等。一般认为选择生长旺盛的组织或器官作为外植体，这样的外植体有很强的分生能力，抵抗

7、褐化的能力强[18]。Bonga[19]认为外植体越小，切面表面积与体积的比率越大，伤害及褐化的程度就越大。王小敏等[20]对黑莓不同年龄外植体进行研究时发现褐化程度与外植体的木质化程度及取材部位均有一定的关系，选择处于旺盛生长状态的1年生半木质化枝条的上部茎段作为外植体，可大大减轻黑莓外植体的褐化程度，降低褐化率。杨海芸等[21]以不同叶龄的叶片为外植体接种后发现：取叶龄45d的试管苗为外植体，组培褐化最轻，30d次之，60d褐化最重。蔡建荣[22]利用山药不同外植体进行组织培养时，其褐化的程度也不同。当外植

8、体为含节问的茎段时，其褐化程度最轻，当外植体为切成小方块的零余子时，褐化现象最严重，叶片的褐化程度居中。1.1.2.培养基和生长调节剂的选择不同基本培养基和不同生长调节剂配比都会影响外植体的褐化情况。陈之林等[23]发现，用含30g/L蔗糖的MS培养基接种的蝴蝶兰花葶切片褐化较严重，部分外植体生长停滞，并逐渐坏死；而将MS培养基中的蔗糖浓度降至为15g/L时,外植体褐化程度减轻，诱导率